圖片來自“億歐網(wǎng)”

編者按：隨著華為推出折疊屏手機(jī)，5G網(wǎng)絡(luò)全面普及的步伐也在加快。5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，人們對于帶寬也會(huì)提出更高的要求。移動(dòng)通訊發(fā)展的幾十年來，6GHz以下頻段使最為常用的。但5G的到來使發(fā)生了改變，相較于LTE所采用的6GHz以下頻段，毫米波天生的技術(shù)優(yōu)勢讓人沒有再拒絕的可能。在頻譜資源日漸稀缺的當(dāng)下，毫米波技術(shù)最終也將登上歷史舞臺(tái)，承擔(dān)起提供更優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的重任。

根據(jù)3GPP的協(xié)議劃定，5G網(wǎng)絡(luò)未來將會(huì)主要使用兩段頻率——FR1頻段和FR2頻段。其中FR1頻段的范圍為450MHz-6GHz，我們通常將它稱之為6GHz以下頻段；而另一個(gè)FR2頻段則集中于24.25GHz至52.6GHz，外界普遍會(huì)以“毫米波”來稱呼。

對于6GHz以下頻段，業(yè)界已經(jīng)非常熟悉了，事實(shí)上當(dāng)前LTE網(wǎng)絡(luò)都運(yùn)行于6GHz以下頻段，長久以來人類的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都以此為基礎(chǔ)。然而毫米波對于許多人而言卻是陌生的名詞，但無論從哪方面來討論，若要實(shí)現(xiàn)暢想的5G互聯(lián)時(shí)代，毫米波技術(shù)的推進(jìn)將會(huì)是關(guān)鍵。

毫米波曾是蠻荒之地，但現(xiàn)在它卻是通向5G最好的橋梁

在移動(dòng)通信發(fā)展的30年間，毫米波一直都是一片未經(jīng)開墾的蠻荒之地，雖然諸如高通、愛立信在內(nèi)的通信巨頭的實(shí)驗(yàn)室都對它持續(xù)地投入研究，但毫米波卻沒有真正走入我們的生活，而這也是市場與技術(shù)共同造成的結(jié)果。首先，過去人類對于移動(dòng)通信的帶寬要求并不高，在光纖傳輸都只有512K甚至更低的年代里，毫米波技術(shù)所提供的高帶寬對于設(shè)備實(shí)用性優(yōu)先，6GHz以下的窄帶寬已經(jīng)足夠滿足需求。同時(shí)，由于毫米波技術(shù)的高頻特點(diǎn)，毫米波本身的傳播距離相較于低頻段更短，運(yùn)營商需要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模覆蓋往往需要投入更多的成本。因此在頻譜資源的尚未緊張的年代里，毫米波自然不是利用的首選。

并且一直以來支持毫米波的集成電路投入成本更高，它所需要克服的環(huán)境因素也更多，運(yùn)營商在搭建基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)時(shí)往往更考慮成本因素以及覆蓋的回報(bào)價(jià)值，直到2017年的一個(gè)里程碑事件，高通通過一系列實(shí)際落地實(shí)驗(yàn)，證明了毫米波在城市之間部署的可行性。但在那之前，要讓運(yùn)營商以及終端廠商支持毫米波技術(shù)幾乎是天方夜譚。

但這一切都因?yàn)?G的到來發(fā)生了改變，相較于LTE所采用的6GHz以下頻段，毫米波天生的技術(shù)優(yōu)勢讓人沒有再拒絕的可能。從帶寬來看，6GHz頻段以下的LTE最大可用帶寬僅為100MHz，這意味著數(shù)據(jù)速率至高只能滿足1Gbps的下行。但毫米波頻段移動(dòng)應(yīng)用最大帶寬達(dá)到了400MHz，傳輸速率能夠達(dá)到10Gbps甚至更多，在以快為先的5G時(shí)代，這樣的帶寬表現(xiàn)才能滿足用戶的期待。

其次，毫米波本身的頻譜資源也更為豐富。隨著30年的發(fā)展，30Ghz之內(nèi)的頻譜資源幾乎已經(jīng)消耗殆盡，LTE以及廣播電視網(wǎng)絡(luò)以及被運(yùn)營商以及各個(gè)機(jī)構(gòu)瓜分，要想從中開墾良田供給5G的難度會(huì)非常高?，F(xiàn)如今幾乎全球的運(yùn)營商正在面臨頻譜資源短缺的問題，LTE與5G的沖突已經(jīng)愈發(fā)明顯，因此此時(shí)未經(jīng)開墾的毫米波就成了移動(dòng)通信行業(yè)的“新大陸”，它仍有廣闊的空間留給運(yùn)營商。

同時(shí)以技術(shù)來看，毫米波曾經(jīng)的技術(shù)“缺陷”現(xiàn)如今也能成為優(yōu)勢。要知道頻段越高，對于接收天線的尺寸要求就會(huì)越低。這意味對于支持毫米波的終端而言，機(jī)身內(nèi)部的接收天線可以做得比以往更小，而對于沒有尺寸限制的終端，也可以在原先的技術(shù)上容納更多的高頻段天線，從而獲得更好的接受效果。

更為重要的是，毫米波本身由于傳播距離比6GHz以下頻率更短，因此在整個(gè)傳播路徑下，它的定向性將會(huì)更具優(yōu)勢，這使得毫米波信號間受到干擾的可能性將會(huì)變得更小，傳播的精度有所提高。另外，窄波束本身由于傳播距離短，它被遠(yuǎn)距離截獲的可能性將變得更低，在通訊安全方面，也有著無可比擬的優(yōu)勢。

