5G網絡實現的核心技術：毫米波

如今，很多人都在說5G技術的前景，5G技術將是一個革命性的技術，對很多產業將產生變革。可是，對于很多小白而言，5G和4G技術的一個關鍵區別就是毫米波技術，這個可能是5G網絡實現的核心技術。

什么是毫米波？有啥用？

毫米波是指波長在毫米數量級的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。根據通信原理，無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的5％左右，因此載波頻率越高，可實現的信號帶寬也就越大。在毫米波頻段中，28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望被5G使用的兩個頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz，而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則到了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區100MHz。因此，如果使用毫米波頻段進行傳輸，頻譜帶寬至少是4G傳輸的10倍，傳輸速率也會得到巨大提升。

在4G時代，智能手機橫空出世，使得移動互聯網獲得快速發展，促進了通訊技術的快速革新。僅僅在數年間，通信數據的傳輸速率得到飛躍性增長，廣大用戶得以享受高速網絡傳輸。目前，針對4G、5G 的議題熱度始終居高不下，并躍居產學研等單位的研究主題。隨著智慧城市、物聯網、自動駕駛、AR／VR等新興技術和產業的興起，5G的未來有了更大的發揮空間。

哪些企業在研究毫米波？

2015年2月，三星通過執行信道測量，發現28GHz頻率可用于手機通信。隨后，眾多電信運營商和設備商們紛紛針對不同頻率波段展開聯合測試，并不斷取得突破。現代芯片制造技術已經大幅降低了毫米波設備的成本。因此，采用毫米波所面臨的挑戰，主要在于這些頻譜并未經完整研究，仍有尚未解決的技術問題。

華為是全球5G技術的忠實推動者，對于毫米波技術，它們也是非常看好。2017年，華為和新加坡運營商M1合作的運營中心，利用先進的毫米波技術進行5G測試，這個技術是在E頻帶的73GHz頻帶上進行的，以驗證5G在高頻帶的性能，在當時達到了35Gbps的峰值吞吐量，是新加坡新一代技術實現的最高數據速度。據悉，該測試是在原型Cat 14設備上進行的，涉及了四種先進的移動載波技術集成技術，包括三頻帶載波聚合、多輸入多輸出、高階調制256和雙波段上行鏈路載波聚合。

愛立信作為全球知名的老牌通訊巨頭，在2017年愛世界移動通信大會上，它們曾在會上展示了運行于28GHz頻段的毫米波5G技術。高頻28GHz技術是5G技術的基礎，愛立信在美國進已經完成28GHz頻段的測試，之前它們和IBM共同推出了一款28GHz天線，愛立信還和芯片巨頭英特爾強強聯合進行28GHz的空口測試。據業內人士對筆者透露，高通驍龍X50的5G調制解調器離不開愛立信和高通共同研發的39GHz毫米波技術，毫米波對5G產業的推進功不可沒。

2017年10月，富士通實驗室宣布開發用于小型基站的毫米波移相器，能提供5G所需的10Gbps連接速度，同時保持較低功耗。富士通表示，其新型移相器通過將開關電路與差分放大器結合從而減少所需的功率放大器數量；新毫米波電路的使用也限制了電路的電損耗。據悉，這種有效的微型5G基站可以部署在人口密度較高地區，包括火車站和體育館等場所。

作為一家全球領先的半導體技術企業，德州儀器曾在2018推出了60－GHz毫米波傳感器，據悉，這款傳感器克服了與射頻設計相關的傳統挑戰，體積非常小，也能為客戶降低成本，提供高達4GHz的超寬帶寬。德州儀器的毫米波傳感器能在單芯片上集成精確的傳感和實時決策以及處理，可以在復雜的環境下檢測物體的速度、角度和距離，也能提供高級算法的片上處理功能。客戶通過這個毫米波傳感器，能讓機器實現的獨特數據集與片上處理功能，減少工廠在自動化設計和運作時的錯誤檢測。

國內數一數二的芯片廠商近日也在毫米波技術上取得了進步和突破，紫光展銳如今已經宣布完成了5G的關鍵測試，采用紫光展銳5G毫米波終端原型樣機和KEYSIGHT TECHNOLOGIES N9040B UXA信號分析儀，完成了26GHz 頻段5G毫米波關鍵功能和性能的測試。據了解，紫光展銳5G毫米波終端樣機主要包含基帶、中頻、相控陣部分，支持26GHz毫米波頻段，400MHz帶寬，具備高性能、多元可重配置等特征，可以滿足5G 毫米波場景下對大帶寬、高頻率、高速率等的驗證需求。

毫米波技術被全球眾多國家看重，也取得了很快的發展速度。我國5G毫米波頻譜規劃與美國、歐盟、日本、韓國基本保持一致，24．75－27．5GHz、37－42．5GHz波段很容易可以與國外形成規模化產業鏈，更容易實現全球協調統一，從而降低5G毫米波的研發風險。