首个5G手机通话拨通了！这背后涉及一个关键技术您了解吗

　　2019年3月30日中国移动集团与上海市政府共同宣布上海成为全国首个中国移动5G试商用城市，工作人员现场拨通了首个5G手机对话。5G时代正在向我们走来了，5G相比以往4G的优势有很多，它为何能实现传输速率10倍甚至100倍的提高？其实这背后涉及一个关键技术。

　　这背后涉及一个关键技术就是毫米波，毫米波，波长在1到10毫米之间的电磁波，通常对应于30GHz至300GHz之间的无线电频谱。毫米波的最大特点是频率很高，但是，在30－300GHz之间也不是所有频段都可以随意使用的，因为有些频段效能比较差，所以目前很难被使用。3GPP协议38．101－2Table5．2－1中，为5GNRFR2波段定义了3段频率，分别是：

　　n257（26．5GHz～29．5GHz）；

　　n258（24．25GHz～27．5GHz）；

　　n260（37GHz～40GHz）；

　　它们都使用TDD制式。美国FCC则建议5GNR使用24－25GHz（24．25－24．45／24．75－25．25GHz）、32GHz（31．8－33．4GHz）、42GHz（42－42．5GHz）、48GHz（47．2－50．2GHz）、51GHz（50．4－52．6GHz）、70GHz（71－76GHz）和80GHz（81－86GHz）这几个频段。例如Verizon和AT＆T已经将目光瞄准了28GHz和39GHz频谱的很大一部分，芯片巨头高通在16年推出的第一款5G调制解调器骁龙X50也支持28GHz频段的5G运行。

　　毫米波还有一个特点，就是传输质量高。这主要是由于它的频率非常高，所以毫米波通信基本上没有什么干扰源，电磁频谱极为干净，信道非常稳定可靠。

　　另外毫米波的安全性也比较高，因为毫米波在大气中传播受氧、水气和降雨的吸收衰减很大，点对点的直通距离很短，超过距离信号就会很微弱，这增加了被窃听和干扰的难度。刚才说到毫米波波束窄，副瓣低，这也让它很难被截获。

　　毫米波可以极大提升无线通信传输速率，这已经足够诱人，并且还有这些附带的优势，那么为什么这么多年一直没有被商用在手机通信领域中呢？这是因为，毫米波也有一些天然的缺陷，所谓硬币的两面，同样的特性，有优势，也有不足，这些不足很多年来令人们对毫米波的商用“望洋兴叹”。

　　毫米波最主要的不足，就是传输性能比较差，这体现在三个方面：

　　第一是这些频谱传得不太远，比如在全向发射时，这些频谱的能量发散比较快，容易衰弱，无法传播到很远；

　　第二是绕射能力差，容易被楼宇、人体等阻挡、反射和折射，这很容易理解，想一个极端的例子，可见光，可见光的波长比毫米波更短，频率更高，它就很难穿过大部分物体；

　　第三是毫米波还受限于很多空间因素，其中一个主要因素就是水分子对于这些频谱的吸收程度很高，比如这些频谱在下雨时、穿过树叶、穿过人体时，它们衰弱非常快。

　　还有一个原因是，生产能工作于毫米波频段的亚微米尺寸的集成电路元件在过去一直比较困难，需要比较大的金钱投入，这样阻碍了它的商用。

　　事实上，毫米波在未来的应用场景可能超出想象。首先，毫米波的特性决定了它可以主要被应用在大带宽、高容量的场景，面向高频段的eMBB场景，可用于人口密度大、网络容量需求大的热点区域。

　　首先，毫米波很适合在大型场馆如音乐会、体育馆等人口密集区域进行部署，可以带来数千兆比特的速率以及低时延和无限容量的体验，以往在万人体育场观看演出时手机信号几乎为零、上不了网的情况不会再有，可以为观众带来独有的个性化体验。

　　另外，毫米波还可用于固定无线宽带接入业务，满足典型如4K、8K电视的传输需求，满足市郊居民区的视频需求，一个典型的场景是家里购买一台CPE设备部署无线网络，然后即可通过电视联网观看高达8K的超高清视频，当然，前提是你有足够的流量。

　　未来，毫米波还可在汽车联网领域有很重要的应用，它可为联网汽车通信提供所需的更高数据传输速率与准确度，同时提高雷达作业的分辨率，实现更精准的驾驶安全辅助。

　　毫米波还有一个重要的应用领域，就是军事。其实毫米波在军事领域目前已经有应用，其丰富的频率资源不仅是宽带通信的重要手段，还提供了另一条抗干扰、抗截获的有效途径。不过这一点距离我们普通消费者就比较远了。

　　5G也可以被称为“扩展到毫米波的增强型4G”或者“扩展到毫米波的增强型LTE”。5G将至，频谱资源就像市中心的房子一样捉襟见肘，毫米波就像一块新大陆一样，给移动用户和移动运营商提供了“无穷无尽”的频率资源。

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