電影中看似不切實(shí)際的想法往往都有現(xiàn)實(shí)依據(jù)。相控陣是通信領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，其除了能應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，在日常生活中應(yīng)用其實(shí)也很廣泛。事實(shí)上，相控陣和另一個(gè)通信技術(shù)——毫米波息息相關(guān)，相控陣可有效延長毫米波傳輸距離，對(duì)于5G下半場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)能力的釋放甚至6G的部署都至關(guān)重要。
當(dāng)前，毫米波已經(jīng)成為全球運(yùn)營商的布局焦點(diǎn)，芯片作為產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，更是備受關(guān)注。更重要的是，中國在高端芯片領(lǐng)域受制于人,毫米波芯片更是被國外壟斷。如果能夠在低成本毫米波芯片上獲得突破，這不僅會(huì)增加我國在5G產(chǎn)業(yè)鏈上的話語權(quán)，也將進(jìn)一步打破“被制裁的困境”。
作為專業(yè)從事毫米波相控陣通信技術(shù)開發(fā)的設(shè)備廠商，飛思通信通過產(chǎn)學(xué)研合作，率先攻克了低成本毫米波芯片關(guān)鍵技術(shù)，并與合作伙伴發(fā)布了國內(nèi)首款高國產(chǎn)化率毫米波室內(nèi)分布式微基站。飛思通信負(fù)責(zé)人李雷在接受C114采訪時(shí)指出，從我國通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史看，在4G、5G 通信時(shí)代，以華為和中興為代表的行業(yè)領(lǐng)跑者，使我國移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)從望塵莫及、到同臺(tái)競(jìng)技、再到技術(shù)領(lǐng)先的進(jìn)步。但在毫米波領(lǐng)域，我國起步較晚，要想掌握住話語權(quán)，我們必須在毫米波研發(fā)上邁向自主可控，并加快毫米波國產(chǎn)化芯片器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
科幻的盡頭是通信 毫米波大有可為
不少堪稱大作的科幻片多多少少都使用了“未來”的通信技術(shù)手段。在4G時(shí)代，就有電影拍出幾十秒就可以下載一份10G大小的資料包，但這在5G時(shí)代，這已經(jīng)算不上科幻，尤其是5G開始邁向毫米波之后。
相較于低頻段，毫米波頻段擁有豐富的頻譜資源，在載波帶寬上具有巨大優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)400MHz和800MHz的大帶寬傳輸，通過不同運(yùn)營商之間的共建共享，還可以支持超過800M的超大帶寬，實(shí)現(xiàn)超高速率的數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)毫米波波長短，元器件尺寸較小，便于設(shè)備的集成和小型化。
李雷認(rèn)為，現(xiàn)有Sub-6G通信系統(tǒng)頻段是有限的，未來隨著高容量、高速率、低時(shí)延業(yè)務(wù)的發(fā)展，通信頻段必然向毫米波方向延伸。
當(dāng)前，國內(nèi)毫米波產(chǎn)業(yè)正迎來發(fā)展的新高潮。我國政府已經(jīng)為毫米波分配了試驗(yàn)頻段，各個(gè)運(yùn)營商均啟動(dòng)了相關(guān)的試驗(yàn)。新基建政策頒布后，我國5G加速發(fā)展，毫米波產(chǎn)業(yè)也將伴隨著新基建建設(shè)快速發(fā)展。同時(shí)，在工信部關(guān)于加快5G發(fā)展與加快5G發(fā)展的要求中明確提出了積極開展5G毫米波的測(cè)試驗(yàn)證工作，要加快推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。此外，毫米波在經(jīng)濟(jì)上將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。GSMA發(fā)布經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，到2030年毫米波頻段為中國帶來1000億美元以上的經(jīng)濟(jì)的效益。
國內(nèi)毫米波產(chǎn)業(yè)雖然勢(shì)起，但未來發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。在李雷看來，與5G低頻段相比，毫米波技術(shù)的落地仍面臨挑戰(zhàn)，包括技術(shù)“弱點(diǎn)”以及器件產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化不足等眾多亟待推進(jìn)解決的問題和技術(shù)挑戰(zhàn)。
最佳搭檔 相控陣技術(shù)可延長毫米波傳輸距離
從技術(shù)角度來看，毫米波被外界詬病的主要原因之一是傳播距離。根據(jù)3GPP TR38.901中規(guī)定的0 GHz-100 GHz無線電波在城市區(qū)域內(nèi)直射路徑的損耗模型可知，自由空間損耗與載波頻率成正相關(guān)。目前3GPP中規(guī)定的毫米波段(FR2 頻段)，頻率范圍是24.25GHz-52.6GHz，與5G Sub6G低頻段相比，傳播路損一般大于十幾dB，相同發(fā)送功率，毫米波理論通信覆蓋距離也遠(yuǎn)小于5G低頻設(shè)備。
李雷指出，大規(guī)模的相控陣便是解決毫米波無線傳播距離受限的核心關(guān)鍵技術(shù)。相控陣技術(shù)不是一個(gè)新的技術(shù)，早在1984年就已經(jīng)出現(xiàn)，主要應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，近幾年開始在通信領(lǐng)域嶄露頭角。
