载波|5G毫米波机遇及挑战( 二 )

毫米波作为sub-6G的补充和增强，需要我们先探索清楚毫米波可能的适用场景。毫米波具有大容量、低时延的优势外，还具有更高距离分辨率、更强定位精度等优势，可探索2C、2B和通感一体等场景的应用。2C场景下，体育场馆、机场等特殊大容量场景，在高清、超高清视频等高速率业务逐渐普及后，可能存在容量需求无法满足的问题，毫米波可用于这些热点的容量补充。通感一体化场景下，可探索在自动驾驶、无人机等应用中，提供更高的距离分辨率、角度精度和定位精度以满足行业需求。
毫米波的这些特性还将助力工业智能化革命，在2B场景中发光发热。例如，在高铁车地通信场景中，列车进站后，运行过程中产生的视频监控、机器运行状态、传感器等数据需要与车站同步，传统方式为视频卡拷贝，效率和实时性很低。该场景的传输特点为信息传输距离短，多为LOS环境，传输时间短、数据量相对较大。使用毫米波则能够提供强大的优势，50秒内传输50GB的数据，最大上行传输速率超过1.5Gbps，无需人工干预。在密集部署的工业相机、智慧工厂等2B应用场景下，无论是1.17Gbps的上行速率要求，还是低于5ms的时延刚需，亦或者5个9的可靠性需求，毫米波都可更好的保障2B行业的应用。
3GPP定义毫米波可支持50MHz/100MHz/200MHz/400MHz不同的载波带宽。综合考虑端到端的性能，第一：小区带宽越大，公共开销越小，邻区关系越简单，切换次数越少，更易达到负载均衡；第二：由于毫米波流数及调制方式低于中低频段，小区带宽支持400MHz方能体现毫米波优势，是技术演进的必然趋势；第三：基站支持小区带宽400MHz相对200MHz无成本、技术复杂度提升，终端侧支持400MHz*1及200MHz*2无本质差别。因此我们建议基站和终端支持的载波带宽一致，优选400MHz，同时考虑到未来分配的频谱可能不是400MHz的整数倍，也同步建议支持200MHz。目前产业大多数都支持单载波100MHz，少数基站和终端已经支持单载波200MHz带宽，但400MHz小区带宽目前产业还无规划。建议产业伙伴们联合推动支持400MHz小区带宽。
5G毫米波帧结构定义非常灵活，考虑目前的产业、性能和需求分析，建议网络和终端支持3D1U(即DDDSU)、2D2U(即DDSUU)和1D3U(即DSUUU)等多种帧结构。3D1U适用于补热补容场景业务，比如交通枢纽；1D3U适合仅上行有大流量需求，下行无速率要求的场景，比如工业视觉； 2D2U适用于上下行吞吐量均有较高需求的场景，比如园区办公；同时考虑毫米波覆盖范围小，易衰落，交叉时隙干扰相对较小，可考虑根据垂直行业不同业务需求，配置不同的帧结构，实现灵活的帧结构配置或调整。目前产业主要聚焦在3D1U和1D3U两种帧结构上，建议产业也考虑灵活帧结构的配置或调整方式。
目前比较成熟的毫米波架构主要还是数模混合的波束赋形架构，在这种架构下，毫米波基站的EIRP由单通道的输出功率以及通道的规模共同决定，而单通道的功率又决定了器件的工艺选择。不同形态规格的基站产品，需要结合使用需求，进行细致的指标分析，制定合适的基站产品参数。目前毫米波基站产品其射频前端大多采用了硅基工艺，但在砷化镓等化合物材料和工艺上建议产业界继续深入探索。
毫米波的应用挑战及目标建议
虽然毫米波在全球已经有部分商用，但我们也发现相较于于中低频，毫米波的产业成熟度还较低，与商用的目标还有一定的差距。典型的问题包括：1、基站设备的成本高和性能不足：基站设备目前主要以杆微站为主，站型较单调，EIRP较低，覆盖能力不足，缺乏真正满足广覆盖需求的宏站站型；由于全球产业规模小，覆盖效能低，因此基站设备成本还比较高，大概为同部署场景的sub-6G站型的2倍；基站功率效率低、功耗大，并且尚无法完全支持网络所需功能。2、终端的能力仍有待加强，目前的商用终端主要以支持28G频段为主，对我国的26G频段支持力度较弱，同时单载波带宽较窄，产品形态少，我们认为未来毫米波的应用应该涉及到多种多样的需求，诸如娱乐、工业等领域，因此终端可能还会出现头盔、机械臂等各种形态的产品。另外，支持毫米波的终端型号较少，增加毫米波频段后成本比纯sub-6G终端高约10%以上。手持终端上行发射能力不足，需要持续优化。3、基站关键器件性能较弱，例如发射功率、噪声系数、效率、集成度等仍有提升空间。4、毫米波测试技术不成熟，毫米波依赖OTA测试技术，但现在毫米波的测试模型不完备，尚无成熟端到端测试系统。测试效率低、成本高。