毫米波頻段的應(yīng)用，是無線通信系統(tǒng)演進(jìn)和發(fā)展的大趨勢。
因傳輸速率高、工作帶寬大、待用空間廣三大優(yōu)勢，毫米波技術(shù)正成為產(chǎn)業(yè)鏈布局的新一輪重點(diǎn)。
作為國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，俊知集團(tuán)是毫米波技術(shù)解決方案的“創(chuàng)新工場”。在無線通信領(lǐng)域，毫米波技術(shù)是“象牙塔”的上端，是產(chǎn)業(yè)鏈需要攻克的自主核心技術(shù)的重要方向。日前，俊知集團(tuán)結(jié)合市場需求與技術(shù)發(fā)展，最新開發(fā)了一套工作在42.2-43.4 GHz頻帶內(nèi)的Q波段點(diǎn)對點(diǎn)高速通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)因適用于固定無線接入、基站/WiFi回傳、無壓縮數(shù)據(jù)傳輸、車地通信等諸多場景，備受業(yè)界關(guān)注。那么，Q波段的特點(diǎn)究竟有哪些?又對毫米波產(chǎn)業(yè)發(fā)展有哪些推動?
挖掘毫米波中的“黃金”波段
當(dāng)前，數(shù)字化、智能化成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力，引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。從連接人到連接物，從生活場景的連接到生產(chǎn)場景的連接，連接是智能世界的前提和基礎(chǔ)。
而為了實(shí)現(xiàn)“數(shù)千兆比特速率、大容量、廣覆蓋和低時延”的5G愿景，目前運(yùn)營商普遍采取“6 GHz以下+毫米波”5G部署策略，充分利用低、中、高頻段部署5G，中頻段能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量的平衡，而毫米波能夠提供數(shù)千兆比特速率和超大容量。較6 GHz以下頻段，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，可實(shí)現(xiàn)400 MHz和800 MHz的大帶寬傳輸，通過不同運(yùn)營商之間的共建共享，實(shí)現(xiàn)超高速率的數(shù)據(jù)傳輸。同時，毫米波波長短，所需元器件尺寸較小，便于設(shè)備產(chǎn)品的集成化和小型化，符合當(dāng)下終端市場的主流需求。隨著5G應(yīng)用的深入，毫米波賦能的應(yīng)用也越來越迫切。如超過80%的移動數(shù)據(jù)流量在室內(nèi)場景產(chǎn)生，這為毫米波室內(nèi)部署帶來了發(fā)展機(jī)遇，移動運(yùn)營商可使用毫米波頻譜進(jìn)行室內(nèi)部署，室內(nèi)毫米波專網(wǎng)能夠?yàn)槠髽I(yè)、場館和交通樞紐等室內(nèi)環(huán)境帶來數(shù)千兆比特速率、超低時延和極大容量。另一方面，毫米波與6 GHz以下網(wǎng)絡(luò)相互配合，能夠充分利用潛在的海量頻譜資源提供極大容量層，支持極高速率。毫米波頻段的利用成為了無線通信系統(tǒng)演進(jìn)和發(fā)展的大勢所趨。宏觀來看，毫米波是指頻率在30 GHz-300 GHz之間的電磁波，因其波長在毫米級而得名，而其中的Q波段則是指33-50 GHz范圍內(nèi)的頻段，因其具有較低的大氣衰減，能夠?qū)崿F(xiàn)在室外場景的部署，適合固定無線接入、基站/WiFi回傳、無壓縮數(shù)據(jù)傳輸、車地通信等廣泛應(yīng)用，并且，富裕的頻譜范圍也能實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用承載，可以說是毫米波中的“黃金”頻段。目前，隨著工信部《關(guān)于發(fā)布40-50 吉赫茲(GHz)頻段固定業(yè)務(wù)中點(diǎn)對點(diǎn)無線接入系統(tǒng)頻率使用事宜的通知》與《關(guān)于發(fā)布40-50吉赫茲(GHz)頻段移動業(yè)務(wù)中寬帶無線接入系統(tǒng)頻率使用事宜的通知》等相關(guān)文件的發(fā)布，為Q波段的應(yīng)用提供了許可基礎(chǔ)。同時，由東南大學(xué)牽頭、我國自主研發(fā)推出的無線局域網(wǎng)(WLAN)通信標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)得到國際電工電子協(xié)會(IEEE)的通過和認(rèn)可。該標(biāo)準(zhǔn)符合工信部關(guān)于Q波段寬帶無線接入的相關(guān)規(guī)定，在45 GHz附近，支持有限區(qū)域內(nèi)無線接入，可以支持信號調(diào)制帶寬達(dá)到540 MHz連續(xù)帶寬?？梢?，隨著Q波段的頻譜開放和技術(shù)成熟，一個嶄新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在形成。俊知集團(tuán)副總經(jīng)理、毫米波首席技術(shù)官肖可成指出，Q波段的頻譜開放，意味著，在近期和將來十年我國的短距離高速通信應(yīng)用大概率將在Q波段展開，Q波段產(chǎn)業(yè)也正在崛起。
