5G通信技術(shù)的重要性及毫米波的應(yīng)用

目前，5G通信技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引起了高度關(guān)注，各國(guó)均在進(jìn)行針對(duì)性的規(guī)劃和布局，爭(zhēng)取在該領(lǐng)域獲得更大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。5G不僅是面向下一代的通信技術(shù)，其背后還牽動(dòng)著國(guó)家層面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分。

中國(guó)政府早在“十三五”規(guī)劃中已明確推出“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，以及與之相關(guān)的“互聯(lián)網(wǎng)＋”行動(dòng)計(jì)劃，旨在完善國(guó)內(nèi)通信建設(shè)，進(jìn)而強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。在戰(zhàn)略規(guī)劃實(shí)行之下，國(guó)內(nèi)通信行業(yè)和與之密切關(guān)聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，近些年來(lái)都取得了高速發(fā)展。

5G帶來(lái)的不僅僅是高速率

在4G時(shí)代，智能手機(jī)橫空出世，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲得快速發(fā)展，促進(jìn)了通訊技術(shù)的快速革新。僅僅在數(shù)年間，通信數(shù)據(jù)的傳輸速率得到飛躍性增長(zhǎng)，廣大用戶得以享受高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前，針對(duì)4G、5G 的議題熱度始終居高不下，并躍居產(chǎn)學(xué)研等單位的研究主題。

隨著智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、AR/VR等新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的興起，5G的未來(lái)有了更大的發(fā)揮空間。但公眾對(duì)4G和5G的認(rèn)知，往往只是手機(jī)上網(wǎng)的速度變得更快了，并不了解其背后的科學(xué)含意。從1G、2G，一直到5G，移動(dòng)通信的工作頻段不斷提升，傳輸速率隨之不斷加快。與3G、4G相比，5G的新興技術(shù)主要是毫米波與波束成形。

什么是毫米波？

毫米波是指波長(zhǎng)在毫米數(shù)量級(jí)的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。根據(jù)通信原理，無(wú)線通信的最大信號(hào)帶寬大約是載波頻率的5％左右，因此載波頻率越高，可實(shí)現(xiàn)的信號(hào)帶寬也就越大。

在毫米波頻段中，28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望被5G使用的兩個(gè)頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1GHz，而60GHz頻段每個(gè)信道的可用信號(hào)帶寬則到了2GHz。

相較而言，4G-LTE頻段的最高頻率載波在2GHz左右，可用頻譜帶寬只有區(qū)區(qū)100MHz。因此，如果使用毫米波頻段進(jìn)行傳輸，頻譜帶寬至少是4G傳輸?shù)?0倍，傳輸速率也會(huì)得到巨大提升。一個(gè)直觀的例子，在5G時(shí)代，使用毫米波頻段后，可以輕松使用5G手機(jī)在線看藍(lán)光品質(zhì)的電影。

電磁波有一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，采用的頻率越高，越趨近于直線傳播，它的繞射能力也會(huì)隨之明顯變差。并且，頻率越高，在傳播過(guò)程中的衰減也會(huì)越大。所以，雖然5G的傳輸速率得到了很大提升，可相比4G，其覆蓋能力卻會(huì)大幅減弱。因此，對(duì)于同一個(gè)區(qū)域，5G所需建設(shè)的基站數(shù)量將大大超過(guò)4G。因此，從根本上來(lái)說(shuō)，頻段越高傳輸速率越高，同時(shí)，建設(shè)成本也會(huì)相應(yīng)大幅提升。

毫米波的未來(lái)

2015年2月，三星通過(guò)執(zhí)行信道測(cè)量，發(fā)現(xiàn)28GHz頻率可用于手機(jī)通信。隨后，眾多電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商們紛紛針對(duì)不同頻率波段展開(kāi)聯(lián)合測(cè)試，并不斷取得突破?，F(xiàn)代芯片制造技術(shù)已經(jīng)大幅降低了毫米波設(shè)備的成本。因此，采用毫米波所面臨的挑戰(zhàn)，主要在于這些頻譜并未經(jīng)完整研究，仍有尚未解決的技術(shù)問(wèn)題。

據(jù)官方公開(kāi)信息可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)基本保持一致，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz波段很容易可以與國(guó)外形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)鏈，更容易實(shí)現(xiàn)全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而降低5G毫米波的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

盡管在5G技術(shù)和建設(shè)上，仍有許多未知的問(wèn)題需要面對(duì)。但可以確定的是，未來(lái)一定會(huì)部署毫米波技術(shù)，并且部署速率也會(huì)很快。新一代的無(wú)線通信技術(shù)離我們的生活越來(lái)越近，而全世界都在關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。