適用於5G的毫米波頻率逐漸浮上檯面：28 GHz、39 GHz與72 GHz。

透過高定向天線搭配波束賦形功能，毫米波能提供穩定安全的連結。

隨著5G登場，全世界都將關注並觀察未來毫米波技術的應用方式。

當ITU、3GPP與其他標準組織決定以2020年做為定義5G標準的期限時，手機電信業者也正加緊腳步推出5G服務。透過各方所訂定的不同目標，適用於5G的毫米波頻率選項也逐漸浮上檯面：28 GHz、39 GHz與72 GHz。

這三種頻帶能脫穎而出的原因有很多。首先，不像60GHz必須承受約20 dB/km的氧氣吸收損失，這三種頻率的氧氣吸收率低，因此較適合長距離通訊。這些頻率也能在多路徑環境中順利運作，並且能用於非可視判讀（NLoS）通訊。透過高定向天線搭配波束賦形與波束追蹤功能，毫米波便能提供穩定且高度安全的連結。

5G頻段佈局

根據中華民國NCC的5G頻譜資源特性與技術關聯文件中指出，由各國際組織及大廠對於候選頻段之選定及測試，可歸納出歐洲及中國主要由6GHz以下頻段開始佈局測試，日本由於對於行動寬頻的應用較有興趣，因此對6GHz以上之頻段著墨較多，美國現階段看來則採取高低頻段均重的策略。觀察各國電信業者之布局，6GHz以下頻段以3.5GHz及5GHz為重要頻段。由於3.5GHz其相鄰頻寬累計連續可達400MHz，因此為各國政府或產業利害相關人所重視。

另外，由於5GHz之可用頻寬較2.4GHz多，為了與Wi-Fi和平共處，也因此衍生LTE-U、LTE授權輔助接入（License-assisted Access；LAA）、LWA等聚合技術。此外，高頻部分如28GHz、39GHz、73GHz等亦是各國布局之重點，原因為6GHz以上頻段之頻率特性，其氧氣吸收率（損耗率）較低，能傳輸距離較遠。

3GPP於2018年通過第15版（Release 15）規格，對於5G新無線電（5G New Radio；5G NR），以6GHz頻段為界線，區分為第一型頻率範圍（Frequency Ranges 1；FR1）與第二型頻率範圍（Frequency Ranges 2；FR2），FR1頻段範圍為450～6000MHz，FR2頻段範圍則為24250～52600MHz。

28GHz毫米波

國家儀器指出，電信業者急切想要取得未分配的大量毫米波頻譜；而毫米波頻譜會使用哪些頻率，這些業者將是深具影響力的關鍵要角。早在2015年2月，Samsung便已經執行了自己的通道量測，並發現28GHz的頻率可用於手機通訊。這些量測結果，驗證了都市環境中預期會發生的路徑損耗（非可視判讀NLoS連結中的路徑損耗指數為3.53)。Samsung宣稱此數據顯示毫米波通訊連結可支援200公尺以上的距離。該研究還包含相位陣列天線的運用。Samsung也開始相關設計，以便讓手機能夠容納精密的陣列天線。在日本，NTT Docomo與 Nokia、Samsung、Ericsson、Huawei、Fujitsu等廠商共同合作，針對28GHz（以及其他頻率）順利完成了現場測試。

而Verizon與Samsung等重要合作夥伴，於2016年在美國執行現場測試。這時間點比訂定5G標準的擬議期限2020年還早了4年，使得Verizon成為5G市場的先行者。到了2015年11月，Qualcomm透過128支天線針對28GHz執行實驗，在人口密集的都市環境中，展現了毫米波技術的效能，以及定向波束賦形如何用於非可視判讀通訊。而在FCC宣佈28GHz頻譜可用於行動通訊後，進一步的實驗與現場測試，也在美國持續進行。同時，Verizon公佈了租用XO Communications的28GHz頻譜協議，其中包含於2018年底買下頻譜的購買選擇權。

然而需注意的是，28GHz頻帶並不在ITU的全球可用頻率清單上。因此，當時仍無法確定此頻帶是否能成為5G毫米波應用的長期頻率。但基於此頻譜在美國、韓國與日本的可用性，以及美國電信業者在早期現場測試的投入，28GHz因此在不符國際標準的情形下，直接應用於美國的行動技術。韓國於2018年奧運展示5G技術的目標，也是在標準組織確定5G標準之前，促使消費型產品運用28GHz技術。

38GHz毫米波

關於38GHz在進行中的公開研究資料最少，但這個頻段仍有機會成為5G標準的一部分。ITU已將38GHz列於全球可用頻率清單，而且根據紐約大學的研究，已有通道資料可證明其為可用的毫米波頻率。儘管如此，相較於28GHz或73GHz，38GHz有更多現有用途，因此要將其納入5G標準將是一項挑戰。FCC已針對可能的行動應用擬議頻譜，以便加速美國未來針對此頻帶的研究。

