5G通信高传输率/低延迟/高网络容量密度目标如何达到

、服务质量、数据速率、动/静态、电池寿命、延迟等不同参数的需求，分析出相关应用的网络需求，加以模块化并提供最适合的网络资源给不同的服务。另外，动态经验管理（Dynamic Experience Management）相较于过去大多是静态的管理，不仅能更实时也提供消费者更好的使用者经验。

5G渗透率更高 技术挑战也不小

在5G三大主要应用当中，华硕计算机系统整合开发处赖文政博士说明，高传输速率的应用网络架构中有几个重点，包括网络功能虚拟化、智能型行动运算、小型基地台系统、小型基地台射频芯片与射频收发器子系统。大量物联网系统架构包括：物联网传感器（IoT Sensor）、物联网使用者终端（MTC UE）、物联网存取点/网关（MTC AP/GW）、网络功能虚拟化与物联网垂直服务应用等。

5G之所以引起各界瞩目，重点就在其将更深入每一个人的工作、生活、学习等各个层面，SGS电子通讯实验室副理廖兆祥（图3）指出，在2020年5G时代，行动用户数将较2015年成长1.3倍达92亿，行动宽带用户将成长2.3倍达84亿，行动终端连接数将成长1.5倍达116亿，智能型手机用户将成长1.8倍至61亿，行动物联网终端连结数将成长5倍至31亿，行动穿戴装置链接数将达6.7倍至6亿，行动数据流量将成长8.3倍至每月30.6EB，5G用户数2021年也预期将成长至1.5亿，5G可以说是未来几年科技与数字生活的推进器，也是全球经济发展重要的引擎。

图4 资策会智通所主任马进国解释，调变是一种将一个或多个周期性的载波混入想传送讯号的技术，常用于无线电波的传播与通讯。

至于天线的构型，除了最传统的平面数组式天线之外，廖兆祥表示，因应不同使用情境或收讯需要，厂商也发表了许多不同型态的天线，如筒形、角锥、五面/六面锥形，Massive MIMO目前还有一些技术挑战，包括数据瓶颈（Data Bottleneck）、校正（Calibration）、耦合（Mutual Coupling）、不规则数组（Irregular Arrays）与设计复杂性（Complexity），由于数组天线复杂度较传统天线大为提升，所以设计与模拟、测试等工作就更加重要。

毫米波（mmWave）利用高频段以提供高传输速度，而提高传输速率，需有MassiveMIMO、Small Cell等搭配才得以实现，廖兆祥认为，其困难在于高频本身的严重衰减特性，以及如何实现高频电路设计。而MassiveMIMO可以提升数据传输率和链接稳定性，资料的接收和传输并完成编码为一大挑战，如何将信道状态的数据从接收器传送到传输器，以便预先完成编码则是主要的困难。

5G调变技术发展

5G由于采用过去多应用在军事、航天的30GHz以上超高频毫米波频段，为达成高速传输，势必采用全新的调变（Modulation）技术，资策会智通所主任马进国（图4）表示，调变是一种将一个或多个周期性的载波混入想传送讯号的技术，常用于无线电波的传播与通讯，利用电话线的数据通讯等各方面。依调变讯号的不同可区分为数字调变及模拟调变，这些不同的调变，是以不同的方法，将讯号和载波合成的技术。

图5　工研院资通所新兴无线应用技术组副组长陈文江表示，一般而言30GHz以上的频段才称为豪米波，5G会从6GHz开始慢慢往越高频发展。

马进国强调，所有调变的原理都来自于1948年C.E. Shannon的Shannon Theory：C=B*log2（1+S/N）。近年来所有调变技术都是从这个理论而来，相信未来5G NR（New Radio）中的调变技术也会是如此。目前为业界讨论较多的调变技术包括：Filter Bank Multicarrier（FBMC）、Universal-Filtered Multi-Carrier（UFMC）、Generalized Frequency Division Multiplexing（GFDM）、Filtered-OFDM与Non-Orthogonal Multiple Access（NOMA）等，新的调变技术以满足高传输速率为主，但也同时需要可以应用在大规模与特殊应用物联网上。

5G频段渐次往高频毫米波发展

高速传输的另外一个重点就是毫米波mmWave，工研院资通所新兴无线应用技术组副组长陈文江（图5）说，一般而言30GHz以上的频段才称为毫米波，目前工研院是国内进行毫米波研究最主要的团队，5G的频段会从6GHz开始，慢慢往越高频发展，虽然近年各大厂展出毫米波技术应用一直到73GHz或更高都有，不过那么高频的应用不会在5G刚开始的几年投入市场，现阶段11GHz是还不错的频段，再来就是最多国家投入的28GHz，然后是38GHz，这也是工研院目前投入研究的主要频段，不过越往高频发展，路径损失（path loss）的问题就更严重。

图6　元智大学电机系助理教授彭朋瑞指出，5G未来运作于30GHz以上毫米波频段，对于电路设计亦带来重大的挑战。

毫米波