5G相比以往4G的優(yōu)勢(shì)有很多，不過(guò)最重要、普通消費(fèi)者最關(guān)心的，恐怕還是突破想象的傳輸速率了。但是不知大家有沒(méi)有想過(guò)，5G的速度為何能實(shí)現(xiàn)10倍甚至100倍的提高？其實(shí)這背后涉及一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：毫米波。

事實(shí)上，IT之家小編在此前的文章中也曾提到過(guò)毫米波的相關(guān)技術(shù)，但并沒(méi)有深入講解，那么今天，小編不妨就帶大家近距離認(rèn)識(shí)一下毫米波。

一、毫米波究竟是什么，為什么這么重要？

前面我們說(shuō)到，“高傳輸速率”是5G的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。那么怎樣提高傳輸速率呢？

首先我們明確，這里的傳輸速率，即單位時(shí)間里通過(guò)信道的數(shù)據(jù)量。在通信行業(yè)，關(guān)于信道傳輸速率，有這樣一個(gè)公式：

n＝Rb／B

這個(gè)公式中，n為頻帶利用率，Rb為信道傳輸速率，B則為系統(tǒng)帶寬。將這個(gè)公式變一下：

Rb＝n×B

不難看出，傳輸速率和頻帶利用率以及系統(tǒng)帶寬為正向關(guān)系，當(dāng)頻帶利用率越高，傳輸速率越高；系統(tǒng)帶寬越高，傳輸速率也越高。這就說(shuō)明，要想提高信道傳輸速率，就有提高頻帶利用率和系統(tǒng)帶寬兩種方法。

OK，確立了這兩種方法后，我們先放一放，來(lái)復(fù)習(xí)一下無(wú)線通信的一些基本概念，這樣才能對(duì)這兩種方法有更深的理解。

我們所說(shuō)的無(wú)線通信，就是利用無(wú)線電磁波進(jìn)行通信，翻中學(xué)的物理課本，我們還能找到那張熟悉的圖：

上面這張圖是電磁波譜，它是按照電磁波的頻率順序進(jìn)行排列的而畫出來(lái)的。頻率，是電磁波的重要性。

中學(xué)物理老師曾經(jīng)帶著我們研究的是可見(jiàn)光部分，而在無(wú)線通信領(lǐng)域，主要研究的是圖中綠色框線框起來(lái)的部分。

我們知道，無(wú)線通信的基本原理是將聲畫信息變換為含有聲畫信息的電信號(hào)，再把電信號(hào)“寄載”在比該信號(hào)頻率高得多的高頻振蕩信號(hào)上去，然后用發(fā)射天線以無(wú)線電波的形式向周圍傳播。

打個(gè)比方，整個(gè)無(wú)線電磁波的頻段就像一條“大路”，其中的高頻振蕩波（載波）就像運(yùn)載工具。

前面說(shuō)了，頻率是電磁波的重要特性，不同頻率的電磁波有不同的特性，也就意味著有不同的用途，所以我們?cè)陔姶挪ㄟ@條“大路”上進(jìn)一步劃分車道，分配給不同的對(duì)象和用途。具體的劃分比較復(fù)雜，我們用下面這張表來(lái)展示：

以往的移動(dòng)通信，主要走的是“中頻”到“超高頻”這段道路。在這段路上給各個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)商劃分使用的頻段，就是我們所說(shuō)的頻譜劃分。例如4G lTE標(biāo)準(zhǔn)中我們國(guó)家劃分的主要是超高頻的一部分頻譜資源。并且有一個(gè)趨勢(shì)：從1G到2G、3G再到4G，劃分的電波頻率越來(lái)越高。這其實(shí)是為了滿足更高傳輸速率的需要。

剛才我們說(shuō)到這條“大路”，其中的一個(gè)載波就像運(yùn)載工具，而載波載著信號(hào)，經(jīng)歷編碼、調(diào)制、發(fā)送、媒介傳輸、接收、解碼、譯碼的整個(gè)路徑，就是我們廣義所說(shuō)的信道，就像是一輛汽車從出發(fā)地到目的地的行進(jìn)軌跡，而信號(hào)，就是在信道中傳輸?shù)?。具體的傳輸方式，是以碼元（symbol）的形式傳輸。

好，這時(shí)我們回到前面說(shuō)的頻帶利用率。什么是頻帶？對(duì)于信道來(lái)講，就是允許傳送的信號(hào)的最高頻率與最低頻率之間的頻率范圍。提高頻帶利用率，簡(jiǎn)單說(shuō)就是讓信道中單位時(shí)間里引入更多的碼元，從而提升速率。

但是這樣做也有不足。具體是怎么回事呢？簡(jiǎn)單說(shuō)一下。信號(hào)的調(diào)制是通過(guò)操縱無(wú)線電波的幅度和相位來(lái)形成載波的不同狀態(tài)，當(dāng)調(diào)制方式由簡(jiǎn)單到多進(jìn)制時(shí)，載波狀態(tài)數(shù)增加，就表示一個(gè)碼元代表的信息量增加了。碼元增加，一個(gè)碼元代表的信息量增加，但是載波的幅度不變，那么每個(gè)碼元狀態(tài)之間的間距變小了，所以容易受到噪聲干擾而令碼元偏離原本應(yīng)該在的位置，造成解碼出錯(cuò)，同時(shí)功耗也會(huì)增大。

▲由簡(jiǎn)單調(diào)制到復(fù)雜調(diào)制的狀態(tài)圖

聽(tīng)起來(lái)略復(fù)雜，沒(méi)關(guān)系，大家只要知道其實(shí)頻帶利用率不是越高越好就行。所以，人們很自然地將目光轉(zhuǎn)向另一個(gè)更簡(jiǎn)單粗暴的方法——提高頻譜系統(tǒng)帶寬。

但問(wèn)題是目前常用的6GHz以下的頻段已經(jīng)基本沒(méi)有更多的資源可利用了（到4G時(shí)代已經(jīng)非常擁擠）。5G時(shí)代怎么辦呢？這時(shí)候，人們想到了過(guò)去一直沒(méi)太關(guān)注的毫米波頻段。

毫米波就位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，其實(shí)它也是兼有兩種波譜特點(diǎn)的。