來(lái)源：RF技術(shù)社區(qū)

本文來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

上世紀(jì)80年代，第一代移動(dòng)通信技術(shù)1G的出現(xiàn)，催生了大哥大等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音呼叫;到了90年代，1G升級(jí)到了2G，實(shí)現(xiàn)了短信的傳輸;以此類推，3G開啟了智能手機(jī)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了在線上網(wǎng);4G衍生出了短視頻、直播、VoLTE高清語(yǔ)音通話等業(yè)務(wù);5G是萬(wàn)物互聯(lián)的載體。

從2G、3G、4G到5G，頻段都有一個(gè)逐漸增加變高的現(xiàn)象。隨著頻率的增加，頻帶也逐漸加寬。

那么問(wèn)題來(lái)了，5G是如何實(shí)現(xiàn)這么快的傳輸速率呢? 什么是毫米波? 理論上來(lái)說(shuō)，提升5G網(wǎng)速最簡(jiǎn)單粗暴的方式就是增加頻率。由于現(xiàn)在5GHz以下的頻段比較擁堵，又沒(méi)有新的頻段可以用，所以廠商們就想到了毫米波(millimeter wave)技術(shù)。 毫米波指的是波長(zhǎng)為1—10毫米的電磁波，頻率在30—300Ghz之間。根據(jù)通信原理，無(wú)線通信的最大信號(hào)帶寬是載波頻率的5%左右，所以載波頻率越高，信號(hào)帶寬也就越大。在毫米波頻段中，5G使用的頻段一般是28GHz和60Ghz，28Ghz可用頻譜帶寬為1Ghz，而60Ghz是2Ghz。 4G—LTE頻段最高頻率的載波在2GHz上下，帶寬為100MHz，如果使用毫米波技術(shù)，頻譜帶寬可以翻十倍，也就是1000MHz，傳輸速率也會(huì)隨之翻倍。

但光速 = 波長(zhǎng) × 頻率 ，頻率越高，波長(zhǎng)越短，所以毫米波信號(hào)衰耗大。大氣傳播過(guò)程中，毫米波主要受氧氣、濕度、霧和雨的影響。 不同毫米波波段受氧氣的影響是不一樣的，比如：60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗;在高溫和高濕度的環(huán)境下，毫米波的信號(hào)在1公里內(nèi)可衰減一半;毫米波在通過(guò)霧和云層時(shí)，信號(hào)也會(huì)有所衰減;雨天毫米波信號(hào)衰減最為明顯，傳播損耗可達(dá)到18.4dB/km。 其次，毫米波容易受阻。它不但會(huì)被建筑阻擋，還會(huì)被人體阻擋，甚至是你握持手機(jī)的時(shí)候。 所以現(xiàn)階段5G用中低頻的更多。但網(wǎng)速實(shí)現(xiàn)突破，提高頻率是不可避免的方法。不過(guò)，可以通過(guò)5G基站小型化，增加基站的密度，以此來(lái)控制毫米波的衰減和受阻。 小基站可以代替大的基站，如果連接大基站時(shí)的信號(hào)受阻，手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到小基站，從而保證信號(hào)連接的穩(wěn)定性。 當(dāng)然，5G方案不止毫米波這一種，另一種是sub-6GHz。毫米波在國(guó)外用的比較多，而國(guó)內(nèi)是選擇了sub-6GHz。那什么是sub-6GHz，它與毫米波的區(qū)別在哪里呢? 毫米波與sub-6GHz區(qū)別 sub-6GHz指的是低于6GHz的頻段，其中包括800MHz、900MHz、1.8GHz、2.1GHz、2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz。它是目前移動(dòng)通信的黃金頻段，支持中高速移動(dòng)，傳輸損耗較少，基本沒(méi)有雨衰，支持非視距無(wú)線通信(NLOS)。 而毫米波的頻段在28GHz、36GHz、60GHz等。sub-6所具備的特性，它都沒(méi)有，主要用于固定的無(wú)線通信。 從容量來(lái)說(shuō)，mmWave毫米波頻段能最大限度的發(fā)揮大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)(頻率越高，天線陣子尺寸越小，大規(guī)模天線陣列越容易實(shí)現(xiàn))，但mmWave毫米波頻段的射頻器件研發(fā)難度較大，成本也高。 相反sub-6GHz頻段可以減少天線數(shù)量來(lái)降低天線尺寸大小，有利于集成，射頻器件比較成熟。一般來(lái)說(shuō)，sub-6GHz頻段的技術(shù)相比mmWave毫米波頻段要更加成熟，應(yīng)用市場(chǎng)較廣。

毫無(wú)疑問(wèn)，如果想要發(fā)揮5G最大的性能，毫米波是必不可少的技術(shù)。如今受限于成本以及研發(fā)難度的問(wèn)題，sub-6GHz會(huì)成為不錯(cuò)的技術(shù)過(guò)渡。在未來(lái)，毫米波可能會(huì)取代sub-6GHz，成為最佳的5G方案。 既然毫米波是5G最佳方案，那為什么國(guó)內(nèi)沒(méi)有使用呢? 國(guó)內(nèi)為什么沒(méi)有用毫米波? 首先是毫米波的建設(shè)成本問(wèn)題，眾所周知，現(xiàn)在的5G網(wǎng)絡(luò)如果要采用SA組網(wǎng)的話，那么就要每150米左右建立一個(gè)基站，但是如果采用毫米波的話，那就需要每隔50米左右建設(shè)一個(gè)基站，這樣一來(lái)，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于5G基站的建設(shè)成本就會(huì)增加，再加上毫米波本身是一種高頻率的無(wú)線電波，相比一般基站，耗電也會(huì)比較高，兩者相加，會(huì)使得5G資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)上漲。 另外，毫米波的穿透性很差，此前，高通專門演示過(guò)毫米波的穿透性，只需人的一只手掌，就能阻擋毫米波的傳輸。這就有點(diǎn)類似WiFi的兩種頻段，2.4GHz的WiFi穿透性強(qiáng)，覆蓋范圍廣，但是傳輸速率差，而5GHz的WiFi這好與之相反。

毫米波為消費(fèi)者帶來(lái)了什么? 毫米波除了提供更快的網(wǎng)速外，它還催生了很多的應(yīng)用，為消費(fèi)者和企業(yè)提供創(chuàng)新力，其中包括工業(yè)自動(dòng)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等。 毫米波低延遲和超快傳輸速率的特性，可以將很多無(wú)法實(shí)現(xiàn)的事情變?yōu)榭赡?，比如：醫(yī)生可以通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備，為遠(yuǎn)在他方的病人做手術(shù)，與此同時(shí)，利用永遠(yuǎn)保持連接的遠(yuǎn)距傳感器和穿戴式裝置讓預(yù)防醫(yī)學(xué)變得更為可靠;自動(dòng)駕駛汽車與5G毫米波技術(shù)相結(jié)合，依靠云端服務(wù)器通訊，形成公共的交通網(wǎng)絡(luò);機(jī)器人可以成為新的勞動(dòng)力，代替人類來(lái)完成很多工作;無(wú)需花大價(jià)錢買一臺(tái)性能很好的電腦，手機(jī)可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，連接到云端，成為一部隨身攜帶的掌上電腦等。

以上這些都可以通過(guò)5G毫米波來(lái)實(shí)現(xiàn)，可能目前的預(yù)測(cè)比較有限，就如同4G的出現(xiàn)，沒(méi)有人會(huì)想到短視頻會(huì)爆發(fā)一樣。未來(lái)還有更多“5G殺手級(jí)”的應(yīng)用在等著我們。

審核編輯黃昊宇