彻底了解毫米波：驾驭它，就算掌握5G终极武器

2019-03-26 09:15

于是，在3GPP 38.101协议的规定中，5GNR主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz，又叫Sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz，也就是我们这里所说的毫米波（mmWave）。

回到前面的那张表，可以看到，毫米波的波长在1mm－10mm之间，频率则约为30GHz－300GHz。当然，3GPP规定中是从24.25GHz开始，根据

波长＝光速／频率

这个公式可知，它的波长是12.37毫米，也可以叫厘米波，其实这里的定义并不是非常严格。

毫米波的最大特点是频率很高，但是，在30－300GHz之间也不是所有频段都可以随意使用的，因为有些频段效能比较差，所以目前很难被使用。3GPP协议38.101－2 Table 5.2－1中，为5G NR FR2波段定义了3段频率，分别是：

n257（26.5GHz～29.5GHz）；

n258（24.25GHz～27.5GHz）；

n260（37GHz～40GHz）；

它们都使用TDD制式。美国FCC则建议5G NR使用24－25 GHz （24.25－24.45／24.75－25.25 GHz）、32GHz （31.8－33.4 GHz）、42 GHz （42－42.5 GHz）、48 GHz （47.2－50.2 GHz）、51 GHz （50.4－52.6GHz）、70 GHz （71－76 GHz）和80 GHz（81－86 GHz）这几个频段。例如Verizon和AT＆T已经将目光瞄准了28 GHz和39 GHz频谱的很大一部分，芯片巨头高通在16年推出的第一款5G调制解调器骁龙X50也支持28GHz频段的5G运行。

我们以28GHz和60GHz频段为例，通信领域有一个原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％，所以两者对应的频谱带宽分别为1GHz和2GHz，而4G－LTE频段最高频率的载波在2GHz上下，频谱带宽只有100MHz，毫米波的带宽相当于4G的10倍，这是一个有待开发的蓝海。

这也就是未来5G信号传输速率会有极大提升的原因。

除了速率高，毫米波还有不少其他的好处。首先是，毫米波的波束很窄，相同天线尺寸要比微波更窄，所以具有良好的方向性，能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节。

关于这一点，这里要展开一下，后面也会讲到。

可能有同学会问，什么是波束？

小编打个比方，在黑暗中打开手电筒，光线照射的区域就很像波束。因为在空间传播过程中，无线信号的质量会出现衰减，但是它的能量传播仍然是有方向的，这就形成了波束。就像手电筒有照射方向，光线会在这个方向的两侧逐渐分散，通信领域里，开始下降固定功率的两侧形成的夹角，就是波束的宽度。

波束宽度和天线增益有关，所谓天线增益，简单理解就是天线能将能量集中到一定方向的能力，就像手电筒能将灯泡光线多大程度聚集到一起的能力。一般天线增益越大，波束就越窄，这很好理解。

那天线增益和什么有关呢？答案是波长。关于天线增益有一个公式：

G表示天线增益，Ae表示天线有效孔径。从这个公式中能够看出来，波长越短，天线增益越大，波束就越窄。毫米波的波长很短，也就造成了它的窄波特性。

这里说到天线，顺便说一下，根据通信原理，天线长度与波长成正比，比例大约是1／10～1／4，毫米波的波长在毫米级，对应的天线也就更短了，所以，在手机中使用毫米波技术，天线尺寸也可以更小。

当然，具体它们的关系还很复杂，小编只是大致梳理了一下关系，深入地就不方便继续展开了。

毫米波还有一个特点，就是传输质量高。这主要是由于它的频率非常高，所以毫米波通信基本上没有什么干扰源，电磁频谱极为干净，信道非常稳定可靠。