为什么说毫米波是彻底进入5G时代的钥匙？

Yubar2020/08/28

通向5G时代！毫米波技术必须有姓名

在3GPP划定的R15以及R16协议中，当前包括未来的5G网络主要将运行于两大频率——FR1频段和FR2频段。其中FR1频段范围在450MHz-6GHz，而我们普遍将它称之为6GHz以下频段，这也是目前4G LTE网络的主力频段，几乎所有的移动网络都运行与此；而FR2则集中于24.25GHz至52.6GHz，如果你对数字不太敏感，我们对这一频段还有一个更亲民的称呼：毫米波。

长久以来，6GHz以下频段支撑着移动网络的发展，无论是移动通讯还是网络应用都以此为基础。而相较而言，毫米波则是一个不太常见的新概念，但事实上，若想实现行业对于5G高速时代的畅想，毫米波技术的推进至关重要！

在近期的GMSA大会上，中国移动、中国联通、高通、爱立信、中兴、一加等厂商进一步分享了有关毫米波技术的最新进展。在未来，配合6GHz以下常见频段，毫米波无疑将再次驱动5G生态发展，释放5G潜能、并且定点垂直行业，将更多新技术和应用带给普通用户。

毫米波是开启5G时代的钥匙

不同于低频段网络的普遍应用，早前毫米波都是通讯领域的蛮荒之地，即便有高通、爱立信等巨头的持续投入，但它始终没有真正走出实验室，来到普通消费者的生活中。显然，这其中不仅有技术的桎梏，也有商业成本的考量。

在过去，毫米波相较于低频段的高带宽优势难以显现，特别是在光纤也只有512K的时代里，移动网络的普遍速率都不高，6GHz以下低频段已经能够满足所需。而当前，依靠更多载波聚合，甚至我们已经能实现1Gbps的下行表现。同时，我们知道信号传输频段越高，它的传输距离就会越短，因此毫米波技术如果需要大规模覆盖，往往需要投入更多的基站成本。

另一个不容忽视的因素在于，高频段更容易受到环境因素的影响，在技术上毫米波一直无法突破环境因素的壁垒，刮风、下雨甚至是雾霾都容易对它的传输造成影响。从运营商角度来看，在频谱资源尚能满足所需的情况下，一个需要投入大规模成本但却回报甚微、从实际表现看又暂时不会有太多提升的基础网络，的确很难体现投入的价值。

毫米波的转机发生在2017年。

在这一年发生了两件事，让毫米波瞬间成为了行业的香饽饽。首先，高通通过一系列落地实验，证明了毫米波在城市之间部署存在可行性，新技术和新的基带解决方案成功让高频电波在楼宇和复杂环境中穿行，在技术层面，毫米波突破了桎梏，成为了真正可落地实现的技术。

另外，面对5G网络的高带宽需求，毫米波也优势尽显。从带宽方面考量，6GHz频段以下，LTE最大可用带宽仅有100MHz，这意味着即便是有多重载波聚合支撑，最高速率也仅有1Gbps。但基于毫米波技术，移动网络最高带宽达到了400MHz，理论传输速率能够达到10Gbps甚至更高，而这样的高速率才能满足外界对于5G网络的速度期待。

更为重要的一点是，毫米波的加入能极大地解决当前6GHz以下频段拥堵的问题。事实上，在近30年的发展瓜分后，30GHz内的频谱资源几乎殆尽，LTE、广播电视、运营商不断瓜分着有限的频谱资源。这意味着以现有的频谱技术，想要再开垦出供给5G网络的频段会尤其困难，而未经开垦的毫米波几乎就像是移动通讯行业的大陆，因为它仍然有广阔的空间可以发挥作用，与6GHz以下频段互补后，完全能够兼顾信号覆盖和高速率的所有需求。

我们知道，频段越高，接收天线的尺寸需求会越小，而这也成为了毫米波终端的一大优势。这意味着，机身内部的接收天线可以做得比以往更小，而对于没有尺寸限制的终端，也可以在原先的技术上容纳更多的高频段天线，从而获得更好的接收效果。

因此，可以说虽然过去毫米波只是一种实验室技术，但现如今它完全成为了人类通向5G时代的桥梁，它所承载的高带宽、高灵活度的频谱资源，将有助于运营商和厂商加速5G产品的应用落地。

