6GHz以下和毫米波,對於5G頻譜資源都是不可或缺的
2020-12-06 電子發燒友6GHz以下和毫米波，對於5G頻譜資源都是不可或缺的
MEMS 發表於 2020-12-02 09:48:42
從無線通信被發明的那天起，你給朋友打的每個電話，發的每條簡訊，在網上看到的每篇文章和每支視頻都被搭載在無線電波上，在空中傳輸著。
從2G到4G，移動通信都被部署在 6GHz 以下的中低頻段。這個頻段因為波長較長，穿透力和覆蓋範圍都很有優勢，也被稱為移動通信的「黃金頻段」。除了大家所熟知的手機運營商在使用以外，還有很多其它業務都擠在了這裡，非常擁擠。
現在我們迎來了5G時代，除了要繼續「榨乾」6GHz以下的頻段之外，還往上開闢了一塊無比寬廣的大陸——波長在1到10毫米之間的毫米波頻段。6GHz以下和毫米波，對於5G頻譜資源都是不可或缺的。
如果我們把電磁波頻譜比作高速公路的車道，那數據就像車一樣，在一條條信道上行駛。而在毫米波頻段的高速路上，不僅車道變多了，每條車道也寬了，數據傳輸速度自然更快了。你所聽到的8K VR、自動駕駛、大型演唱會現場連接等等典型的5G應用場景，都必須依靠毫米波的大帶寬、低時延、高容量特性才能更好地實現。
那問題來了，毫米波既然這麼好，為什麼到了2020年，我們還沒用上呢？因為它不好做呀！基站和手機的通信，就像是兩個人隔空喊話。隔得近，聲音就很清晰。但隨著距離越遠，聲音也就越弱，辨識度也會降低。
這種隨著距離增加而衰減的特性，就像是電磁波的「路徑損耗」的理論一樣。在自由空間裡，頻率越高，路徑損耗就越大。
毫米波工作在很高的頻率，所以它的傳播距離，天然地比中低頻段要短。通俗來說就是，原來能吼到的地方， 現在吼不到了。怎麼辦呢？這時候就要講到一個關鍵技術，波束成形。
2G、3G時代的基站，就像是大喇叭，無差別地向四面八方發射信號。距離太遠聽不清怎麼辦？那就大點聲咯，也就是加大發射功率。但是功率也不能無限加大吧。
於是呢就有工程師掏出了「傳聲筒」，直接把「聲波」約束到一個很窄的方向，近乎點對點地傳遞。這就是「波束成形」。
優勢是顯而易見的：首先聲音可以傳得更遠更清晰，大大降低了路徑損耗；小聲說話也能聽得見，節約了發射功率；還不用擔心旁邊路人偷聽，也就是降低了同信道用戶之間的幹擾。
聽起來很棒對不對？但是一拉進現實環境裡，問題就出現了。首先，現實環境不像自由空間，它有各種各樣的障礙物。而毫米波因為波長更短，它比中低頻段更容易受到阻擋。當人走到障礙物後面，引發非視距通信，就算用上傳聲筒，信號也過不來了。
怎麼辦呢？我們還可以利用建築的反射，讓傳聲筒「轉彎」。或者直接無縫切換到新的基站。利用波束追蹤、波束導向、波束切換技術，我們就能輕鬆實現毫米波的非視距通信。
這樣一來，無論環境多麼複雜，人怎麼移動，基站和終端之間都可以相互配合完成波束掃描配對，選出一條最優的路徑用來通信。
幾年前，在移動終端上用毫米波通信，曾被許多人認為是絕不可能實現的。而今天，市面上已經有許多一線廠商，推出了支持毫米波的商用智慧型手機，比如我們熟知的一加8 Pro。
從今年Speedtest相關數據可以看到，今年全球手機平均下行速率只有35Mbps左右；而在已經部署毫米波的地區，搭載驍龍5G毫米波解決方案的手機平均下行速率是900Mbps，峰值則達到了2Gbps。
除了手機之外，驍龍5G毫米波解決方案正支持一大批CPE、模組甚至是PC進入我們的生活。可以預見的是，在成功克服覆蓋範圍、非視距通信等幾大致命問題之後，毫米波已經離我們越來越近了。
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