打造純凈高質(zhì)量通信信號
作為國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，長期以來，俊知集團(tuán)致力于為客戶提供毫米波技術(shù)解決方案，而發(fā)展中的俊知毫米波業(yè)務(wù)群，是一個聚焦射頻、微波、毫米波領(lǐng)域的元部件、分系統(tǒng)、解決方案“創(chuàng)新工場”，其技術(shù)和產(chǎn)品橫跨2-110GHz頻域，包括上下變頻器、倍頻器、混頻器、固態(tài)開關(guān)、功分器、濾波器、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器及多普勒雷達(dá)天線頭等，致力于服務(wù)毫米波5G移動通信、天線測試、微波實(shí)驗(yàn)室、汽車輔助駕駛和軌道交通測速等領(lǐng)域。
毫米波技術(shù)背后的關(guān)鍵是人才。人才上，俊知老中青結(jié)合的工程師隊(duì)伍具備高頻電子設(shè)計(jì)所必須的機(jī)電建模設(shè)計(jì)能力和三維全波電磁仿真能力，專業(yè)的毫米波產(chǎn)研室配備了全頻域的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜儀、信號源、精密金絲鍵合機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，面向5G毫米波開發(fā)的數(shù)十款18-50GHz寬帶產(chǎn)品，性能已領(lǐng)先國內(nèi)持平國際水平。
Q波段毫米波點(diǎn)對點(diǎn)高速無線通信系統(tǒng)，保證了通信信號頻譜的純凈和高質(zhì)量。此次推出的Q波段毫米波點(diǎn)對點(diǎn)高速無線通信系統(tǒng)，是一對分置兩地的收發(fā)機(jī)，收發(fā)機(jī)A將基帶數(shù)字信號上變頻調(diào)制到Q波段鎖相載波之上，在42.2-42.4 GHz頻率經(jīng)一雙極化喇叭天線發(fā)射，此毫米波信號由另一地的收發(fā)機(jī)B經(jīng)其喇叭天線同極化接收，下變頻后送基帶處理;反方向收發(fā)機(jī)B到A的通信亦同理，在43.2-43.4 GHz頻率和雙極化喇叭天線的另一極化方向上完成。
值得關(guān)注的是，Q波段毫米波點(diǎn)對點(diǎn)高速無線通信系統(tǒng)兩個收發(fā)機(jī)采用相同的高低本振結(jié)合的異頻收發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì)，用模塊化和混合集成的方式將收發(fā)前端分為毫米波收發(fā)模塊、鎖相頻率源模塊、中頻及通道切換模塊、電源與信號處理模塊四大模塊。同時，發(fā)射和接受鏈路均采用一次上下變頻架構(gòu), 中頻信號為1.5 GHz±100 MHz，PLL產(chǎn)生的10.2 GHz/11.2 GHz鎖相信號經(jīng)四倍頻放大后作為本振功率提供給相應(yīng)基波混頻器，中頻模塊的AGC環(huán)路增大接收機(jī)的動態(tài)范圍，同時，俊知技術(shù)的這套Q波段通信系統(tǒng)，采用雙極化喇叭天線實(shí)現(xiàn)收發(fā)極化隔離，精妙的濾波器方案達(dá)到優(yōu)異的收發(fā)鏡頻和雜散抑制并降低了本振泄漏，加之優(yōu)于-86 dBc/Hz@1KHz、-94 dBc/Hz@10KHz和-103 dBc/Hz@100KHz相位噪聲的本振信號，保證了通信信號頻譜的純凈和高質(zhì)量。因此，大于20 dBm的發(fā)射端功率和低于5 dB的接收端噪聲系數(shù)，以及大于20 dBi的雙極化喇叭天線增益加之優(yōu)于30 dB的極化隔離，使得這款精致輕巧的Q波段大容量高速通信系統(tǒng)廣泛適用于距離從數(shù)米到上百米的異地點(diǎn)對點(diǎn)通信應(yīng)用需求。在肖可成看來， Q波段毫米波點(diǎn)對點(diǎn)高速無線通信系統(tǒng)工作在頻譜資源豐富的毫米波Q波段，可實(shí)現(xiàn)大容量高速通信;系統(tǒng)頻譜分配架構(gòu)對鏡像、諧波、雜散等的抑制充分，抗干擾強(qiáng)，且具備易部署應(yīng)用、系統(tǒng)構(gòu)局簡易，是一款可擴(kuò)展的基礎(chǔ)簡易型系統(tǒng)。也正因?yàn)槌錾漠a(chǎn)品優(yōu)勢，今年俊知僅5G物聯(lián)網(wǎng)、毫米波等新產(chǎn)品上半年的產(chǎn)值，同比增速就達(dá)到了95.32%，特別是在5G通信用毫米波射頻器件領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破，研發(fā)生產(chǎn)的10余款新品有效替代同類型產(chǎn)品進(jìn)口，打破國外壟斷，為毫米波發(fā)展提供中國方案。
