5G重大进展，爱立信携手IBM推出硅基毫米波相控阵列集成电路

日前，爱立信与IBM联合宣布，成功推出用于未来5G基站的紧凑型硅基毫米波相控阵列集成电路（简称IC），工作频率为28GHz。该IC已在相控阵列天线模块中成功进行了演示，为准5G商用网络部署铺平道路。

爱立信和IBM研究院的科学家近两年来紧密合作，致力于开发5G相控阵列天线设计 ，近期取得了突破性进展。IBM在高度集成的相控阵列毫米波IC和封装天线解决方案领域具有丰富的专业知识，而爱立信在移动通信电路和系统设计方面经验丰富，这些优势使协作团队实现了多个新的技术里程碑。

爱立信网络产品部主管Thomas Noren表示：“5G标准化在去年取得了许多令人鼓舞的进展，包括启动现网试验。这一切归功于业界在研发方面做出的巨大努力，此外，我们与IBM研究院合作进行相控阵列天线方面的研究，帮助运营商有效地部署无线接入基础设施，为未来的5G网络奠定坚实的基础。人机交互、虚拟现实、智能家居设备和车联网等领域的用例和应用层出不穷，它们依托创新技术，能够实现更快的数据传输速率、更宽的带宽和更长的电池使用寿命。”

IBM研究院科学与解决方案副总裁Dario Gil博士表示：“5G毫米波相控阵列的进步是一个重要的突破，不仅因为它是尺寸紧凑、成本低的解决方案，对于网络设备公司和运营商具有商业吸引力，而且它潜力无限，能够启发和实现我们过去从未设想过的全新创意和创新，这一切都要归功于完全网络化的社会。”

使5G成为现实

2017年被视为5G的决定性年份。越来越多的国家和政府已经开放了电磁频谱的高频部分（称为毫米波频段），比当前移动设备使用的频率高10倍以上。预计5G毫米波部署将从无线频谱的24 GHz开始，逐步上升，从而提供显著扩大的带宽。

3GPP 5G规范的第一版计划于2017/2018年公布，但业界已取得了很多进展，例如，进行了现网测试，并演示了5G网络借助更高带宽、更低延迟、更大密度和更低能耗要求可带来全新的用户体验，提供更多的新功能。

5G在某些场景下可支持超过10Gbps的数据传输速率。新功能旨在使用户在几秒内下载完整高清电影，在体育赛事或音乐会场所等高度密集的环境下提供超高带宽和不间断的实时流传输体验，提供极速的响应速度，支持远程手术或完全身临其境的虚拟现实体验，使远程蜂窝设备的电池使用寿命延长到10年，此类终端可能成为物联网环境的组成部分。

在相控阵列天线模块领域取得突破

要将未来的5G相控阵列部署投入商用，组件的尺寸、重量、成本和性能是重要的考虑要素。爱立信与IBM团队合作打造全球首个工作在28GHz的硅基毫米波相控阵列天线模块，它是应对上述挑战的重要一步。该模块由4个单片集成电路和64个双极化天线组成，尺寸约为2.8英寸×2.8英寸，相当于普通智能手机尺寸的一半。这种紧凑型外形对于实现广泛部署该技术至关重要，尤其是在室内空间和密集城区部署。

另一项性能改进通过在发射和接收模式下的并发双极化操作进行演示，此改进使一个相控阵列天线模块能够同时形成两个波束，使同时服务的用户数增加了一倍，从而提高了该技术的整体价值和经济意义。

在移动通信中使用毫米波信号的主要障碍是在无线基站之间要有足够距离，从而支持目标应用。在28 GHz频率上，每个天线都很微小，能单独支持较短的通信距离，但将多个如此微小的天线组合在一起不仅能够增加通信距离，还能够实现信号在特定方向的转向。爱立信与IBM科学家团队的相控阵列设计支持小于1.4度的波束转向分辨率，能够实现波束对用户的高精度指向。

IBM通信电路与系统创新

IBM研究院在设计和开发集成电路和相控阵列方面拥有悠久的历史，在2006年率先推出第一台单片毫米波无线基站。2013年，该团队展示了面向移动通信和雷达应用的高度集成的毫米波相控阵列收发器，为这项最新的科研工作奠定了基础。IBM科学家还探讨了手机如何在新的毫米波频段进行通信，展示了如何在手机中部署5G毫米波无线基站的路径。

2017年2月7日，在旧金山举行的国际固态电路研讨会（International Solid State Circuits Conference）上，公布了一篇名为《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，介绍爱立信团队与IBM研究院开展的工作。