都在说5G 是时候起底一下毫米波

2018-10-16 14:50

目前，5G通信技术已经在全球范围内引起了高度关注，各国均在进行针对性的规划和布局，争取在该领域获得更大竞争优势。5G不仅是面向下一代的通信技术，其背后还牵动着国家层面的竞争优势，是国家竞争力的重要组成部分。

中国政府早在“十三五”规划中已明确推出“网络强国”战略，以及与之相关的“互联网＋”行动计划，旨在完善国内通信建设，进而强化竞争实力。在战略规划实行之下，国内通信行业和与之密切关联的互联网行业，近些年来都取得了高速发展。

5G带来的不仅仅是高速率

在4G时代，智能手机横空出世，使得移动互联网获得快速发展，促进了通讯技术的快速革新。仅仅在数年间，通信数据的传输速率得到飞跃性增长，广大用户得以享受高速网络传输。目前，针对4G、5G 的议题热度始终居高不下，并跃居产学研等单位的研究主题。

随着智慧城市、物联网、自动驾驶、AR/VR等新兴技术和产业的兴起，5G的未来有了更大的发挥空间。但公众对4G和5G的认知，往往只是手机上网的速度变得更快了，并不了解其背后的科学含意。从1G、2G，一直到5G，移动通信的工作频段不断提升，传输速率随之不断加快。与3G、4G相比，5G的新兴技术主要是毫米波与波束成形。

什么是毫米波？

毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波，其频率大约在30GHz～300GHz之间。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也就越大。

在毫米波频段中，28GHz频段和60GHz频段是最有希望被5G使用的两个频段。28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz。

相较而言，4G-LTE频段的最高频率载波在2GHz左右，可用频谱带宽只有区区100MHz。因此，如果使用毫米波频段进行传输，频谱带宽至少是4G传输的10倍，传输速率也会得到巨大提升。一个直观的例子，在5G时代，使用毫米波频段后，可以轻松使用5G手机在线看蓝光品质的电影。

电磁波有一个非常显著的特点，采用的频率越高，越趋近于直线传播，它的绕射能力也会随之明显变差。并且，频率越高，在传播过程中的衰减也会越大。所以，虽然5G的传输速率得到了很大提升，可相比4G，其覆盖能力却会大幅减弱。因此，对于同一个区域，5G所需建设的基站数量将大大超过4G。因此，从根本上来说，频段越高传输速率越高，同时，建设成本也会相应大幅提升。

毫米波的未来

2015年2月，三星通过执行信道测量，发现28GHz频率可用于手机通信。随后，众多电信运营商和设备商们纷纷针对不同频率波段展开联合测试，并不断取得突破。现代芯片制造技术已经大幅降低了毫米波设备的成本。因此，采用毫米波所面临的挑战，主要在于这些频谱并未经完整研究，仍有尚未解决的技术问题。

据官方公开信息可以发现，我国5G毫米波频谱规划与美国、欧盟、日本、韩国基本保持一致，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz波段很容易可以与国外形成规模化产业链，更容易实现全球协调统一，从而降低5G毫米波的研发风险。

尽管在5G技术和建设上，仍有许多未知的问题需要面对。但可以确定的是，未来一定会部署毫米波技术，并且部署速率也会很快。新一代的无线通信技术离我们的生活越来越近，而全世界都在关注这项技术的实现方式。