毫米波是指波長為毫米級的電磁波，通常所處頻段為30 - 300 GHz，往往也包含24 GHz 以上頻段。5G網(wǎng)絡需要毫米波來支持更高的速率和更低的時延，為各種新型應用提供通信基礎設施。相比于4G ，5G一個關(guān)鍵的提升就是能夠利用更多的頻譜資源來滿足不同種類的業(yè)務需求，其中就包括使用毫米波的頻段資源來實現(xiàn)極高帶寬和極低時延。

隨著業(yè)務對帶寬需求的不斷增加，通信頻譜不斷向更高頻譜延伸，5G毫米波具有豐富的頻率資源，是移動通信技術(shù)演進的必然方向。2020 年，5G已經(jīng)開始規(guī)模商用，整個產(chǎn)業(yè)界的目光都開始投向5G下一階段部署的關(guān)鍵技術(shù)，其中5G毫米波倍受業(yè)界關(guān)注和重視。5G毫米波具有高帶寬、低時延等突出優(yōu)勢，能夠充分釋放5G的全部潛能，從而實現(xiàn)業(yè)務體驗的提升和千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，真正實現(xiàn)“4G改變生活、5G改變社會”的愿景。毫米波和中低頻段的Sub-6GHz都有各自的技術(shù)優(yōu)勢，5G毫米波和Sub-6GHz互相配合和補充才能夠充分釋放5G的全部潛能，為變革用戶體驗和推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵賦能。

據(jù)GSMA及相關(guān)市調(diào)機構(gòu)預測，5G毫米波作為高速接入、工業(yè)自動化、醫(yī)療健康、智能交通、虛擬現(xiàn)實等方面的核心使能技術(shù)，預計將在2035 年之前對全球GDP做出5650 億美元的貢獻，占5G 總貢獻的25%;在2034年之前，預計在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟受益將達到約1040億美元，其中垂直行業(yè)領域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻總數(shù)的62%，專業(yè)服務和金融服務占12%，信息通信和貿(mào)易占10%。

5G毫米波技術(shù)的優(yōu)勢

GSMA在其《5G毫米波技術(shù)白皮書》中對這一技術(shù)的優(yōu)勢做了很好的總結(jié)，其最重要的優(yōu)勢在于頻率資源豐富、帶寬極大。5G毫米波比5G Sub-6 GHz 頻段(FR1)具有更豐富的頻譜資源(如圖3 所示)，是5G網(wǎng)絡提供千兆連接能力的主要方式。要達到5G最高速率要求，就必須使用5G毫米波。

圖1：5G毫米波頻段頻率資源豐富且?guī)挻蟆?

5G毫米波網(wǎng)絡可輕易實現(xiàn)Gbps級別的峰值吞吐率。比如在26 GHz頻段內(nèi)分配連續(xù)800MHz頻譜，可以采用四個單載波200MHz(4*200MHz)或者八個單載波100MHz(8*100MHz)實現(xiàn)載波聚合傳輸。基于3GPP標準可用的信道寬度和調(diào)制方式，結(jié)合先進的天線設計和射頻處理技術(shù)，5G毫米波系統(tǒng)可以輕松獲得數(shù) Gbps 以上的峰值數(shù)據(jù)吞吐率。目前5G毫米波已經(jīng)在部分國家和地區(qū)商用，基于Ookla SPEEDTEST最新實測結(jié)果，5G Sub-6GHz網(wǎng)絡的平均下載速率比4G LTE快5倍，而5G毫米波網(wǎng)絡的平均下載速率與5G Sub-6 GHz 相比又快了4倍，平均速率高達900Mbps，峰值速率超過2Gbps。這一結(jié)果是在400MHz 帶寬實現(xiàn)的，未來使用800MHz 帶寬將有望得到更好的結(jié)果。因此，與5G sub-6 GHz相比，5G毫米波技術(shù)對于用戶峰值速率仍有很大提升空間。

圖2：Ookla SPEEDTEST實測數(shù)據(jù)。(來源：高通)

5G毫米波的第二個優(yōu)勢是易與波束賦形技術(shù)結(jié)合。5G毫米波的頻段高、波長短，使得其在設計和部署上有空間優(yōu)勢，非常適合與波束賦形技術(shù)相結(jié)合，增強性能并降低干擾。在典型天線陣列配置下，假設基站有256個天線陣子，5G毫米波能夠獲得的理論波束賦形增益可達24dB;若終端有8根天線，增益可達9dB。例如，在進行室外覆蓋時，如果5G毫米波基站和4G LTE 基站完全共站部署，數(shù)量相等的話，5G毫米波網(wǎng)絡下行覆蓋率可以達到77%。如果稍微增加5G毫米波基站數(shù)量，下行覆蓋率可以達到95%。

5G毫米波的第三個優(yōu)勢是可實現(xiàn)極低時延。5G毫米波系統(tǒng)空口時隙長度是目前主流5G中低頻系統(tǒng)的1/4，空口時延顯著降低，是滿足5G 空口時延小于1ms 的有力保證，可實現(xiàn)5G網(wǎng)絡對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、云游戲、實時云計算等URLLC(高可靠低時延)業(yè)務的質(zhì)量承諾。例如，AR/VR業(yè)務為保證多感官協(xié)調(diào)體驗和交互能力，需要毫秒級的時延;典型的工業(yè)機器人網(wǎng)絡對于時延的要求也要達到毫秒級;產(chǎn)品線上的遠程實時控制也需要毫秒級的時延保證;而工業(yè)視覺等引入人工智能所需的大規(guī)模計算往往需要在一定距離外進行，對空口時延有亞毫秒級別的嚴格要求。

5G毫米波的第四個優(yōu)勢是可支持密集小區(qū)部署。5G毫米波系統(tǒng)可利用波束定向的特點將信號能量聚焦在特定方向來減小對其它非目標對象的干擾，保證鄰近鏈路或者鄰近小區(qū)通信質(zhì)量，很適合在大型場所如會議室、音樂會、體育館、地鐵站等人口密集區(qū)域進行部署。

5G毫米波的第五個優(yōu)勢是可進行高精度定位。5G毫米波波束窄、方向性好，有極高的空間分辨力;同時由于信號傳輸周期小、時間精度高，5G毫米波有望實現(xiàn)厘米級的定位。即使和全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)相比也有精度和速度上的優(yōu)勢，尤其在衛(wèi)星導航信號較弱的室內(nèi)環(huán)境，5G毫米波的定位能力將發(fā)揮更為重要的作用。