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sub-6GHz陣列天線太龐大 小型基地台採用難度高

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/09/27 關鍵字:5GSmall CellR13FD-MIMO

目前6GHz以下與毫米波的5G頻段,皆受到業界看好,不過由於根據6GHz以下頻寬特性所設計的陣列天線尺寸較大,與毫米波的公分、毫米等級的小尺寸天線有頗大的差異。因此,若要將6GHz以下頻段的大型陣列天線,導入小型基地台,以實現波束成形技術,其可行度將是很低的。

NI技術行銷經理潘建安表示,在6GHz以下的頻段,目前2.6GHz以下的頻段已是4G的天下,相當的飽和,已經開不出比較大的頻段,5GHz以上則有WLAN須使用,有鑑於此,3.3-4.99GHz是3GPP新開出較可能滿足5G使用需求的頻段,而擁護的業者也相當多,包括NTT DOCOMO、China Telecom、KT等。

針對6GHz以下的5G頻段,是否可能搭配小型基地台(Small Cell)來實現商用,潘建安分析,6GHz以上與6GHz以下的波束成形,其差異點在於6GHz以下的波束成形會著重在大型基地台的部分,原因在於6GHz以下的頻寬波形是比較長的,若要達到三維的波束成形,必須完成64陣列的天線,尺寸將會非常大,因而只能在大型基地台端進行這樣的技術。

相較之下,在6GHz以上的頻寬波形為公分、毫米等級,是比較短的,由於天線設計上,約會將其做成波長的二分之一,這將讓毫米波頻段的天線尺寸必定是非常小的,會比非毫米波頻段來得小很多,也就進而能將其直接做在小型基地台上。

這意味著依據6GHz以下頻寬所設計的天線,未來將可能只會用於大型基地台,而用於小型基地台的機率是相當小的,因若陣列天線的體積得像大尺寸的電視一樣大,電信營運商密集布建小型基地台的目標,將難以實現。

然而,在3GPP釋出的R13標準當中,已有涵蓋到波束成形(Beam-forming)的部分,也就是FD-MIMO,過去的波束成形是二維的,對基地台而言,裝置的移動是平面的,其並沒有辦法對準裝置進行立體、三維(Full Dimension)的偵測。而在R13標準中,導入了Massive MIMO後,天線數量增加的夠多,因而可以順利進行三維的波束成形(Beam-forming)。

當有了Massive MIMO後,天線與天線之間將形成相位差,並可形成波束(Beam),而如何讓一排的天線往不同的方向、維度發射,也就將進一步形成二維或三維的波束成形。

潘建安透露,R13標準的波束成形是由三星(Samsung)所提出的,該公司當時即是採用NI的Massive MIMO Application Framework與硬體,很快地進行實際場域的測試,也順利地使該提案被3GPP所採用。

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