讀懂毫米波，直視毫米波與5G的“血肉”聯(lián)系

毫米波是今年如火如荼的話(huà)題之一，原因在于毫米波使5G技術(shù)成為可能。那么，5G網(wǎng)絡(luò)是如何借助毫米波發(fā)展自身的呢?心懷這個(gè)疑問(wèn)來(lái)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(shí)，并闡述毫米波與5G間的“血肉”關(guān)聯(lián)。

毫米波是什么

毫米波究竟是個(gè)什么東西?其實(shí)我們翻翻高中物理課本就能清楚，其本質(zhì)上就是一種高頻電磁波，它是波長(zhǎng)1-10毫米的電磁波，通常來(lái)說(shuō)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(gè)通訊頻段，Sub-6GHz為低頻頻段，它主要使用6GHz以下頻段進(jìn)行通訊。毫米波頻段則使用24GHz-100GHz的高頻毫米波進(jìn)行通訊。目前5G對(duì)于毫米波的利用，大多集中在24GHz/28GHz/39GHz/60GHz幾個(gè)頻段之中。

毫米波的簡(jiǎn)單介紹到此為止?；氐阶畛醯膯?wèn)題，網(wǎng)絡(luò)速度的提升跟毫米波有什么關(guān)系?這里我們不需要提及那些生澀難懂技術(shù)，只要舉個(gè)例子分分鐘就能理解。

網(wǎng)絡(luò)通訊速度的根本，其實(shí)就是單位時(shí)間內(nèi)所能接收到的數(shù)據(jù)多少。通訊基站與手機(jī)就好比兩個(gè)物流站點(diǎn)之間進(jìn)行貨物的傳輸，貨物就是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，連接兩個(gè)站點(diǎn)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(shù)據(jù)傳輸，則如同一輛輛卡車(chē)中的貨物。

想要將全部的貨物運(yùn)送到另一端，我們可以加大卡車(chē)的容量，讓其可以一次運(yùn)送更多的貨物，從而在在卡車(chē)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(shí)間內(nèi)將貨物運(yùn)送完畢。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是提高通訊電磁波中可以承載的數(shù)據(jù)量，來(lái)提高通訊效率，來(lái)加快網(wǎng)絡(luò)速率。

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

另一種方式則是提高車(chē)道，讓能夠同行的卡車(chē)數(shù)量增加，這也就是提高帶寬，來(lái)實(shí)現(xiàn)更快的網(wǎng)絡(luò)速率。這其實(shí)也不難理解，車(chē)道越多，單位時(shí)間內(nèi)通行的卡車(chē)數(shù)量也就越多，也就是單位時(shí)間內(nèi)能夠接收到的數(shù)據(jù)越多，反應(yīng)在網(wǎng)速上無(wú)疑就是更快的速度了。

好了，接下來(lái)就是關(guān)于毫米波的問(wèn)題了。通過(guò)以上的分析，我們不難得出結(jié)論，提高網(wǎng)絡(luò)速率最簡(jiǎn)單粗暴的方式，就是加強(qiáng)帶寬。根據(jù)通訊方面的原理，通訊信號(hào)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(hào)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(dá)到100MHz帶寬

載波聚合技術(shù)也能夠提高帶寬，它能夠?qū)⒍鄠€(gè)載波整合在一起，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)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(guó)內(nèi)頻譜資源最豐富的中國(guó)移動(dòng)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(yùn)營(yíng)商的頻段極為廣闊，甚至可以分配出諸多連續(xù)的優(yōu)質(zhì)頻段。

帶寬高、資源好、速度快，這就是毫米波的優(yōu)勢(shì)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(shù)已經(jīng)表現(xiàn)得比較成熟了，高通方面就曾經(jīng)為我們進(jìn)行了這方面的展示，其通過(guò)利用8個(gè)100MHz信道組成800MHz的高帶寬，網(wǎng)絡(luò)速率上已經(jīng)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(shí)并非是新技術(shù)，早在很久之前就出現(xiàn)了，只是沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。因?yàn)槠湓谕ㄓ嵵惺艿江h(huán)境因素的很大制約。由于其波長(zhǎng)較短，因此衍射能力不強(qiáng)，對(duì)于建筑物的穿透力幾乎等于沒(méi)有，稍有障礙物就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳播受阻?？諝庵械乃肿右材軌蛭蘸撩撞?，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(huì)對(duì)毫米波產(chǎn)生致命的干擾，人手就能夠完全阻斷毫米波信號(hào)。對(duì)于毫米波應(yīng)用的技術(shù)方案，現(xiàn)在的通訊行業(yè)有了成熟的解決方案。4G信號(hào)的傳輸，是屬于區(qū)域覆蓋，類(lèi)似于水波紋，沒(méi)有十分精準(zhǔn)的方向性。毫米波信號(hào)的傳輸，則可以看做是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)傳輸，它能夠精準(zhǔn)的識(shí)別基站與手機(jī)之間的位置和距離，將毫米波信號(hào)集中在一起，形成一道高能量的波束，再運(yùn)用波束追蹤技術(shù)直接進(jìn)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(bǔ)了毫米波先天性的不足之處，使其能夠支持商用環(huán)境。

