5G毫米波技術易受阻擋?高通秀實際網速與研發成果

採訪報導
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日期:2019/09/30
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傳訊
5G 頻譜主要分成低到中頻的 Sub-6(6GHz 以下)與 mmWave(毫米波);今年上半年,全球已有超過 30 家以上的電信業者推出 5G 網路服務,而大部分的地區選擇以 Sub-6 為主,因為其訊息傳輸距離較長、覆蓋範圍廣,且可由目前 4G 的經驗延伸到 5G,因此基地台的佈建較容易部署,Sub-6 自然也成為目前 5G 網路的主流技術。

5G毫米波技術易受阻擋?高通秀實際網速與研發成果

反觀 mmWave,過往被視為難以實現,由於傳輸距離短、覆蓋範圍小,訊號相對易受障礙物影響而衰減,因此基站佈建難度更高,但其高頻的特性能增強行動寬頻,帶來更快的速度,也獲得部分地區青睞,像是美國、義大利,以及日本與台灣,都規劃將以 Sub-6 與 mmWave 頻段併用,其中美國、義大利 5G 網路已商用,日本預計 2020 年推出,台灣則是正受理業者頻譜競標釋照申請

5G毫米波技術易受阻擋?高通秀實際網速與研發成果
▲全球 5G 網路技術大多以 Sub-6 為主,包括台灣在內,美國、義大利與日本將以 Sub-6 與 mmWave 併用。

高通(Qualcomm)不光只是投入 Sub-6,也看準部分區域因 Sub-6 頻段使用資源有限,將重點擺在高頻的 mmWave 相關研究與測試,並且克服 mmWave 不利於移動的特性。早在 MWC 2016 就以 mmWave 原型機,展現調適性波束成形與波束追蹤技巧;日前,還在美國聖地牙哥總部舉辦的 5G Workshop 活動上,向全球媒體介紹 mmWave 技術原理,並且實際展示採用 mmWave 的 5G 網路速度。

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▲Sub-6 與 mmWave,高通都有涉入,並推出相關產品,對於過往被視為難以實現的 mmWave 花了不少心力。

雖然 5G 網路已在全球陸續商用,但目前多半是以 Sub-6 為主,而採用 mmWave 並且商用的 5G 電信業者仍在少數,就算美國兩大電信業者 AT&T 與 Verizon 都取得了 mmWave 頻譜,推出 5G 網路服務,但由於僅在紐約、洛杉磯、芝加哥等特定城市及區域覆蓋,所以目前真正能使用到 mmWave 的一般用戶還是非常少數,就連支援 mmWave 的 5G 手機也不多(目前以三星手機最多)。

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▲高通總部大廳內能夠看到愛立信的 mmWave 5G 基站。

不過,為便於 mmWave 技術的 5G 研究與測試,高通總部園區室內外早已部屬好 mmWave 5G 基站,能夠實際體驗到採用 mmWave 的 5G 網路。現場人員以 SAMSUNG Galaxy S10 5G(支援 mmWave 與 Sub-6)手機實測,訊號來自 Verizon 的 5G 網路,平均下載速率輕鬆超過 1Gbps,達到 Gigabit 等級,除了比起一般 4G LTE 速度更快外,也克服在室內易受障礙物影響或是不利於移動的問題。

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▲現場以 SAMSUNG Galaxy S10 5G 測試 mmWave 5G 網路(Verizon),下載速度達到 1.298Gbps,手機上更顯示出 5G UWB(Ultra Wide - Band)超寬頻。



除了室內場景測試,高通還將場景移到戶外,用一台搭載 256 個天線的 mmWave 5G 小基站,搭配支援 mmWave 的 5G 原型機,進一步說明 mmWave 的技術原理。現場人員表示,以 mmWave 5G 小基站為例,半徑 40 公尺都能接收到訊號;並且強調,基站發射出的波束很窄,在現場又可分成 15 個不同方位的波束,但每個覆蓋的範圍卻又不盡相同。

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▲高通利用波束成形、波束追踪等技術解決 mmWave 的問題,當小基站不動,用戶終端在移動,波束就會隨著它的移動而去自動追踪它,這樣可確保兩者之間的連接保持在非常穩定的狀態。

現場用來測試的 mmWave 5G 原型機,外觀上與一般的手機沒有太大的差異,但配置三個天線模組,分別設置在機身左、右兩側,以及上方,雖然有多個天線,但只能有一邊能接收到 5G 訊號,不會有同時多個接受的狀況。現場人員指出,mmWave 5G 原型機要接受訊號前會向基站發出請求,基站會在 15 個不同方位的波束中,尋找「最佳」的波束並與該手機連接,而連接的位置也會隨著不同的使用狀況調整與改變,甚至會因此增減訊號效果。

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▲mmWave 5G 小基站能讓半徑 40 公尺內都能接收到訊號;另外,基站發射出的窄波束,會分成 15 個不同方位的波束,而每個覆蓋的範圍又不盡相同。



即使刻意將手遮住 mmWave 5G 原型機上的任何一側天線,但原型機與訊號波束之間,仍然還是會找到能夠連接的位置,並未出現有訊號完全被阻斷的現象,但相對的也會因為刻意阻當的動作,影響 5G 訊號接收,造成網路訊號衰減或耗損。不過,由於 mmWave 最大的好處就是能夠帶來極高的速率,因此速率能有一定水準以上。

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▲縱使將 mmWave 5G 原型機的整個機身握住,能可發現天線訊號接收(綠色邊條),並不會完全被阻斷,但會因有障礙物而訊號衰弱。



現階段的 mmWave 也並非完全沒有挑戰,像是金屬會阻擋波束,因此天線設計必須遠離金屬,手握手機時仍存有阻礙訊號的問題;另外,在覆蓋方面,由於 mmWave 不像 Sub-6 擁有廣域覆蓋的特性,因此小基站的部署勢必要更加密集。但隨著高通不斷的努力,與 3 年前所展示的技術相比,不只 5G 裝置縮小不少,訊號影響的問題也不像過往的認知,那麼嚴重;高通依舊用行動來改變人們對於 mmWave 懷疑的態度。

更新時間:2019/10/09-20:41

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站內留言
  • Default 20180110114950uid6747

    逸群

    希望台灣的小基站能覆蓋夠廣。

    9/30/2019 at 10:50 PM

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