14. 5G毫米波- 聊聊5G毫米波對工程師而言難在哪?

5G採用毫米波頻段，主要是可以獲取較大可用頻寬，使得5G可以比4G網路提供100倍傳輸速率與1000倍通訊容量的目標。

但是對於5G毫米波使用於商用市場的疑慮，主要來自於毫米波這麼高頻的無線電頻段第一次使用在戶外移動通訊，在技術開發上面臨的許多挑戰，這包括高頻無線接取的挑戰，也包括毫米波頻段天線陣列設計與相位天線陣列散熱需求所引起設計、性能、材料與成本上的許多權衡。

此外，毫米波相位天線陣列(mmWave Phased Antenna Array)、波束成型(Beam Forming)與波束追蹤(Beam Tracking)則是為提供較大天線陣列增益，以解決高頻傳輸較大傳輸耗損，所導致毫米波前端模組設計上的挑戰。

5G標準仍延用4G標準中所使用之正交分頻多重接取技術(OFDMA)，最大的缺點就是有很大的峰值相對於平均之功率比率(PAPR)，使得功率放大器的功率附加效率(PAE)變得很差，直接導致的問題就是散熱問題。

另一方面，若要透過使用外加單顆大增益、大輸出功率之功率放大器與較低較低噪訊係數訊係數(NF)之低雜訊放大器來提供較大的傳輸功率與較低的接收靈敏度，會使得毫米波天線陣列在設計與整合上會很難滿足。因為毫米波的波長很短，以28GHz為例，波長只有1.07公分，半波長只有0.535公分，這麼小的空間要整合進整個波束成形電路並不容易。

同時，在機構設計上，也必須要考慮導熱與散熱的需求。散熱設計方面一般分為氣冷與水冷兩種方式，但若考慮小型基站的成本與大小的需求，水冷式較貴且較佔空間並不適合，因此需要搭配前述從系統設計上解決散熱的方式，先使產生的熱大幅降低至可處理的範圍，再以氣冷式散熱設計為主要解決方案。