“它的原理非常簡(jiǎn)單，相控陣天線集成了無數(shù)個(gè)小天線，類似于蜻蜓復(fù)眼，每個(gè)電線都可以通過調(diào)整相位調(diào)整波束指向，將能量集中在一個(gè)方向上，從而延長傳播距離，以及對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)覆蓋，大規(guī)模相控陣陣列天線的最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)萬公里級(jí)。”
同時(shí)他也表示，相控陣技術(shù)之前沒有普及應(yīng)用的根本原因在于成本昂貴，只有一些特殊行業(yè)和裝備才用得起。相控陣最貴的部件是前端芯片，一個(gè)相控陣產(chǎn)品有數(shù)千顆芯片，如果芯片很貴，整機(jī)的成本就不會(huì)低。
李雷表示，作為國內(nèi)為數(shù)不多的專注于毫米波相控陣通信設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的公司，飛思通信主要工作是把相控陣技術(shù)做到大家用得起、用得好，同時(shí)克服量產(chǎn)瓶頸，把相控陣產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)起來。“當(dāng)我們把芯片難題攻克后，整個(gè)部件有了一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的下降，降幅是非�？捎^的。”
“5G毫米波是相控陣技術(shù)的重要應(yīng)用方向，高頻段5G毫米波的波束會(huì)跟隨著目標(biāo)區(qū)域而移動(dòng)，將更多網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度到人員密集的區(qū)域，這種情況下，使用有源相控陣技術(shù)通過波束賦形和波束掃描提高覆蓋范圍、頻譜利用率，這是5G毫米波有源相控陣天線最大的優(yōu)勢(shì)。”李雷表示。
堅(jiān)持自主可控 解決產(chǎn)業(yè)鏈“卡脖子”難題
在毫米波技術(shù)困境得到解決的同時(shí)，毫米波產(chǎn)業(yè)鏈也在逐步實(shí)現(xiàn)自主可控。在2022中國聯(lián)通合作伙伴大會(huì)上發(fā)布了國內(nèi)首款高國產(chǎn)化率毫米波室內(nèi)分布式微基站。該基站由飛思通信與中國聯(lián)通、紫金山實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)，是飛思通信自主設(shè)計(jì)開發(fā)的首款毫米波基站產(chǎn)品。
據(jù)悉，這款高國產(chǎn)化率室內(nèi)分布式微基站包含了BBU、Hub、pRRU 3個(gè)部分，具備基帶控制器及射頻芯片自主可控、高低頻融合組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)，靈活幀結(jié)構(gòu)以及綠色節(jié)能方案等8大特性�？蓾M足高密度大帶寬熱點(diǎn)場(chǎng)景部署需求，賦能XR/4K/8K等大帶寬應(yīng)用。該套微基站系統(tǒng)已成功接入運(yùn)營商核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，為后續(xù)產(chǎn)品化開發(fā)奠定了有力基礎(chǔ)。
面向5G毫米波通信關(guān)鍵核心技術(shù)，飛思通信聯(lián)合東南大學(xué)率先基于硅基CMOS完成5G毫米波單極化、雙極化相控陣芯片開發(fā)，性能指標(biāo)位列國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國內(nèi)此類芯片空白，并實(shí)現(xiàn)成本大幅降低。
在此基礎(chǔ)上，飛思通信還聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)單位完成了5G毫米波雙極化相控陣天線陣面研制，突破低成本有源相控陣、大帶寬削波、大帶寬DPD等關(guān)鍵技術(shù)，合力攻克國產(chǎn)器件穩(wěn)定性和一致性瓶頸，自主開發(fā)5G毫米波AAU、基站系統(tǒng)，率先實(shí)現(xiàn)5G毫米波基站系統(tǒng)端到端業(yè)務(wù)打通，成為國內(nèi)少數(shù)具備全自主可控5G毫米波基站研制能力的廠商之一，與中國聯(lián)通等主要運(yùn)營商開展應(yīng)用演示示范，產(chǎn)品性能及可靠性獲得一致認(rèn)可。
李雷坦言，相控陣芯片是決定相控陣系統(tǒng)整體性能和成本的關(guān)鍵，飛思通信通過合作開發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)了芯片國產(chǎn)化，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)成本、性能的大幅提升，達(dá)到國際先進(jìn)水平�；诖丝钚酒�，飛思通信也實(shí)現(xiàn)了相控陣設(shè)備全國產(chǎn)化，確保了設(shè)備的可控可靠。
“獨(dú)行快,眾行遠(yuǎn)”。李雷強(qiáng)調(diào)，飛思通信愿意攜手全產(chǎn)業(yè)鏈展開合作，持續(xù)推動(dòng)國內(nèi)5G毫米波技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，加快實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵設(shè)備自主可控，助力加快建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、制造強(qiáng)國。
