全球首次5G毫米波外場驗證成功 揭示創新網路規劃重要性

2018年2月德國電信與華為合作完成全球首次5G高範圍毫米波多網路驗證，主要使用73GHz(E-band)頻段，並於德國電信波恩(Bonn)園區建置多種場景應用，包括毫米波於室外和室內部署之性能及傳播驗證。E-band為66～76GHz，為世界無線電通信大會後審議24GHz和86GHz間頻率的一部分。

毫米波為5G無線通訊發展之關鍵因素

在傳輸速率上5G比4G快10倍以上，為提升無線傳輸速率除提升頻譜利用率外，就是增加頻譜頻寬，相較於提高頻譜利用率，透過增加頻譜頻寬是較直接方式，目前5GHz以下頻段已很擁擠，為尋找新的頻譜資源，各大業者開始邁向使用毫米波技術。

毫米波技術可滿足行動性需求與實現廣域覆蓋，為5G關鍵技術之一，不過毫米波有較高之傳播損耗，限制其覆蓋能力，發展上是一大挑戰，若同時考量定向窄波束將使行動終端的波束追蹤更不容易。

目前毫米波主要頻段介於30～300GHz，相應波長為1～10mm電磁波，由於在微波與遠紅外線間，因此兼具兩種波譜特色，向高頻微波延伸和低頻光波發展。

作為5G接入網路的一部分，目前毫米波技術部署方案包括固定無線接入(Fixed-Wireless-Access，FWA)、室內/室外小型基地台(Small Cell)接入，例如熱點(Hot Spots)、智慧辦公(Smart Offices)等及回程小型基地台(Backhaul for Small Cells)。

此次毫米波試驗，揭示創新網路規劃之重要性

3D沉浸式(3D Immersive)應用、行動雲業務、遊戲及社群網路應用皆為創新性服務，需要更大承載容量和更高傳輸速率，其中更高範圍的毫米波頻譜相關技術運用，可提供5G eMBB(enhanced Mobile Broadband)業務超高速率之使用者體驗，此次全球首次5G毫米波外場驗證的成功，帶給5G毫米波應用新契機。

eMBB業務除符合系統容量提升需求外，另要滿足更高使用者峰值速率要求(最高10Gbps)，鑒於更高頻段擁有更多可用頻譜，使用毫米波技術的確是最佳方法。

這次試驗演示多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)功能，透過先進天線技術和自適應波束成形(Adaptive Beamforming)和波束追蹤(Beam Tracking)技術，實現1GHz頻寬內固定和移動場景之兆級傳輸速度，包括在視線(Iine-of-Sight，LOS)和近/非視線(near/Non-line-of-sight，n/NLOS)條件之環境，而試驗過程中亦評估玻璃穿透損耗，樹木及辦公大樓之穿透損耗測算。

頻譜是無線通訊技術資源。全球5G先發頻段是C-band(頻譜範圍為3.3GHz～4.2GHz，4.4GHz～5.0GHz)和毫米波頻段26GHz/28GHz/39GHz。其中在5G毫米波頻率規劃方面，美國於2016年率先規劃27.5～28.35GHz、37～40GHz和64～71GHz，並進一步於2017年底追加規劃24.25～24.45GHz、24.75～25.25GHz和47.2～48.2GHz，規劃總量達到約13GHz，另持續在95GHz以上頻段規劃。

中國工信部2017年發布5G在3000～5000MHz頻段(中頻段)內的頻率使用規劃，並規劃3300～3400MHz(原則上限室內使用)、3400～3600MHz和4800～5000MHz頻段作為5G頻段。

隨著國際電信聯盟(International Telecommunication Union，ITU)和第三代合作夥伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)定義的5G第一階段頻譜分配定義52.6GHz以下的頻譜，而100GHz以下頻譜將於2019年12月完成第二階段(3GPP R16)予以分配。

文丨 拓墣產業研究院 謝雨珊

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