毫米波，印度5G工程的关键

印度的5G网络主要基于sub-6 GHz构建，但印度政府也已为26-27GHz频段（n258）的毫米波服务预留了频谱资源。虽然毫米波被纳入官方 5G 发展路线图，但其集成过程被认为存在设计难度大、测试成本高、对实际场景环境敏感等问题，这使得它在印度主流工程流程中始终处于边缘地位。

近日，有媒体专访了Movandi Corporation和Analog Devices India的高管，了解毫米波技术是如何逐步成为使用的工程流程，其对印度的 5G 设计、校准、测试和部署工作意味着什么。

在 5G 部署初期，毫米波面临的问题与时间节点或市场成熟度无关，而源于基础物理特性。28-39 GHz频段的信号特性，与大多数工程师所熟悉的 6 GHz以下频段信号存在巨大差异。墙体、人员、设备朝向或周边物体都可能导致信号链路中断。这些因素在低频段通常可以忽略不计，这也是毫米波的设计与部署需要采用完全不同方法的原因。

为了应对这些信号损耗和环境敏感性问题，毫米波系统采用了一种不同的传输技术。毫米波无线电不会均匀发射能量，而是将能量集中到窄波束中，以克服更大的路径损耗。信号最初以数字数据的形式在基带处理器中生成，随后被转换为电波形，再上变频至极高的无线电频率。在该频段下，小型天线阵列协同工作，以精确控制的时间偏移发射同一信号，从而使能量在选定方向上产生相长干涉。这一技术即为波束成形。

5G 毫米波无线电的概念框图

为何毫米波需要系统级协同设计？

美国加州初创企业Movandi公司的创始人兼首席执行官玛丽亚姆・罗福加拉安（Maryam Rofougaran）解释了波束成形在毫米波设计中的关键作用，并补充指出，低频段采用的传统设计方法已不再适用。“仅靠单根天线无法实现波束成形，整个系统和架构都需要重新设计。为了实现可靠的波束成形性能，天线、射频前端、PCB布局、封装和热管理等所有组件之间都需要精密协调。”

罗福加拉安认为，将毫米波设计视为一个系统级问题，对射频电路、天线、PCB 布局、封装和互连损耗进行协同设计，有助于避免高频段下可能出现的性能意外问题。“低频段设计技术在毫米波频段会失效，即使是微小的不连续性，也可能导致严重的信号损耗和增益衰减。”

除模块和芯片外，Movandi公司还在为网状网络开发智能中继器，以扩大覆盖范围，并在人口密集的城市和室内环境中实现多吉比特级别的吞吐量。

Movandi公司是通过深度系统级协同设计应对毫米波的复杂性，而亚德诺半导体则采取了更模块化的射频解决方案，公司正在开发自研的毫米波射频模块，其配备标准连接器，可与现有主板对接。

亚德诺半导体（印度）董事总经理维Vivek Tyagi表示，“模块研发完成后，我们将向电信运营商进行演示并寻求支持，随后便可与他们青睐的设备供应商展开合作。这款射频模块对软件的需求不高，但底层仍需少量软件代码。我们会内置一个小型程序，并将代码提供给制造商，以便他们设计主板并实现模块与主板的通信。”

毫米波带来的变革

在印度，具备毫米波测试能力的大型射频实验室和测试基础设施分布不均。上述解决方案虽降低了毫米波技术的初始准入门槛，但并未消除对专业测试的需求。空口验证、校准和环境测试仍然至关重要，在高频段更是如此。

真正发生改变的是工程工作的重心分配。随着射频前端的性能越来越可预测，设计团队无需再花费大量时间调试不稳定的射频性能，而是可以将更多精力投入到系统级挑战中，例如链路预算、控制软件、热设计、机械集成和部署规划。

在 5G 发展的大部分周期里，印度一直将毫米波视为一项未来技术。如今，形势正在发生变化：运营商已持有相关频谱；固定无线接入试点项目正在推进；供应商也在提供更高度集成的平台。目前，印度仍在逐步积累相关工程经验。

Tyagi表示，“印度所有主要电信运营商都已通过拍卖获得了 26-27 GHz频段的频谱，但目前尚未投入使用。他们正在探索一种可能性：能否不再铺设光纤和挖掘道路，而是利用现有的电信基站，部署毫米波无线电设备来提供高吞吐量的连接服务。”

他补充道，毫米波无线电设备的吞吐量约为1吉比 /秒，公寓屋顶接收单元连接的以太网电缆可向多户家庭提供网络服务。毫米波无线电设备已在美国实现小批量初期部署。在类似Noida这样高层公寓密集的城市环境中，毫米波技术可与光纤网络共存。

毫米波的机遇在于实际应用，而非理论构想。室内覆盖单元、固定无线接入用户端设备、交通枢纽、专用网络节点和中继器等场景，均无需攻克手机级设计的全部复杂性，即可开展毫米波技术的部署与能力建设。

在需求峰值到来前，先打好技术基础

部署环节的表面简化，并不意味着设备脱离受控环境后，工程师无需再了解射频、天线和机械结构之间的相互作用。

罗福加拉安表示，“从设计之初，就必须对封装和系统其他部分进行协同设计，以避免后期出现意外的损耗问题。对于毫米波技术，工程师还需要掌握空口测试和校准方法，因为不能仅依赖传导测试数据。如果企业尚未对这项技术进行投资，那么现在正是启动的最佳时机。如果等到应用场景产生需求时才行动，就为时已晚了。相关工作必须从现在开始，这样才能在应用成熟时，拥有足够的基础设施提供支持。”

罗福加拉安阐述了毫米波技术与未来工作负载的关联：“如果无法实现我们所期望的连接能力，我认为人工智能应用的大规模落地将无从谈起。我们必须先建立起支撑这些应用的基础设施。”

当毫米波不再是系统中最难解决的问题时，其部署工作也将变得更加容易。工程团队将减少用于排查不稳定射频性能的时间，转而更多地研究无线电、天线、软件、机械结构和环境在实际网络中的相互作用。技术能力将通过小规模、可控的部署逐步构建，而非大规模的投机性投入，本地工程专业知识也将随之不断增强。

全球移动通信系统协会（GSMA）前主席兼董事会成员迈克・肖特（Mike Short）将当前的毫米波技术描述为 “主要用于容量提升、覆盖扩展和专用网络解决方案”，“与移动性关联度较低，但可提供高速率服务”。他提醒，毫米波技术的应用 “需要结合可用的整体频谱资源进行综合考量”。

针对印度的具体情况，肖特表示毫米波技术仍处于 “早期阶段”，并指出技术进展取决于试点项目、演示验证以及对国际部署经验的借鉴，而非盲目追求快速规模化。毫米波技术在印度的实用性，不在于能否突然实现大规模普及，而在于工程层面的准备程度。这意味着，要在需求峰值到来前，打造能在特定环境中稳定运行的系统、明确其技术局限性、积累实战经验。随着设计工具的不断成熟和集成度的提升，毫米波技术将从一种实验性的边缘技术，转变为一种可部署的解决方案，在短距离高吞吐量等其优势能得到充分发挥的场景中，真正发挥价值。