毫米波，距離我們還有多遠？（一）

根據預測，到今年年底，國內5G基站的數量將可能達到70萬個。

就在5G建設如火如荼的同時，隨著R16版本的凍結，人們逐漸將關注目光放在5G下一階段關鍵技術上。這其中，就包括號稱5G殺手锏的毫米波技術。

我們知道，3GPP定義的5G無線電頻段范圍有2個，分別為FR1頻段和FR2頻段。

早期的時候，FR1頻段的頻率范圍是450MHz-6GHz，又叫 Sub-6 GHz頻段。

后來，FR1被3GPP改為410-7125MHz

但Sub-6的稱呼習慣被保留下來

而FR2頻段的頻率范圍，是24.25GHz-52.6GHz。

因為FR2頻段中，多數頻率的波長小于10毫米，所以FR2也被稱為“毫米波（mmWave）”頻段。

2019年，國際電聯世界無線電通信大會 (WRC-19) 期間，各國代表經過激烈討論，確認了5G毫米波的法定頻譜范圍：

全球范圍內，將24.25GHz-27.5GHz、37GHz-43.5GHz、66GHz-71GHz頻段，標識用于5G及國際移動通信系統（IMT）未來發展。45.5GHz-47GHz、47.2GHz-48.2GHz頻段，可以在部分國家地區用于5G及IMT。

ITU批準的毫米波頻段

頻譜資源的確定，極大地鼓舞了產業界對毫米波的信心，刺激了毫米波技術的發展。

▉ 毫米波的發展現狀

目前，全球已有超過120家運營商正在投資毫米波。

根據2020年8月份的最新數據，目前全球范圍內已經有22家運營商部署了毫米波5G系統。其中，進展最快的，是包括美國在內的北美地區。

眾所周知，美國因為Sub-6頻段資源極其緊缺（大量被軍方占用），所以將毫米波頻段作為5G先行部署的主要頻段。具體來說，是28GHz和24GHz頻段（26GHz也在考慮中，37/39/47GHz頻段拍賣已完成）。之后，美國也進行了Sub-6GHz頻譜拍賣。

緊隨其后的是日本和韓國。他們將毫米波用于重點區域的覆蓋，所使用的頻段也是28GHz為主。

再往后是歐洲和澳洲。

意大利已經進行了毫米波頻譜資源的拍賣，德國和英國正在計劃之中。他們的使用頻段，主要集中在26GHz頻段（24.25-27.5GHz）。

澳大利亞的話，主要是在26GHz、40GHz和32GHz，頻譜拍賣的計劃已經正式宣布。

相比之下，我們中國的毫米波商用計劃相對并不是很急迫，目前還處于研究和測試階段，頻段資源也沒有進行正式分配。

主要原因，正如前面所說，是因為我們的Sub-6頻段資源相對較為充裕（我們是少數可以在Sub-6頻段連續分配100MHz頻率資源的國家），所以對毫米波的需求并不像美國那么迫切。

當然了，不急并不代表不上。

目前國內關于毫米波的測試早已啟動，正在緊鑼密鼓地進行之中。據中國移動專家介紹，外場測試的結果跟理論分析數值比較吻合，有效提升了行業對毫米波的信心。

中國毫米波測試進展（圖片來自中國移動）

政策方面，工信部之前就有明確發文，要求：“適時發布部分5G毫米波頻段頻率使用規劃”，“組織開展毫米波設備和性能測試，為5G毫米波技術商用做好儲備”。（《工業和信息化部關于推動5G加快發展的通知》，2020-3-24）

三大運營商也都有各自的毫米波商用計劃時間表。例如中國移動的專家就透露，將在2022年具備毫米波的規模商用能力。中國聯通則表示，將在2021年6月完成冬奧場館設備部署和毫米波應用產品體驗部署，在2022年北京冬奧會進行毫米波技術的展示和應用。

▉ 毫米波的優缺點

如果說美國使用毫米波是被逼無奈，那么為什么我們也一定要去折騰毫米波呢？

說白了，還是和毫米波的特點有關。

毫米波最大的特點，就是頻段資源豐富。相比于Sub-6頻段分配資源時只能5MHz、10MHz、20MHz這樣擠牙膏（能有100MHz要感動到哭），毫米波可以輕松分配100MHz以上的帶寬資源，甚至達到400MHz或800MHz。

基于如此充沛的頻率帶寬資源，毫米波5G的無線傳輸速度可以輕松超過Sub-6數倍。

之前我們看到過國內很多人對5G進行測速，基本上就是1Gbps左右。毫米波的話，根據前文提到的中國移動外場測試結果，小區峰值速率達到了14.7Gbps（基于800MHz頻譜帶寬）。

香不香？

除了高速率之外，毫米波的大帶寬還能帶來更低的空口時延，有利于高可靠、低時延業務的部署。

毫米波頻率高、波長短，因此，天線的尺寸更小（天線尺寸和波長成正比）。相同體積下，可以集成更多的天線，可以形成更窄的波束，擁有非常高的空間分辨率。

毫米波還支持厘米級的定位，尤其是室內環境中，非常好用。

毫米波有非常明顯的優勢，也有非常明顯的劣勢，那就是覆蓋能力。

毫米波的覆蓋能力是出了名的差。工作頻段高，繞射能力差。相同條件下，穿透損耗也高，信號極容易受到遮擋阻斷。

有測試數據顯示，混凝土墻體對毫米波的損耗可能高達60~109dB。這就意味著，毫米波幾乎不具備穿墻的能力。想要通過室外宏站覆蓋室內，幾乎不可能。

玻璃同樣也是毫米波的天敵，會帶來明顯的損耗。即便是人體或樹木，都會對毫米波造成顯著影響。

所以，如何對毫米波進行合理部署，如何提高毫米波的覆蓋能力，是毫米波成功實現商業落地的前提條件。

▉ 毫米波的覆蓋提升

目前來看，提升毫米波覆蓋的主要方式和思路包括：

一、直接提升發射功率，例如EIRS（等效全向輻射功率），進而提升覆蓋范圍。

二、采用陣列天線（毫米波的必然選擇），合理利用波束賦形和波束管理，寬波束適合增加覆蓋面積，窄波束適合增加覆蓋距離，兩者進行平衡。

三、引入恒介電常數透鏡天線（如龍勃透鏡天線），獲得更高的天線增益。

四、采用反射板等裝置，通過增加反射路徑，減少覆蓋盲區。

五、引入碳化硅、氮化鎵等新材料技術，增加功率和性能。

六、采用高低頻混合組網，彌補高頻覆蓋的弱點，同時發揮高頻大流量的優點。

七、采用MTRP、IAB等技術，優化鏈路路由，改善信號覆蓋，增強信號魯棒性（健壯性）。

MTRP：讓手機終端可以同時接收兩個基站的信號。當一個發生遮擋，不會影響另外一個信號的傳輸。

隨著技術的不斷演進，目前毫米波在室外視距（LOS）傳播已經可以達到1-2公里，非視距的話，整體覆蓋在100-200米之間（基站EIRP＞60dBm）。

上個月，高通、Casa Systems和愛立信在澳大利亞成功完成了全球首次增程毫米波5G NR數據呼叫，實現了迄今距離最遠（3.8公里）的連接，展現毫米波技術的強大遠程傳輸能力。

總而言之，在各項技術的加持下，毫米波的覆蓋能力正在不斷改善，只要部署合理，完全可以商用落地。