在高速傳輸影音的強烈需求帶動下，60GHz可望成為下一代無線網路頻段首選。從IEEE制定PAN標準802.15.3C到LAN適用的802.11ad，皆採用60GHz技術作為標準；然而，目前60GHz頻段仍有諸多量測及設計挑戰尚待克服。
與過去2.4GHz頻段的免費、普遍受歡迎特性相比，儘管60GHz在諸多國家也屬於不須授權頻段，然而，不須授權特性間接造成60GHz的缺陷，因為此頻段是空氣中氧氣的共振頻率，因此能量會先被氧氣吸收，再者，因為物理特性，頻率越高，衰減越大，所以在應用此頻率時，必須先面對的挑戰是高衰減(圖1)。
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| 圖1 電磁波輻射在晴朗天氣所受大氣衰減與頻率的關係 |
高衰減特性有利有弊
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| 圖2 波束控制 |
高衰減會帶來的不便是傳輸距離短跟較大的消耗功率，但是高衰減也是優點，它可避免在2.4GHz擁擠又易受到干擾的缺點。在天線設計面來看，也因為高衰減的特性，必須設計成可自適調整的陣列天線波束控制(Beam Steering)來加強天線的指向性與增益(圖2)。60GHz高頻還有一個特性，即電波會被牆壁反射，運用波束控制技術搭配反射特性可以克服傳輸端與接收端天線不在彼此的視線範圍內(Line-of-sight)而造成的龐大路徑損失，並降低因為路徑損失過大而無法傳輸訊號的情況發生。
既然60GHz頻段擁有不少缺點，究竟擁有何種特質可為新世代無線傳輸技術採用？主要原因在於，目前2.4GHz已過度擁擠，加上使用者普及也造成訊號互相干擾；而速度上雖然目前802.11n有多重輸入多重輸出(MIMO)技術可提高傳輸速度，但仍不足以滿足現行應用，尤其在影像傳輸上，因此，60GHz頻段的大頻寬特性脫穎而出，此技術可達到每秒Gb等級的傳輸量，相對於2.4GHz頻段802.11n單一頻道可用頻寬只有40M，60GHz則可提供約2.5G頻寬。
60GHz開發/測試挑戰高
然而，當前可直接量測60GHz頻段的儀器稀少且昂貴，由於頻率過高，要設計能偵測的儀器具有較高難度。以頻譜分析儀為例，若是要直接量測60GHz無線訊號的頻譜遮罩(Mask)，頻譜分析儀的基底雜訊(Noise Floor)必須比主頻低40dB，而由於頻譜交互調變失真(TOI)緣故，主頻最大輸入必須小於-20dBm，將-20dBm除以2GHz頻寬，得到的數值大約是-113dBm/Hz(Power Density)，將此數值減掉40dB可以得到基底雜訊值-153dBm/Hz，就現有儀器技術，實在難以達到此種基底雜訊標準。目前變通方法在於60GHz訊號輸出端，加上降頻裝置(Down Converter)，將60GHz高頻訊號準確降頻至5GHz左右的訊號，進一步運用相對便宜的儀器進行量測(圖3)。
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| 圖3 降頻裝置 |
而針對訊號的錯誤向量分析(EVM)，由於訊號頻寬過於寬廣，一般頻譜分析儀(PSA)無法量測，必須利用高頻示波器才有可能測量，另一個挑戰則是60GHz訊號無法使用金屬導線傳輸，所以在量測時必須使用天線耦合。一般60GHz天線設計多半採用陣列天線進行波束控制，所以量測時必須使用指向性高的天線來接收，若要量測接收靈敏度，則必須讓天線的束波維持在測試者設定路徑上，並在路徑途中加上衰減訊號介質。
當前60GHz裝置消耗功率大，導致裝置工作溫度偏高，所以在模組設計時，散熱設計顯得相當重要，而由於散熱片多半為金屬材質，所以必須兼顧散熱而且不影響天線場形。此外，模組設計也必須考量系統組裝後天線位置，天線輻射場域設計必須比傳統2.4GHz天線考量更多因素，加上陣列天線體積比2.4GHz版本大，對設計者而言，將是一大挑戰。
目前，對無線通訊技術頗具影響力的藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)與無線區域網路聯盟(Wi-Fi Alliance)亦開始評估將60GHz技術應用於下一代高速傳輸，特別是無線區域網路聯盟已經宣布與Wireless Gigabit展開策略合作，將WiGig運用在下一世代無線網路技術並由無線網路聯盟負責認證工作。
WiGig第一版規格預計支援7Gbit/s傳輸速率，與目前無線網路傳輸僅到600Mbit/s相比，整體速度至少可提升十倍。
(本文作者任職於海華科技)