值得注意的是，當Verizon於2016年著手進行28GHz的初期現場測試時，已擬定計畫要測試39GHz。39GHz有電信業者的大量投資，同時也名列IMT的清單中，因此無疑是2020年5G標準的候選頻帶之一。

73GHz毫米波

正當28GHz相關研究展開的同時，E頻帶也在近幾年引起行動通訊領域的注意，而73GHz就是另一個備受矚目的毫米波頻率。Nokia運用了紐約大學的73GHz通道量測結果，開始研究此頻率。早在2014年的NI Week年會上，Nokia就已經透過NI原型製作硬體，展示了他們第一個73GHz空中傳輸（OTA）技術。這套系統隨著研究進行不斷演進，並持續透過公開示範來展示新的技術成就。

圖一 : 行動用途的FCC頻帶（source:NI.com）

到了2015年的MWC上，這套原型驗證系統已能藉由透鏡天線與光束追蹤技術，執行每秒超過2Gbps的資料傳輸。該系統的MIMO版本，則在布魯克林5G高峰會議上展出，可執行高達10Gbps的資料傳輸。而在不到一年後的MWC上，這套原型展示了雙向空中傳輸連結，傳輸速率超過14Gbps。2016年的MWC，Nokia已經不是唯一有能力進行73GHz技術示範的廠商。Huewei與Deutsche Telekom也一同展示了可於73GHz運作的原型。這項示範採用多使用者（MU）MIMO，展示了高頻譜效率，以及針對個別使用者超過20Gbps傳輸率的潛力。

在過去幾年，許多73GHz的研究正陸續進行，近期預計將有更多相關研究。其中一項可用以區分73GHz與28GHz、39GHz頻段間差異的特性，是其可用的連續頻寬。73GHz中有2GHz的連續頻寬可用於行動通訊，是這些頻譜中範圍最廣的。相較之下，28GHz僅提供850MHz的頻寬。在美國，39GHz附近就有兩個頻帶提供1.6GHz與1.4GHz頻寬。此外，如Shannon定理所述，更高的頻寬代表更高的資料傳輸量，因此與上述的其他頻率相比，73GHz具備了強大優勢，將成為毫米波中的一個重要頻率。

結語

儘管仍有許多未知的部分，但有一件事是可以確定的，未來的5G一定會佈署毫米波技術，而且會以很快的速度來執行。隨著新一代的5G無線通訊登場，全世界都將更為關注並觀察未來毫米波技術的應用方式。

解決方案

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圖二 : 安立知VectorStar寬頻向量網路分析儀 圖片來源：anritsu.com

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太克科技TTR500系列向量網路分析儀

圖三 : 太克科技TTR500系列向量網路分析儀 source:tektronix.com

太克科技：「減少原型設計反覆項目並讓日常量測準確可信！」

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是德科技PNA網路分析儀

圖四 : 是德科技PNA網路分析儀 source:keysight.com

是德科技：「我們可全面增強您的量測自信度！」

使用PNA-X/PNA/PNA-L可獲得更好的性能。使用展頻器，PNA和PNA-X頻率可擴展到1.5THz。共有3個PNA系列可供選擇，以獲得速度、效能和價格的完美組合。在研發階段提供量測完整性，以協助工程師將深入的洞察力轉變成出色的設計；在生產線上提供所需要的測試速率和可重複性，以便將設計轉變成具競爭力的產品。目前世界各地超過70%的工程團隊全都選擇使用是德科技分析儀。

羅德史瓦茲ZNA高階向量網路分析儀

圖五 : R&S ZNA高階向量網路分析儀 source:R&S.com

羅德史瓦茲：「這款儀器具有出色的射頻性能！」

R&S ZNA新一代高階向量網路分析儀，可簡化量測設置。其量測穩定性和低量測曲線雜訊讓使用者能夠對主動和被動元件和模組進行嚴格的量測。憑藉以待測物為中心的操作方式、完全採用觸控操作的創新設計，R&S ZNA向量網路分析儀可將量測的設置時間縮到最短。

NI向量網路分析儀（VNA）

圖六 : NI向量網路分析儀（VNA） source:ni.com

國家儀器：「PXI VNA可提供高準確度的RF量測效能。」

國家儀器VNA為10MHz～6GHz的完整向量網路分析系統。PXI向量網路分析器配備2個連接埠，因此可以擇一選用T/R測試模組或是完整的S參數功能。PXI向量網路分析器支援自動化精確校準、完整向量分析與參考平面擴充，因此適合做為檢驗與生產作業的向量網路分析解決方案，並省下統桌上型VNA的高價位與龐大體積。