錨定6G技術(shù)方向
今年6月，在匈牙利布達(dá)佩斯剛結(jié)束的3GPP RAN第96次會議上，R17標(biāo)準(zhǔn)正式凍結(jié)，R18基本完成立項(xiàng)。R18將是5G-Advanced的第一個協(xié)議版本，也推動5G乃至6G的快速發(fā)展。
據(jù)悉，5G-Advanced在原有3GPP定義的三種業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，新增三種業(yè)務(wù)類型，即上行超寬帶(UCBC)，寬帶實(shí)時交互(RTBC)和通信融合感知(HCS)，網(wǎng)絡(luò)能力將增強(qiáng)10倍，其中，就包含上行能力，時延能力和定位精度等。而毫米波具備更寬的頻譜資源，更高的空域隔離度，更窄的波束，更精準(zhǔn)的波束協(xié)同等特征，這將使得上下行靈活時隙配比更容易實(shí)現(xiàn)并大幅提升定位和感知能力，從而滿足大上行和通信融合感知業(yè)務(wù)需求。
毫米波技術(shù)背后的關(guān)鍵是人才?？≈现星嘟Y(jié)合的工程師隊(duì)伍具備高頻電子設(shè)計(jì)所必須的機(jī)電建模設(shè)計(jì)能力和三維全波電磁仿真能力。事實(shí)上，隨著5G-Advanced時代的到來，6G已成為全球移動通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的焦點(diǎn)。與5G相比，6G將從服務(wù)于人、人與物進(jìn)一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián)，將實(shí)現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷，成為連接真實(shí)物理世界與虛擬數(shù)字世界的紐帶，促進(jìn)社會生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型升級。
目前，業(yè)界探討的6G核心技術(shù)主要有先進(jìn)的調(diào)制編碼、新波形、新型雙工以及超大規(guī)模天線等增強(qiáng)型無線空口技術(shù)，基于人工智能的無線內(nèi)生智能技術(shù)、智能超表面、智能全息無線電等新物理維度無線傳輸技術(shù)，太赫茲通信、可見光通信等新型頻譜使用技術(shù)，通信感知一體化技術(shù)，6G綠色低碳技術(shù)，以及分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、算力感知網(wǎng)絡(luò)、確定性網(wǎng)絡(luò)、智簡網(wǎng)絡(luò)、星地一體融合組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全等新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。可見，在5G乃至6G的快速迭代周期，毫米波將成為全球通信產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。回看俊知Q波段毫米波點(diǎn)對點(diǎn)高速無線通信系統(tǒng)的推出，不僅為探索6G需求愿景和新的技術(shù)方向夯實(shí)了基礎(chǔ)，也展現(xiàn)了和產(chǎn)業(yè)界合作共贏的決心及國家級專精特新“小巨人”企業(yè)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。黨的二十大報(bào)告指出，加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅(jiān)決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。為中國式現(xiàn)代化貢獻(xiàn)通信力量，需要一大批像俊知這樣聚焦通信產(chǎn)業(yè)的專精特新“小巨人”，持續(xù)接力，以不同領(lǐng)域的技術(shù)突破與自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)通信產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量迭代。