非纸面技术的毫米波，正在成为现实

毫米波技术从不是纸面的空洞数据，事实上它已经成为了不少运营商的选择，诸如中国移动在内的全球领先运营商，都在积极加速毫米波技术。而这其中，也不得不提到高通对于毫米波技术的贡献。许多人并不知道。早在上世纪90年代，高通就开始着手毫米波技术的研究。

不过和GSM一样，毫米波技术的真正商用化也经历了近30年的变革，它不仅要克服高频信号本身对于遮蔽的弱势，同时也要给终端厂商以及运营商提供一套切实的可用方案。而高通则成了第一个实现这两点的通讯方案供应商，在2016年的巴塞罗那世界移动通信大会上，高通首次向世界展示了波束导向支持的非视距毫米波移动性试验，在测试中，基于毫米波技术的5G自适应波束赋形和波束追踪技术可以在真实环境中提供稳健的移动宽带通信。

这意味着以往桎梏着毫米波在移动通讯行业商用的锁链终于被打破，紧接着一系列商用实验也接连证明，即便行进的测试设备处于移动状态，亦或是在墙体密集的环境中，终端本身依旧可以实现多个基站的快速信号切换。

而在终端层面，高通也加速了毫米波的落地。在同一年的10月，高通发布了至关重要的骁龙X50 5G调制解调器，这不仅是业内首款量产的5G调制解调器产品，同时也是业界首款支持毫米波以及6GHz以下完整连接的5G基带芯片。在后来，骁龙X50 5G调制解调器被广泛运用于各大测试中，包括数据终端、互通连接测试都有它的身影，也正是骁龙X50 5G调制解调器的敢为人先，最终促成了5G网络在2019年的正式商用。

后续，高通骁龙X55 5G调制解调器、骁龙X60 5G调制解调器的登场，不止刷新了5G网络的最高速率记录，实现了7Gbps的下行速率，更提供了整套完整的5G频段连接覆盖。而这也正辐射至终端和行业，事实上，目前中国移动在内的全球顶尖运营商已经着手毫米波室内和室外的覆盖；而诸如LG、三星、摩托罗拉在内的厂商，也为我们提供了一系列支持毫米波的智能手机。同时，高通也不是毫米波的唯一拥趸，华为、MTK都已经计划后至毫米波领域，两家巨头的毫米波基带都将在年内到来，而这无疑将进一步丰富毫米波阵营的选择。

显然，关于毫米波，最大的反对声源于它的稳定性，就像前文所说，高频信号的传输距离更短，它也更容易受到环境因素影响。因此，想要稳定毫米波的信号覆盖，就需要大量的小型基站，而这对于大多数运营商而言是不可取的，因为这会带来可预见的成本问题，部署更多基站意味着移动运营商需要更多时间和投入才能收回成本。

但在高通的方案中，这反而不是一种劣势，因为毫米波技术的高覆盖反而会有助于运营商降低成本。这是由于毫米波基站本身可以与LTE基站同时部署，早在2017年，高通就已经通过仿真实现证明了毫米波在现代化城市环境中大规模覆盖的可行性，在旧金山10平方公里的密集环境里高通借助LTE基站的覆盖，实现了65%下行链接的覆盖，最高覆盖率甚至达到了80%。这意味着在实际表现中，运营商只需要稍加改造，就可以利用现有资源实现毫米波覆盖。

值得一提的是，从LTE转为毫米波，由于28GHz的高频段提供了更多的带宽使用，因此它为6GHz以下的LTE网络节省了大量的频谱资源，从而使得智能手机以及其他设备在室内环境将会获得更好的网络状况。

5G时代畅想，毫米波势在必行

5G时代，不仅仅是日常速率的质变，它同时也将推动全球移动通讯的变革，进而推动全行业的经济上行。

在2019年6月，中投顾问就发布了《2017-2021年中国第五代移动通信技术（5G）产业深度调研及投资前景预测报告》，其中明确了到2035年，5G在全球创造的潜在销售活动将达12.3万亿美元，并将跨越多个产业部门。这约占2035年全球实际总产出的4.6%。在2020–2035年期间，全球实际GDP将以2.9%的年平均增长率增长，其中5G将贡献0.2%的增长。从2020年到2035年，5G为年度GDP创造的贡献达3万亿美元。