毫米波，距离我们还有多远？（一）

根据预测，到今年年底，国内5G基站的数量将可能达到70万个。

就在5G建设如火如荼的同时，随着R16版本的冻结，人们逐渐将关注目光放在5G下一阶段关键技术上。这其中，就包括号称5G杀手锏的毫米波技术。

我们知道，3GPP定义的5G无线电频段范围有2个，分别为FR1频段和FR2频段。

早期的时候，FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又叫 Sub-6 GHz频段。

后来，FR1被3GPP改为410-7125MHz

但Sub-6的称呼习惯被保留下来

而FR2频段的频率范围，是24.25GHz-52.6GHz。

因为FR2频段中，多数频率的波长小于10毫米，所以FR2也被称为“毫米波（mmWave）”频段。

2019年，国际电联世界无线电通信大会 (WRC-19) 期间，各国代表经过激烈讨论，确认了5G毫米波的法定频谱范围：

全球范围内，将24.25GHz-27.5GHz、37GHz-43.5GHz、66GHz-71GHz频段，标识用于5G及国际移动通信系统（IMT）未来发展。45.5GHz-47GHz、47.2GHz-48.2GHz频段，可以在部分国家地区用于5G及IMT。

ITU批准的毫米波频段

频谱资源的确定，极大地鼓舞了产业界对毫米波的信心，刺激了毫米波技术的发展。

▉ 毫米波的发展现状

目前，全球已有超过120家运营商正在投资毫米波。

根据2020年8月份的最新数据，目前全球范围内已经有22家运营商部署了毫米波5G系统。其中，进展最快的，是包括美国在内的北美地区。

众所周知，美国因为Sub-6频段资源极其紧缺（大量被军方占用），所以将毫米波频段作为5G先行部署的主要频段。具体来说，是28GHz和24GHz频段（26GHz也在考虑中，37/39/47GHz频段拍卖已完成）。之后，美国也进行了Sub-6GHz频谱拍卖。

紧随其后的是日本和韩国。他们将毫米波用于重点区域的覆盖，所使用的频段也是28GHz为主。

再往后是欧洲和澳洲。

意大利已经进行了毫米波频谱资源的拍卖，德国和英国正在计划之中。他们的使用频段，主要集中在26GHz频段（24.25-27.5GHz）。

澳大利亚的话，主要是在26GHz、40GHz和32GHz，频谱拍卖的计划已经正式宣布。

相比之下，我们中国的毫米波商用计划相对并不是很急迫，目前还处于研究和测试阶段，频段资源也没有进行正式分配。

主要原因，正如前面所说，是因为我们的Sub-6频段资源相对较为充裕（我们是少数可以在Sub-6频段连续分配100MHz频率资源的国家），所以对毫米波的需求并不像美国那么迫切。

当然了，不急并不代表不上。

目前国内关于毫米波的测试早已启动，正在紧锣密鼓地进行之中。据中国移动专家介绍，外场测试的结果跟理论分析数值比较吻合，有效提升了行业对毫米波的信心。

中国毫米波测试进展（图片来自中国移动）

政策方面，工信部之前就有明确发文，要求：“适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划”，“组织开展毫米波设备和性能测试，为5G毫米波技术商用做好储备”。（《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》，2020-3-24）

三大运营商也都有各自的毫米波商用计划时间表。例如中国移动的专家就透露，将在2022年具备毫米波的规模商用能力。中国联通则表示，将在2021年6月完成冬奥场馆设备部署和毫米波应用产品体验部署，在2022年北京冬奥会进行毫米波技术的展示和应用。

▉ 毫米波的优缺点

如果说美国使用毫米波是被逼无奈，那么为什么我们也一定要去折腾毫米波呢？

说白了，还是和毫米波的特点有关。

毫米波最大的特点，就是频段资源丰富。相比于Sub-6频段分配资源时只能5MHz、10MHz、20MHz这样挤牙膏（能有100MHz要感动到哭），毫米波可以轻松分配100MHz以上的带宽资源，甚至达到400MHz或800MHz。

基于如此充沛的频率带宽资源，毫米波5G的无线传输速度可以轻松超过Sub-6数倍。

之前我们看到过国内很多人对5G进行测速，基本上就是1Gbps左右。毫米波的话，根据前文提到的中国移动外场测试结果，小区峰值速率达到了14.7Gbps（基于800MHz频谱带宽）。

香不香？

除了高速率之外，毫米波的大带宽还能带来更低的空口时延，有利于高可靠、低时延业务的部署。

毫米波频率高、波长短，因此，天线的尺寸更小（天线尺寸和波长成正比）。相同体积下，可以集成更多的天线，可以形成更窄的波束，拥有非常高的空间分辨率。

毫米波还支持厘米级的定位，尤其是室内环境中，非常好用。

毫米波有非常明显的优势，也有非常明显的劣势，那就是覆盖能力。

毫米波的覆盖能力是出了名的差。工作频段高，绕射能力差。相同条件下，穿透损耗也高，信号极容易受到遮挡阻断。

有测试数据显示，混凝土墙体对毫米波的损耗可能高达60~109dB。这就意味着，毫米波几乎不具备穿墙的能力。想要通过室外宏站覆盖室内，几乎不可能。

玻璃同样也是毫米波的天敌，会带来明显的损耗。即便是人体或树木，都会对毫米波造成显著影响。

所以，如何对毫米波进行合理部署，如何提高毫米波的覆盖能力，是毫米波成功实现商业落地的前提条件。

▉ 毫米波的覆盖提升

目前来看，提升毫米波覆盖的主要方式和思路包括：

一、直接提升发射功率，例如EIRS（等效全向辐射功率），进而提升覆盖范围。

二、采用阵列天线（毫米波的必然选择），合理利用波束赋形和波束管理，宽波束适合增加覆盖面积，窄波束适合增加覆盖距离，两者进行平衡。

三、引入恒介电常数透镜天线（如龙勃透镜天线），获得更高的天线增益。

四、采用反射板等装置，通过增加反射路径，减少覆盖盲区。

五、引入碳化硅、氮化镓等新材料技术，增加功率和性能。

六、采用高低频混合组网，弥补高频覆盖的弱点，同时发挥高频大流量的优点。

七、采用MTRP、IAB等技术，优化链路路由，改善信号覆盖，增强信号鲁棒性（健壮性）。

MTRP：让手机终端可以同时接收两个基站的信号。当一个发生遮挡，不会影响另外一个信号的传输。

随着技术的不断演进，目前毫米波在室外视距（LOS）传播已经可以达到1-2公里，非视距的话，整体覆盖在100-200米之间（基站EIRP＞60dBm）。

上个月，高通、Casa Systems和爱立信在澳大利亚成功完成了全球首次增程毫米波5G NR数据呼叫，实现了迄今距离最远（3.8公里）的连接，展现毫米波技术的强大远程传输能力。

总而言之，在各项技术的加持下，毫米波的覆盖能力正在不断改善，只要部署合理，完全可以商用落地。