毫米波(mmWave)正在成为5G时代的热门词汇。几年前，毫米波还只是实验室阶段的小众技术，如今，毫米波已经成为全球运营商都在研究和试点的热门技术。
根据3GPP协议规定，5G网络主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz~6GHz，又称Sub-6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz~52.6GHz，通常被称为毫米波。如果说低频段是5G的基础覆盖网络，那么毫米波就是5G重要的热点补盲技术。毫米波将与Sub-6GHz技术相辅相成，共同释放5G的全部潜能。
5G在传输速率上应当实现比4G快十倍以上，即5G的传输速率可实现1Gb/s。无线传输增加传输速率大体上有两种方法，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。
相对于提高频谱利用率，增加频谱带宽的方法显得更简单直接。现在常用的5GHz以下的频段已经非常拥挤，为了寻找新的频谱资源，各大厂商想到的方法就是使用毫米波技术。
毫米波的定义
微波波段包括：分米波，厘米波，毫米波和亚毫米波。
其中，毫米波（millimeterwave），通常指频段在30~300GHz，相应波长为1~10mm的电磁波，它的工作频率介于微波与远红外波之间，因此兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。
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毫米波具备多项优势
与6GHz以下频段相比，毫米波具有频谱丰富、时延小等优势。
张俪表示：
“
第一，毫米波频谱资源丰富，载波带宽可达400MHz/800MHz，无线传输速率可达10Gbit/s以上。
第二，毫米波波束窄、方向性好，有较高的空间分辨力。
第三，毫米波波长短、天线尺寸小，大规模阵列的小型化、轻量化更易于实现。
第四，毫米波子载波间隔大，单SLOT周期（120kHz）是低频Sub-6G（30kHz）的1/4，空口时延降低，可满足行业需求。
第五，毫米波室内外隔离好，更有利于室内外使用不同帧结构时消除室内外干扰。
毫米波最大的特点是大带宽。
在张俪看来：
相较6GHz以下频段，毫米波可提供更高的用户体验速率，可满足公网及行业用户超大容量并发的业务需求，进一步提升5G网络能力。
考虑到毫米波频段损耗大，穿透和绕射能力差，易受外界环境影响，覆盖距离受限，适用于反射径丰富及空旷少隔离的区域，一般被用于容量层的补充、热点覆盖及固定无线接入等多类场景。
“但我们仍需看到，毫米波频段传播损耗大、覆盖能力偏弱，因此连续覆盖难度大，应用场景受限。”张俪强调，这会导致毫米波网络建设对基站产品技术要求较高，在目前尚未形成规模的情况下，设备及整体建网成本高。
总体来看，不论是运营商的毫米波组网方案，还是设备厂商的成本控制都会面临更大挑战。
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全球5G毫米波研究如火如荼
由于毫米波具备大带宽、低时延等技术优势，目前电信运营商对毫米波定位较为清晰，即应用于公网业务热点及高流量、低时延需求的高价值行业网。
在张俪看来，美国由于5G初期无6GHz以下频谱规划，先行以毫米波发展FWA（固定接入）业务为主，随后提供eMBB业务，但部署规模有限，覆盖连续性有待优化。日韩、欧洲等区域正在规划商业应用。
各国以应用需求为导向，表现出区域性特征，部署策略多种多样。国内也正在积极开展毫米波频谱规划及技术研究工作，为后续网络建设做准备。
张俪表示，WRC-19大会为IMT划分了17.25GHz频段，我国涵盖了26GHz频段和40GHz频段，共9.75GHz带宽频率，目前国内研究的重点是26GHz（24.75GHz～27.5GHz）。
张俪表示：
目前3GPP已经完成了Rel-15、Rel-16两个版本的协议制定工作，并在进行Rel-17的标准化制定工作。
其中Rel-15的毫米波系统完成了基本功能的定义，包括基于多波束的同步与接入机制，天线端口的准共址映射关系、层一的RSRP测量与上报、波束失败恢复等与毫米波波束管理和传输相关的技术。
在Rel-16中，针对毫米波的系统配置进行了降低时延与开销的优化工作，在Rel-17中针对移动性、更多场景以及更高频段正在展开研究工作。具体的商用时间、商用版本和各国的频率分配策略、时间相关，需要参考各个地区的政策法规而定。
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毫米波的成熟尚需时间
张俪认为，毫米波在技术方案、电性能指标、产品成熟度、成本等方面有待逐步优化。在芯片方面，5G毫米波国产芯片的量产能力有待验证，目前主要集中于高校及研究所开发，亟待推动国内产业链成熟。
在基站设备方面，毫米波应用技术和成熟度不高，设备成本目前偏高，不利于市场推广，有待进一步研究降本方案；在终端设备方面，支持毫米波的终端种类和数量仍需丰富；在测试方案方面，毫米波的基站测试技术与6GHz以下频段存在较大差异，部分性能、指标和可靠性测试方案还需进一步完善。
中国移动积极推动毫米波技术的成熟，配合工信部开展了一系列室外站+商用终端（智能手机及CPE）的端到端测试，测试涵盖直射径覆盖能力、穿透能力、速率时延等多类指标。
此外，中国移动结合试点及测试，同步深入研究了毫米波室外传播模型及波束赋形方案，对比分析多种基站硬件架构，并调研国内外芯片及设备产业能力，为后续网络建设进行了充分的技术积累。
编辑 | 陈静岚
校对 | 钟妙莉
审核 | 黄晓明
来源 | 通信世界网
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