日前，愛立信與IBM聯(lián)合宣布，成功推出用于未來5G基站的緊湊型硅基毫米波相控陣列集成電路（簡稱IC），工作頻率為28GHz。該IC已在相控陣列天線模塊中成功進(jìn)行了演示，為準(zhǔn)5G商用網(wǎng)絡(luò)部署鋪平道路。
愛立信和IBM研究院的科學(xué)家近兩年來緊密合作，致力于開發(fā)5G相控陣列天線設(shè)計 ，近期取得了突破性進(jìn)展。IBM在高度集成的相控陣列毫米波IC和封裝天線解決方案領(lǐng)域具有豐富的專業(yè)知識，而愛立信在移動通信電路和系統(tǒng)設(shè)計方面經(jīng)驗豐富，這些優(yōu)勢使協(xié)作團(tuán)隊實現(xiàn)了多個新的技術(shù)里程碑。
愛立信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部主管Thomas Noren表示：“5G標(biāo)準(zhǔn)化在去年取得了許多令人鼓舞的進(jìn)展，包括啟動現(xiàn)網(wǎng)試驗。這一切歸功于業(yè)界在研發(fā)方面做出的巨大努力，此外，我們與IBM研究院合作進(jìn)行相控陣列天線方面的研究，幫助運營商有效地部署無線接入基礎(chǔ)設(shè)施，為未來的5G網(wǎng)絡(luò)奠定堅實的基礎(chǔ)。人機交互、虛擬現(xiàn)實、智能家居設(shè)備和車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的用例和應(yīng)用層出不窮，它們依托創(chuàng)新技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率、更寬的帶寬和更長的電池使用壽命�！�
IBM研究院科學(xué)與解決方案副總裁Dario Gil博士表示：“5G毫米波相控陣列的進(jìn)步是一個重要的突破，不僅因為它是尺寸緊湊、成本低的解決方案，對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司和運營商具有商業(yè)吸引力，而且它潛力無限，能夠啟發(fā)和實現(xiàn)我們過去從未設(shè)想過的全新創(chuàng)意和創(chuàng)新，這一切都要歸功于完全網(wǎng)絡(luò)化的社會�！�
使5G成為現(xiàn)實
2017年被視為5G的決定性年份。越來越多的國家和政府已經(jīng)開放了電磁頻譜的高頻部分（稱為毫米波頻段），比當(dāng)前移動設(shè)備使用的頻率高10倍以上。預(yù)計5G毫米波部署將從無線頻譜的24 GHz開始，逐步上升，從而提供顯著擴(kuò)大的帶寬。
3GPP 5G規(guī)范的第一版計劃于2017/2018年公布，但業(yè)界已取得了很多進(jìn)展，例如，進(jìn)行了現(xiàn)網(wǎng)測試，并演示了5G網(wǎng)絡(luò)借助更高帶寬、更低延遲、更大密度和更低能耗要求可帶來全新的用戶體驗，提供更多的新功能。
5G在某些場景下可支持超過10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。新功能旨在使用戶在幾秒內(nèi)下載完整高清電影，在體育賽事或音樂會場所等高度密集的環(huán)境下提供超高帶寬和不間斷的實時流傳輸體驗，提供極速的響應(yīng)速度，支持遠(yuǎn)程手術(shù)或完全身臨其境的虛擬現(xiàn)實體驗，使遠(yuǎn)程蜂窩設(shè)備的電池使用壽命延長到10年，此類終端可能成為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的組成部分。
在相控陣列天線模塊領(lǐng)域取得突破
要將未來的5G相控陣列部署投入商用，組件的尺寸、重量、成本和性能是重要的考慮要素。愛立信與IBM團(tuán)隊合作打造全球首個工作在28GHz的硅基毫米波相控陣列天線模塊，它是應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的重要一步。該模塊由4個單片集成電路和64個雙極化天線組成，尺寸約為2.8英寸×2.8英寸，相當(dāng)于普通智能手機尺寸的一半。這種緊湊型外形對于實現(xiàn)廣泛部署該技術(shù)至關(guān)重要，尤其是在室內(nèi)空間和密集城區(qū)部署。
另一項性能改進(jìn)通過在發(fā)射和接收模式下的并發(fā)雙極化操作進(jìn)行演示，此改進(jìn)使一個相控陣列天線模塊能夠同時形成兩個波束，使同時服務(wù)的用戶數(shù)增加了一倍，從而提高了該技術(shù)的整體價值和經(jīng)濟(jì)意義。
在移動通信中使用毫米波信號的主要障礙是在無線基站之間要有足夠距離，從而支持目標(biāo)應(yīng)用。在28 GHz頻率上，每個天線都很微小，能單獨支持較短的通信距離，但將多個如此微小的天線組合在一起不僅能夠增加通信距離，還能夠?qū)崿F(xiàn)信號在特定方向的轉(zhuǎn)向。愛立信與IBM科學(xué)家團(tuán)隊的相控陣列設(shè)計支持小于1.4度的波束轉(zhuǎn)向分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)波束對用戶的高精度指向。
IBM通信電路與系統(tǒng)創(chuàng)新
IBM研究院在設(shè)計和開發(fā)集成電路和相控陣列方面擁有悠久的歷史，在2006年率先推出第一臺單片毫米波無線基站。2013年，該團(tuán)隊展示了面向移動通信和雷達(dá)應(yīng)用的高度集成的毫米波相控陣列收發(fā)器，為這項最新的科研工作奠定了基礎(chǔ)。IBM科學(xué)家還探討了手機如何在新的毫米波頻段進(jìn)行通信，展示了如何在手機中部署5G毫米波無線基站的路徑。
2017年2月7日，在舊金山舉行的國際固態(tài)電路研討會（International Solid State Circuits Conference）上，公布了一篇名為《A 28GHz 32-Element Phased-Array Transceiver IC with Concurrent Dual Polarized Beams and 1.4 Degree Beam-Steering Resolution for 5G Communications》的文章，介紹愛立信團(tuán)隊與IBM研究院開展的工作。
關(guān)于IBM研究院
IBM研究院擁有70多年的悠久歷史，在6大洲建立了12個實驗室，擁有3000多名研究人員，對塑造未來的信息技術(shù)起了重要作用。IBM研究院的科學(xué)家成績斐然，其中有6位諾貝爾獎獲得者，10枚美國國家科技獎?wù)隆?枚美國國家科學(xué)獎?wù)拢?次圖靈獎，有19位國家科學(xué)院院士，20人入選美國國家發(fā)明家名人堂。如需了解關(guān)于IBM研究院的更多信息，請訪問www.ibm.com/research。