在手機(jī)終端中接收與發(fā)射毫米波，同樣是需要解決的難題。毫米波的波長(zhǎng)短，相應(yīng)所需要的天線(xiàn)長(zhǎng)度也要短，可以減少手機(jī)內(nèi)部的天線(xiàn)占用空間，這是毫米波的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)毫米波在手機(jī)終端的使用上，也面臨著射頻發(fā)射、天線(xiàn)、放大、接收等全方面的設(shè)計(jì)難題。

好在目前在手機(jī)終端的毫米波使用上，也有了完備的解決方案。這其中以高通的方案最具代表性，其所打造的新一代毫米波天線(xiàn)模組QTM525，集成了毫米波傳輸中的天線(xiàn)、信號(hào)收發(fā)、放大等一系列功能，將這些功能集合在了一個(gè)十分“袖珍”的模組之中。手機(jī)終端只要運(yùn)用該模組，就能夠直接解決毫米波通訊的問(wèn)題。QTM525毫米波天線(xiàn)模組，能夠在一部手機(jī)中部署四個(gè)，全方位覆蓋手機(jī)的四邊，讓用戶(hù)無(wú)論是橫置還是單手握持，總能夠保證有一組天線(xiàn)的通暢，確保毫米波通訊的可靠。

QTM525毫米波天線(xiàn)模組的體積控制極佳，搭載該模組的手機(jī)，能夠?qū)⑹謾C(jī)的厚度控制在8mm，這個(gè)厚度與目前的4G手機(jī)相當(dāng)，能夠延續(xù)手機(jī)設(shè)計(jì)纖薄特性，它能夠讓5G手機(jī)有著如同4G手機(jī)版的精美纖薄設(shè)計(jì)。

QTM，525實(shí)際上已經(jīng)是高通的第二代5G毫米波天線(xiàn)模組。早在去年7月，高通就發(fā)布了首代毫米波模組QTM052，與驍龍X50調(diào)制解調(diào)器配合為全球首批5G手機(jī)提供毫米波支持。鑒于今年上市的5G手機(jī)絕大部分都將采用驍龍855移動(dòng)平臺(tái)+驍龍X50的組合，對(duì)于其中數(shù)家廠商推出的支持毫米波的5G手機(jī)終端而言，毫米波不再是難題，只待運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建成后，用戶(hù)即可體驗(yàn)到毫米波所帶來(lái)的疾速體驗(yàn)。

毫米波是5G不可或缺的部分

開(kāi)頭我們就已經(jīng)明確了，毫米波是5G通訊中的一部分，是5G通訊中的兩大主要頻段之一，它所帶給5G的不止是極快的網(wǎng)絡(luò)速度，更是5G差異化體驗(yàn)的重要組成部分。

5G網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，毫米波是最為閉環(huán)中處于圓心周?chē)淖詈诵捏w驗(yàn)，它所呈現(xiàn)的是極限的速度，但是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋范圍有所局限;Sub-6GHz頻段兼顧了速度與信號(hào)覆蓋范圍，有著均衡的表現(xiàn);除此之外，千兆級(jí)LTE網(wǎng)絡(luò)在5G環(huán)境中也是不可或缺的，它有著最優(yōu)秀的信號(hào)覆蓋，能夠在5G信號(hào)覆蓋不到的地方，保證用戶(hù)不出現(xiàn)斷崖式的糟糕體驗(yàn)。

無(wú)論是毫米波、Sub-6GHz，都是5G不可或缺的一部分。毫米波作為其中技術(shù)難度最高的，或許在5G初期不太被重視，但缺了毫米波的5G，借用一句現(xiàn)在的流行用語(yǔ)，那就是沒(méi)有靈魂的5G了。