當(dāng)然嚴(yán)格來說，所謂的毫米波（mmWave）更確切的是指EHF頻段，它是頻率范圍橫跨30GHz至300GHz的電磁波，如果從波長來定義，30GHz的電磁波波長為10毫米，而300GHz的電磁波波長則僅為1毫米。但根據(jù)FR2頻段的播放來計(jì)算，24.25GHz的波長已經(jīng)超過10毫米，雖然我們將它稱作毫米波，但許多人認(rèn)為它更應(yīng)該劃入厘米波的范疇。

不過由于世界并沒有組織對毫米波下達(dá)過明確的定義，因此從廣義認(rèn)同的界限來看，F(xiàn)R2頻段算作毫米波也無傷大雅。 可以說，毫米波曾是蠻荒之地，但它現(xiàn)在卻是我們通向5G最好的橋梁。

毫米波不再是紙面技術(shù)，它正在成為“現(xiàn)實(shí)”

毫無疑問，隨著5G商用的真正來臨，毫米波也早已不是空洞的紙面技術(shù)，它也早已經(jīng)是真正可用的現(xiàn)實(shí)，而這其中，不得不提到高通對于毫米波技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)。事實(shí)上從上世紀(jì)90年代開始，高通就一直致力于新興移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)投入，毫米波正是技術(shù)推進(jìn)中的眾多技術(shù)之一。

不過和所有技術(shù)的推動(dòng)一樣，毫米波技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)商用化也經(jīng)歷了長達(dá)近30年的努力，就像前文敘述的那樣，它不僅要克服高頻信號本身對于遮蔽的弱勢，同時(shí)也要給終端廠商以及運(yùn)營商提供一套切實(shí)的可用方案。而高通則成了第一個(gè)實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)的通訊方案供應(yīng)商，在2016年的巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)上，這家美國公司首次向世界展示了波束導(dǎo)向支持的非視距毫米波移動(dòng)性試驗(yàn)，在測試中，基于毫米波技術(shù)的5G自適應(yīng)波束賦形和波束追蹤技術(shù)可以在真實(shí)環(huán)境中提供穩(wěn)健的移動(dòng)寬帶通信。

這意味著以往桎梏著毫米波在移動(dòng)通訊行業(yè)商用的鎖鏈終于被打破，緊接著一系列商用實(shí)驗(yàn)也接連證明，即便行進(jìn)的測試設(shè)備處于移動(dòng)狀態(tài)，亦或是在墻體密集的環(huán)境中，終端本身依舊可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)基站的快速信號切換。

同時(shí)，針對終端廠商，毫米波的落地也在同一時(shí)間進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。因?yàn)樵?016年10月，X50 5G調(diào)制解調(diào)器正式現(xiàn)身，這是業(yè)界第一款完整提供毫米波以及6GHz以下鏈接的5G芯片，它的登場加速了業(yè)界對于5G網(wǎng)絡(luò)商用的測試速度，進(jìn)一步推動(dòng)了整體5G發(fā)展的步伐。

關(guān)于毫米波，最大的反對聲音在于，高頻信號傳輸距離較短并且容易被物體影響，因此需要使用大量的小型基站來提升信號的覆蓋。而這對于大多數(shù)運(yùn)營商而言是不可取的，因?yàn)檫@會(huì)帶來可預(yù)見的成本問題，部署更多基站意味著移動(dòng)運(yùn)營商需要更多時(shí)間和投入才能收回成本。

但高通卻不這么認(rèn)為，在它看來毫米波技術(shù)本身的高覆蓋會(huì)幫助運(yùn)營商進(jìn)一步降低成本，事實(shí)上早在2017年，高通就已經(jīng)通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了毫米波在現(xiàn)代化城市環(huán)境中大規(guī)模覆蓋的可行性。實(shí)驗(yàn)中的舊金山在10平方公里區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了65%下行連接覆蓋，由于基站本身與LTE基站共同部署，它在密集區(qū)市區(qū)的覆蓋率甚至高達(dá)80%。同時(shí)，由于28GHz的高頻段提供了更多的帶寬使用，因此它為6GHz以下的LTE網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了大量的頻譜資源，從而智能手機(jī)以及設(shè)備在室內(nèi)環(huán)境將會(huì)獲得更好的網(wǎng)絡(luò)狀況。

同時(shí)，毫米波的推動(dòng)也發(fā)生在終端上，高通目前已經(jīng)發(fā)布多個(gè)智能手機(jī)可用的小型化5G新空口射頻模組，它們除了支持6GHz以外，同樣還能提供對于毫米波的支持，這意味著智能終端廠商在使用基于高通驍龍855移動(dòng)平臺(tái)以及X50 5G調(diào)制解調(diào)器的方案時(shí)，搭配配套的射頻模組，即可實(shí)現(xiàn)對于毫米波的支持。

我們相信，5G技術(shù)正像這個(gè)時(shí)代的蒸汽機(jī)，它將再一次推動(dòng)全人類全產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，無論是工業(yè)領(lǐng)域還是普通人的生活，都將因此而改變。在頻譜資源進(jìn)一步被壓榨的當(dāng)下，毫米波技術(shù)最終也將登上歷史舞臺(tái)，承擔(dān)起提供更優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的重任。