電影中看似不切實(shí)際的想法往往都有現實(shí)依據。相控陣是通信領(lǐng)域中的一項重要技術(shù)，其除了能應用在軍事領(lǐng)域，在日常生活中應用其實(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(cháng)毫米波傳輸距離，對于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。
當前，毫米波已經(jīng)成為全球運營(yíng)商的布局焦點(diǎn)，芯片作為產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節，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(huà)語(yǔ)權，也將進(jìn)一步打破“被制裁的困境”。
作為專(zhuān)業(yè)從事毫米波相控陣通信技術(shù)開(kāi)發(fā)的設備廠(chǎng)商，飛思通信通過(guò)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)布了國內首款高國產(chǎn)化率毫米波室內分布式微基站。飛思通信負責人李雷在接受C114采訪(fǎng)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)現從望塵莫及、到同臺競技、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(huà)語(yǔ)權，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(chēng)大作的科幻片多多少少都使用了“未來(lái)”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(kāi)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，可以實(shí)現400MHz和800MHz的大帶寬傳輸，通過(guò)不同運營(yíng)商之間的共建共享，還可以支持超過(guò)800M的超大帶寬，實(shí)現超高速率的數據傳輸。同時(shí)毫米波波長(cháng)短，元器件尺寸較小，便于設備的集成和小型化。
李雷認為，現有Sub-6G通信系統頻段是有限的，未來(lái)隨著(zhù)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。
當前，國內毫米波產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)發(fā)展的新高潮。我國政府已經(jīng)為毫米波分配了試驗頻段，各個(gè)運營(yíng)商均啟動(dòng)了相關(guān)的試驗。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(zhù)新基建建設快速發(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(kāi)展5G毫米波的測試驗證工作，要加快推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。此外，毫米波在經(jīng)濟上將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益。GSMA發(fā)布經(jīng)濟預測報告顯示，到2030年毫米波頻段為中國帶來(lái)1000億美元以上的經(jīng)濟的效益。
國內毫米波產(chǎn)業(yè)雖然勢起，但未來(lái)發(fā)展依然任重道遠。在李雷看來(lái)，與5G低頻段相比，毫米波技術(shù)的落地仍面臨挑戰，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(wèn)題和技術(shù)挑戰。
最佳搭檔 相控陣技術(shù)可延長(cháng)毫米波傳輸距離
從技術(shù)角度來(lái)看，毫米波被外界詬病的主要原因之一是傳播距離。根據3GPP TR38.901中規定的0 GHz-100 GHz無(wú)線(xiàn)電波在城市區域內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小于5G低頻設備。
李雷指出，大規模的相控陣便是解決毫米波無(wú)線(xiàn)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，主要應用于雷達領(lǐng)域，近幾年開(kāi)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(xiàn)集成了無(wú)數個(gè)小天線(xiàn)，類(lèi)似于蜻蜓復眼，每個(gè)電線(xiàn)都可以通過(guò)調整相位調整波束指向，將能量集中在一個(gè)方向上，從而延長(cháng)傳播距離，以及對目標的精準覆蓋，大規模相控陣陣列天線(xiàn)的最遠傳輸距離可達萬(wàn)公里級。”
同時(shí)他也表示，相控陣技術(shù)之前沒(méi)有普及應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)品有數千顆芯片，如果芯片很貴，整機的成本就不會(huì )低。
李雷表示，作為國內為數不多的專(zhuān)注于毫米波相控陣通信設備研發(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(lái)。“當我們把芯片難題攻克后，整個(gè)部件有了一到兩個(gè)數量級的下降，降幅是非常可觀(guān)的。”
“5G毫米波是相控陣技術(shù)的重要應用方向，高頻段5G毫米波的波束會(huì )跟隨著(zhù)目標區域而移動(dòng)，將更多網(wǎng)絡(luò )資源調度到人員密集的區域，這種情況下，使用有源相控陣技術(shù)通過(guò)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(xiàn)最大的優(yōu)勢。”李雷表示。
堅持自主可控 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)布了國內首款高國產(chǎn)化率毫米波室內分布式微基站。該基站由飛思通信與中國聯(lián)通、紫金山實(shí)驗室聯(lián)合研發(fā)，是飛思通信自主設計開(kāi)發(fā)的首款毫米波基站產(chǎn)品。
據悉，這款高國產(chǎn)化率室內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)和獨立組網(wǎng)，靈活幀結構以及綠色節能方案等8大特性。可滿(mǎn)足高密度大帶寬熱點(diǎn)場(chǎng)景部署需求，賦能XR/4K/8K等大帶寬應用。該套微基站系統已成功接入運營(yíng)商核心網(wǎng)實(shí)現驗證，為后續產(chǎn)品化開(kāi)發(fā)奠定了有力基礎。
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(kāi)發(fā)，性能指標位列國際領(lǐng)先水平，填補國內此類(lèi)芯片空白，并實(shí)現成本大幅降低。
在此基礎上，飛思通信還聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢單位完成了5G毫米波雙極化相控陣天線(xiàn)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)器件穩定性和一致性瓶頸，自主開(kāi)發(fā)5G毫米波AAU、基站系統，率先實(shí)現5G毫米波基站系統端到端業(yè)務(wù)打通，成為國內少數具備全自主可控5G毫米波基站研制能力的廠(chǎng)商之一，與中國聯(lián)通等主要運營(yíng)商開(kāi)展應用演示示范，產(chǎn)品性能及可靠性獲得一致認可。
李雷坦言，相控陣芯片是決定相控陣系統整體性能和成本的關(guān)鍵，飛思通信通過(guò)合作開(kāi)發(fā)的方式實(shí)現了芯片國產(chǎn)化，在此基礎上實(shí)現成本、性能的大幅提升，達到國際先進(jìn)水平。基于此款芯片，飛思通信也實(shí)現了相控陣設備全國產(chǎn)化，確保了設備的可控可靠。
“獨行快,眾行遠”。李雷強調，飛思通信愿意攜手全產(chǎn)業(yè)鏈展開(kāi)合作，持續推動(dòng)國內5G毫米波技術(shù)的研發(fā)與應用，加快實(shí)現核心關(guān)鍵設備自主可控，助力加快建設網(wǎng)絡(luò )強國、制造強國。
