一、計畫緣起

行動通訊自1970年代開始商業營運以來，由於切合人類生活需求，一直是進步最快速的高科技產業之一，其所帶動的上下游產業—包括半導體／封測、網通設備、手機／平板終端裝置、軟體服務，乃至於電信營運商等，都造成一波新的經濟成長甚至新的經濟型態。4G-LTE系統開始廣泛部署並進行商業運轉也不過數年時間，下一代5G系統早已緊鑼密鼓的展開各項準備工作，與4G系統相較，5G特別強調三個應用情境：(1) 快速、高量的多媒體內容與服務，其傳輸速率至少須達1 Gbps，可應用於高清影片與3D影像／地圖傳輸等，特別是虛擬實境（Vertual Reality, VR）與擴增實境（Augmented Reality, AR）對資料傳輸速率要求極高，4G早已不敷使用；(2) 大量終端裝置連網的需求，由於物聯網將通訊的方式由人對人擴大至人對物或物對物，至2020年預計全球將有超過300億個物聯網裝置同時上線，其數據傳輸量雖然小，但終端裝置須低成本與低功耗，這些特性亦在5G系統規格的考量範圍內；(3) 極低的連網／延遲時間與穩定可靠的網路服務品質，無論是車聯網、運輸安全、智慧電網或緊急災難通訊等，對通訊延遲時間與可靠度要求都非常嚴苛，自不是4G系統所能負荷的。

5G系統有如此強大功能，自然造就無限商機，於是各個科技大國與廠商莫不卯足勁在此新興領域全力競逐，但標準化一直是一個問題，截至目前為止，5G的標準已漸漸明朗，根據3GPP在2017/12/21於葡萄牙舉行的RAN Plenary，全體會員通過了第一階段全球5G標準（5G New Radio, 5G NR），以非獨立（Non-Standalone, NSA）組網方式利用4G-LTE為基礎，快速實現5G部署的需求，是為Release 15，其使用的頻譜包括低頻的600 MHz, 700 MHz, 3.5 GHz及高頻的50 GHz。另外，按照3GPP的規劃，獨立（Satndalone, SA）組網方式是能實現所有5G的新特徵並發揮其全部能力，是為Release 16，現已公布初步版本，預計在2019年底前最終確定，其頻譜分為低頻的3.5 GHz–4.2 GHz以及高頻的24 GHz–38 GHz。3GPP亦預計2019年會有業者進行大規模NSA 5G NR部署與測試，已知參與5G網路試驗的電信營運商計有AT&T, Verizon, Sprint, NTT docomo, KDDI, KT, SK Telecom, SofttBank, China Mobile, Vodafone, Orange等，2020年東京奧運有機會提供實際的5G商用網路。至於5G的晶片研發現況，華為已推出全球首款商用5G晶片「Balong 5G01」，並與多家廠商進行合作開發5G智慧型手機，商用手機應會於2019年上半年問世。

有鑒於5G相關產業的重要性，行政院國發會提出五大產業發展方向，其中亞洲、矽谷計畫在2016年12月正式成立計畫執行中心，並於2017年1月在美國矽谷成立辦公室，並爭取到國際通訊大廠Qualcomm公司在台設立科技實驗室，投入5G、物聯網與車聯網等技術研發。另一方面，科技部2017年亦透過「學研合作5G產業技術開發專案計畫」，希望提升台灣5G產業的技術水準。而國內通訊設備業所需技術人才另由經濟部工業局主辦，調查推估2017年–2019年每年平均新增人才需求為2533人–3100人，其中射頻／天線工程師屬於固定需求人才，但招募卻有困難，再經問卷調查相關廠商，發現主要原因為容易被其他產業或其他國家挖角（78%），其次為國內培育人才數量不足（46%）以及專業能力不足（46%），是故發展5G技術所需人才不管是量與質都有相當的問題，雖然教育部自1999年進行通訊科技教育改進計畫，並先後推動第一期（1999年–2003年）與第二期（2004年–2008年）電信國家型計畫，以及網路通訊國家型計畫（2009年–2014年），但方向愈來愈偏重網路與軟體領域，而5G系統所需要的毫米波電路與天線陣列等技術過去未曾強調，相關資源投入偏低，這方面的技術人才更顯不足，這對國內5G產業的發展自然相當不利。

二、計畫介紹

目前國際間主要的通訊領域研發機構正展開各項前瞻關鍵技術與產業發展的策略規劃及行動，臺灣也以現有資通訊產業優勢與技術，積極投入布局期望在未來5G技術領域上能擁有國際發言權和全球市場競爭實力。

