發展5G網絡的關鍵技術：毫米波（一）

　　距離2020年5G正式商用的期限，越來越近。目前，各大廠商都在加快自己在5G技術上的測試工作。記得在上周，華為與沃達豐共同完成了5G毫米波室外現場測試，實現單用戶設備20Git/s的峰值傳輸速度。不過，按照預期，最終5G的傳輸速率將可實現1Gb/s，比4G快十倍以上，要如何實現？

　　得以讓5G快過4G十倍的關鍵所在 原來如此！

　　什么是毫米波？這會是5G實現高速傳輸的關鍵所在嗎？實際上，毫米波是指波長在1～10毫米的電磁波，其頻率大約在30GHz~300GHz之間。它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼具兩種波普的特點。理論上講，毫米波是光波向低頻的發展與微波向高頻的延伸。

　　從通信原理來看，無線通信最大信號帶寬約在載波頻率的5%左右，也就是說，載波頻率越高，其可實現的信號帶寬也就越大。此外，在毫米波頻段中，28GHz與60GHz是最有望應用在5G通信的兩個頻段。其中，28GHz的可用頻譜帶寬可達1GHz，60GHz每個信道的可用信號帶寬則可達2GHz。

　　與5G通信相比，4G-LTE的頻段最高頻率約在2GHz左右，因而其可用頻譜帶寬只有100MHz；使用毫米波頻段，頻譜帶寬則可翻10倍，傳輸速率也將更快。因此，5G將不僅僅意味著10秒傳輸一部1GB電影，其還將支撐例如云端游戲、虛擬現實等更多的應用。

　　寶貴的頻帶資源

　　眾說周知，無線通信依托于電磁波傳播，最寶貴的資源莫過于頻帶。目前，電信業者已開始研究毫米波技術，以便找到最適合移動應用的頻率范圍。為了統一全球的毫米波頻率標準，國際電信聯盟（ITU）在近期的世界無線電通訊大會結束后，公布了24GHz到86GHz之間的全球可用頻率的建議列表，最后28GHz、39GHz與73GHz三個頻帶逐漸脫穎而出。

　　基于28GHz在美國、韓國與日本的可用性，加之美國電信業者早期現場測試的投入，該頻譜無論是否成為國際標準，都可能直接成為美國的移動技術應用。此外，韓國于2018年奧運展示5G技術的目標，也可能在標準組織確定5G標準之前，率先推動28GHz技術用于消費型產品上。盡管目前仍無法確認28GHz是否可以廣泛用于5G應用，但該頻率在現階段絕對非常重要。

　　在進行28GHz相關研究的同時，E波段（E-band）頻率在近幾年也引起了移動通訊領域的關注。開篇所說的華為與沃達豐，正是在E-Band微波上對5G進行室外現場測試。此外，區分73GHz與28GHz、39GHz三者關系的其中一項特性，就是可用的連續帶寬。

　　73GHz中有2GHz的連續帶寬可用于移動通訊，這是擬議頻率頻譜中范圍最廣的；28GHz僅提供850MHz的帶寬；在美國，39GHz附近就有兩個頻帶提供1.6GHz與1.4GHz帶寬。此外，根據Shannon定律，即更高的帶寬代表更高的數據傳輸量，73GHz與另外兩個頻率相較更具優勢。