淺析毫米波與5G之間有哪些“血肉”聯系（一）

毫米波是今年如火如荼的話題之一，原因在于毫米波使5G技術成為可能。那么，5G網絡是如何借助毫米波發展自身的呢？心懷這個疑問來看看本文吧。在本文中，將通俗易懂地向大家介紹毫米波的基本知識，并闡述毫米波與5G間的“血肉”關聯。

毫米波是什么

毫米波究竟是個什么東西？其實我們翻翻高中物理課本就能清楚，其本質上就是一種高頻電磁波，它是波長1－10毫米的電磁波，通常來說就是頻率在30GHz－300GHz之間的電磁波。是5G通訊中所使用的主要頻段之一。

5G通訊中主要使用兩個通訊頻段，Sub－6GHz為低頻頻段，它主要使用6GHz以下頻段進行通訊。毫米波頻段則使用24GHz－100GHz的高頻毫米波進行通訊。目前5G對于毫米波的利用，大多集中在24GHz／28GHz／39GHz／60GHz幾個頻段之中。

毫米波的簡單介紹到此為止。回到最初的問題，網絡速度的提升跟毫米波有什么關系？這里我們不需要提及那些生澀難懂技術，只要舉個例子分分鐘就能理解。

網絡通訊速度的根本，其實就是單位時間內所能接收到的數據多少。通訊基站與手機就好比兩個物流站點之間進行貨物的傳輸，貨物就是需要傳輸的數據，連接兩個站點之間的正是我們通訊所使用的電磁波，它就好比一條高速公路一般；相互之間的數據傳輸，則如同一輛輛卡車中的貨物。

想要將全部的貨物運送到另一端，我們可以加大卡車的容量，讓其可以一次運送更多的貨物，從而在在卡車速度被固定的情況下（電磁波傳輸速度固定為光速），在更短的時間內將貨物運送完畢。簡單來說就是提高通訊電磁波中可以承載的數據量，來提高通訊效率，來加快網絡速率。

比如目前使用的256－QAM就是基于這樣的原理來提高網絡速率的，但這種做法具有一定的局限性。它并非能夠無限制的提升效率，這種方法一是會造成射頻信號的功耗增加，另一方面也會讓其更容易受到噪聲的干擾，造成解碼時的錯誤。換成卡車的概念則更容易理解，一輛卡車的體積有限，你無論如何也不能將其打造成火車。

另一種方式則是提高車道，讓能夠同行的卡車數量增加，這也就是提高帶寬，來實現更快的網絡速率。這其實也不難理解，車道越多，單位時間內通行的卡車數量也就越多，也就是單位時間內能夠接收到的數據越多，反應在網速上無疑就是更快的速度了。

好了，接下來就是關于毫米波的問題了。通過以上的分析，我們不難得出結論，提高網絡速率最簡單粗暴的方式，就是加強帶寬。根據通訊方面的原理，通訊信號頻率與其最大帶寬是呈正比的，其大概是頻率的5％，以28GHz毫米波為例，其理論最大帶寬就有1．4GHz，比起目前4G LTE所使用的800Mhz－2600MHz信號100Mhz左右的帶寬相比，先天性就有著十倍以上的帶寬差距。

毫米波單載波就能達到100MHz帶寬

載波聚合技術也能夠提高帶寬，它能夠將多個載波整合在一起，來實現更高的系統帶寬。但是載波聚合的使用也是受到頻譜資源的限制的，在目前的4G LTE頻譜資源上，頻譜資源十分稀缺，國內頻譜資源最豐富的中國移動也只有130MHz的頻譜資源。相比較之下，毫米波的頻譜資源十分豐富，能夠被分配給運營商的頻段極為廣闊，甚至可以分配出諸多連續的優質頻段。

帶寬高、資源好、速度快，這就是毫米波的優勢所在，也是5G為何要使用毫米波作為載體的根本原因所在。目前毫米波技術已經表現得比較成熟了，高通方面就曾經為我們進行了這方面的展示，其通過利用8個100MHz信道組成800MHz的高帶寬，網絡速率上已經接近5Gbps，比起Sub－6GHz的最高速率還有著成倍的提升。

毫米波使用也有難度

毫米波其實并非是新技術，早在很久之前就出現了，只是沒有被廣泛應用。因為其在通訊中受到環境因素的很大制約。由于其波長較短，因此衍射能力不強，對于建筑物的穿透力幾乎等于沒有，稍有障礙物就會導致信號傳播受阻。空氣中的水分子也能夠吸收毫米波，造成其能量的衰減，傳播范圍極為有限。甚至是人體本身也會對毫米波產生致命的干擾，人手就能夠完全阻斷毫米波信號。對于毫米波應用的技術方案，現在的通訊行業有了成熟的解決方案。4G信號的傳輸，是屬于區域覆蓋，類似于水波紋，沒有十分精準的方向性。毫米波信號的傳輸，則可以看做是點對點的動態傳輸，它能夠精準的識別基站與手機之間的位置和距離，將毫米波信號集中在一起，形成一道高能量的波束，再運用波束追蹤技術直接進行定向傳輸。這種傳輸方式的能量集中，具有較好的抗干擾性，完美的彌補了毫米波先天性的不足之處，使其能夠支持商用環境。