全球行銷人員都在大肆宣傳5G網路將在2019年進入商用部署的理想。確實,我自己也致力於推廣這一印象。而當我們探索毫米波(mmWave)技術的確切定義時,才發現訊號要達到30GHz的頻率範圍才會有mmWave的波長(1-10mm)。那麼,讓我們近距離看看業界所謂的mmWave通訊究竟是怎麼一回事。

除了AT&T在39GHz進行的一些試驗外,目前部署的5G技術主要圍繞在28GHz頻段——並不是30GHz喔,但相當接近了。當我們從圍繞著5G的行銷引擎中後退一步,並近距離觀察mmWave技術後,發現真正的mmWave商業通訊部署仍在進行中。此外,充份利用mmWave頻譜的許多挑戰和機遇也依然存在。

3GPP密切關注於第15版和第16版(Release 15/16)標準中低於52.6GHz的頻率,並且一致認為低於該閾值的頻率將使用基於正交分頻多工調變(OFDM)技術的波形(圖1)。但是,超過52.6GHz以上的頻率呢?3GPP以及更廣大的通訊社群是否願意花時間和精力來定義新的波形?

ODFM signals use overlapping spectra

圖1:OFDM訊號共用重疊頻譜。

就在幾年前,3GPP正式凍結Release 15之前,業界曾經針對5G提出多個更好、更高效率的實體層(PHY)建議。然而,由於大家都急著推動5G上市,以便儘快將產品賣給消費者,因而未能對於這些PHY提議進行多少有意義的評估,再加上還必須為100MHz頻寬開發新的晶片組。不管怎樣,只要持續使用OFDM提高頻寬,就是讓5G技術上市最直接且快速的方式。因此,從5G的第一個發展階段來看,實體層所提供的創新十分有限。

如今,毫米波為我們再次提供重新評估實體層的可能性,並為創新帶來了新的機會。儘管52.6GHz並不是OFDM的極限,但整個通訊產業界都認同,無論是從頻率、頻寬或二者來看,OFDM都不是一個可行的選擇。我們很難開發一款功率元件必須兼具峰值對均值功率比(PAPR)、增益平坦度以及在mmWave頻率和極端頻寬下提供OFDM所需的效率。802.11ad規格就是一個很好的例子:mmWave通訊協議使用的是單載波調變機制,而非OFDM。

業界多家公司都表示有意評估mmWave通訊系統所需的單載波波形。例如,諾基亞(Nokia)和國家儀器(National Instruments;NI)聯手打造了一款73GHz原型,採用2GHz的瞬態頻寬以及單載波調變。透過其雙通道MIMO系統,可在空中傳輸(OTA)展示時實現14.6Gbps的傳輸速率——大約較當前28GHz 5G NR標準 的傳輸速率更高5倍。

相較於採用OFDM的PHY,究竟單載波類型的調變最佳?或者是其他類型的PHY效能更好?目前仍不明朗。3GPP為此列出了52.6GHz以上的多個波形作為Release 17的潛在研究項目。這不僅為PHY的研究創造了機會,也為定義用於3GPP的非OFDM調變新方案帶來了更多可能性。

編譯:Susan Hong

(參考原文:mmWave and OFDM: Is PHY research dead?,by Sarah Yost)