科技創新及其加值為國家競爭力的根本，未來資訊社會將以IP網路為基礎架構，電信與廣播、有線與無線網路將逐漸匯流，傳播通訊的傳輸內容和服務範圍將趨於多元化。基於此，未來數年全世界行動寬頻尖端技術產業將蓬勃發展，人才需求極大，而台灣挾過去在網路通訊硬體設備之設計製造實力、與上下游產業整合之競爭優勢，在行動寬頻尖端技術產業中具有極佳的發展潛力。有鑒於正規教育乃人才培育之基石，本計畫爰配合「加速行動寬頻服務及產業發展方案」及教育部資訊科技教育司「5G行動寬頻跨校教學聯盟計畫」，設立「5G天線與射頻技術教學推動聯盟中心」(以下簡稱本聯盟中心或本中心)，整合並開發國內大學校院教學資源，提供5G天線與射頻技術教學資源平台及環境，優化技術人才養成的培育環境，本期規劃內容特別著重在5G天線陣列與毫米波電路等關鍵技術，以做為我國行動寬頻尖端技術產業持續朝向5G系統發展的基礎。

根據行政院科技顧問組、資策會、及經濟部通訊產業推動小組所完成之我國資訊服務產業及通訊產業人才供需調查報告顯示，網通相關產業的人才需求和學校供給在數量上的差距不大，但面臨其他產業（如半導體業或人工智慧等新興資訊產業）搶人才的壓力，且在層級上有嚴重失衡的現象，初級人員過剩，而高階及有經驗的人員不足。由於行動通訊電路設計技術內含領域廣泛，未來5G天線與射頻技術的養成，有賴微波／毫米波電路、數位通訊IC設計、智慧天線設計、無線傳輸通道特性、大型陣列天線設計、射頻傳收模組設計等各項發展中關鍵技術的精進與整合。目前大學校院對於行動通訊電路設計技術的基本能力指標與課程有待提升，相對的專業實作設備數量及規模仍顯不足，本領域也缺乏整體教學及學習支援服務機制。著眼於此，本聯盟中心將由未來5G產業需求的觀點，規劃「5G天線與射頻技術」領域具體之課程，編撰重點課程的上課教材、實習教材，發展共享的教學資源、建立學校教學能量，協助夥伴學校發展「5G天線與射頻技術」教學特色；辦理各項師資培育與成果推廣活動，協助總計畫辦公室辦理課程推廣計畫，與各大學相關科系的跨校資源分享及活動營造；以縮短教學內容與「5G天線與射頻技術」產業需求之落差，提升相關專業人才的數量與素質。

「5G天線與射頻技術」所牽涉的技術範圍非常廣泛，涵蓋微波／毫米波電路、數位通訊IC設計、智慧天線設計、無線傳輸通道特性、大型陣列天線設計、毫米波傳收模組設計等各項專業領域。因此，要發展一套符合產業需求且容易推廣的完整教材，必須集合許多不同專長領域的老師共同投入。因此，所以本計畫將由聯盟中心邀請跨校夥伴學校，集合大家的力量以達到更好的執行效果。本計畫擬邀請之夥伴學校，多已參與教育部人才培育計畫多年且著有績效，並已累積不少相關之教學資源與能量，若能加強校際合作關係的建立，將可迅速將培育人才所需的教學能量推廣到各校。

在課程規劃與教材發展方面，本中心「5G天線與射頻技術」課程地圖分為基礎課程、中階核心課程、高階應用實務課程三類，如下圖所示。

本中心第1期計畫 (107年9月~109年3月) 完成6門課程規劃與教材編撰編撰之課程教材：「大型陣列天線波束成形電路」（主持人段世中教授）、「大型陣列天線射頻模組」（主持人黃建彰教授）、「寬頻射頻傳收機關鍵技術」（主持人李建育教授）與「5G終端天線設計與射頻模組」（主持人廖文照教授）；第2期計畫(109年4月~110年3月)預計編撰2門課程：「毫米波電路設計與模擬」（主持人黃建彰教授）與「5G毫米波天線設計」（主持人廖文照教授）；本期計畫(110年4月~112年3月)預計編撰3門課程：「5G基地台天線與高階MIMO技術」（主持人廖文照教授）、「毫微米波通訊模組分析與量測」（主持人黃建彰教授）與「微波/毫米波電路分析與設計」(數位課程)（主持人王紳教授），邀請團隊編撰其上課教材、實習教材、及完整的教學資源。每一課程教材發展分項計畫工作團隊，由跨校教師及產業界人士三人至五人組成，每位參與教師並將於其服務之學校開授所發展之課程，辦理試教。教材發展團隊將於計畫執行期間完成教材編撰與試教，之後持續完成教材修訂與維護。課程教材編撰的中心理念，是強調核心知識與實作技能，以縮小學術原理與產業實務間的落差，除了上課投影片之外，各教材均含實習教材（或實習手冊），以提高課程內容的實用性。

三、計畫成員

計畫成員(第三期)

計畫成員(第二期)

計畫成員(第一期)

四、聯絡窗口

計畫聯絡人：劉賀云 小姐

電話：(02)-2733-3141 分機 7587

電子郵件：hyliu@mail.ntust.edu.tw

通訊地址：台北市大安區基隆路三段43號(臺灣科技大學電子系)

本計畫官方網站： http://5grf.ntust.edu.tw