5G強大的能力和豐富的連接場景勢必會激發各行各業的應用。而滿足這些需求僅僅依靠中、低頻段是無法實現的,這就需要高、中、低頻協同工作,在不同場景下不斷創造更佳的用戶體驗。為此,盡早推動毫米波產業發展和成熟對于5G的成功商用非常重要。毫米波帶寬大,可以滿足5G高速傳輸要求。波束窄,可應用于雷達系統,波束窄可以看到更多細節。對于5G來講,波束窄意味著可以做天線數量更多的天線陣列,增強信號。然而,毫米波在室外部署現階段難度較大。對于設備的精度要求更高,這無疑會增加建設和維護成本,包括手機。在“提速降費”大背景下,顯得有點格格不入。
毫米波將是5G發展的必經之路
當然嚴格來說,所謂的毫米波(mmWave)更確切的是指EHF頻段,它是頻率范圍橫跨30GHz至300GHz的電磁波,如果從波長來定義,30GHz的電磁波波長為10毫米,而300GHz的電磁波波長則僅為1毫米。但根據FR2頻段的播放來計算,24.25GHz的波長已經超過10毫米,雖然我們將它稱作毫米波,但許多人認為它更應該劃入厘米波的范疇。毫米波曾是蠻荒之地,但現在它卻是通向5G最好的橋梁。
相較于LTE所采用的6GHz以下頻段,毫米波天生的技術優勢讓人沒有再拒絕的可能。從帶寬來看,6GHz頻段以下的LTE最大可用帶寬僅為100MHz,這意味著數據速率至高只能滿足1Gbps的下行。但毫米波頻段移動應用最大帶寬達到了400MHz,傳輸速率能夠達到10Gbps甚至更多,在以快為先的5G時代,這樣的帶寬表現才能滿足用戶的期待。
毫米波本身由于傳播距離比6GHz以下頻率更短,因此在整個傳播路徑下,它的定向性將會更具優勢,這使得毫米波信號間受到干擾的可能性將會變得更小,傳播的精度有所提高。另外,窄波束本身由于傳播距離短,它被遠距離截獲的可能性將變得更低,在通訊安全方面,也有著無可比擬的優勢。
毫米波5G布局中的重要作用
在我國,《2019年全國無線電管理工作要點》明確,將會在2019年適時發布5G系統部分毫米波頻段頻率使用規劃,引導5G系統毫米波產業發展。這將利于支撐2019 年毫米波預商用試驗及2020年毫米波大規模商業部署。
毫米波5G的高性能不止于帶寬、速率。3.5 GHz頻段的TDD 5G有著很好的時延表現(小于5毫秒),但還達不到極低時延,而毫米波5G的時延則可以做到1毫秒——由此,大規模開展一些新興移動通信服務(360°高/超高清視頻、行業應用、FWA)所需的容量、帶寬、時延,只有24 GHz以上的毫米波5G系統才能夠提供。目前,Telia試驗的毫米波5G應用包括:eSports、VR、對遠程數據中心進行實時質量分析、為港口附近的游輪提供網絡接入等。
毫米波對于5G商用而言,是不可或缺的。這是全球所有移動通信運營商基礎網絡運營商的共識。ITU召開的世界無線電通信大會(WRC-15)上,各國代表提出強烈要求把一些毫米波頻譜資源識別用于5G。WRC-15最后決議設立5G高頻段議題1.13,將針對24.25-86 GHz頻段內的11個5G毫米波候選頻段開展研究,為5G及其演進的未來發展尋找新的頻譜資源。這標志著5G頻譜全面邁入毫米波時代。
從運營商們發布的毫米波5G技術試驗結果看來,網絡吞吐、峰值速率、單用戶體驗速率、時延等均能滿足ITU對于5G系統的關鍵性能指標要求。在進行毫米波5G技術試驗的過程中,運營商、設備商、芯片商、測試測量廠商等逐漸形成共識:未來的5G網絡架構必須異構多層且能支持全頻段接入的低頻、中頻、毫米波頻段無線協作組網。
毫米波現階段的難題
毫米波用在移動通信是5G的目標,不過目前在技術上還有很多問題,穿透障礙物和反射的損耗太大,初期可用于室內或沒有遮擋的固定無線寬帶接入上,能否廣泛用在手機上還看技術的進步,估計要到五年以后。
由于面臨諸多技術和設計挑戰,很多人都認為毫米波在移動終端和網絡中的應用是不切實際且不可實現的。
?、俸撩撞芰堪l散比較快,容易衰弱,無法傳播到很遠;
?、诤撩撞l譜容易被樓宇、人體等阻擋、反射和折射;
③毫米波受限于很多空間因素,衰減非???。
④形成波束后,如果只有一個波束,波束的方向又不變,一旦手機的位置有變動,信號就無法傳到基站。
因此,波束必須要通過波束導向技術不斷調整,指向傳輸對象的方向。同時,手機持有者的位置不斷移動,基站相對于人的位置也在變,這就需要波束追蹤技術來時刻追蹤天線移動的位置,并讓波束做出相應的調整。
