雖非完美 毫米波卻是達成5G願景的關鍵

“沒有一個技術只有優點沒有缺點，毫米波也一樣。它可能不是某些應用的最好選擇，但卻可能是其他應用唯一的選擇。”高通中國區研發負責人徐晧在接受科技日報記者專訪時強調，“當我們説毫米波有這樣那樣缺點時，要看到它同時有非常多的優點，關鍵要看設計人員能不能有效解決這些技術難點，也要看實際應用中，是不是需要毫米波這些優點，是不是能夠找到比較好的應用場景利用好毫米波的這些優點。”

“作為一家以技術見長的公司，高通希望業界能夠更多地瞭解毫米波的潛力和應用。”徐晧透露，高通將在“2021世界5G大會”上介紹5G毫米波最新的測試和研究進展。

低頻資源有限毫米波商用提上日程

徐晧説：“手機之所以在沒有與任何看得見摸得着的東西相連接的情況下，還可以收到信號，就是因為自然界中存在着很多我們看不到也聽不到的電磁波信號。”徐晧介紹，毫米波是指波長為1毫米到10毫米的電磁波。從聲音到光之間，真實地存在着一大段我們平常感覺不到的頻譜，這段頻譜中有一段屬於毫米波。

波動越快，頻率越高。從頻率範圍來看，毫米波是指30GHz到300GHz之間的電磁波。5G標準同時定義了Sub-6GHz（6GHz以下頻段）和毫米波的設計。也就是説，毫米波是5G的重要組成部分。

徐晧説：“毫米波的引入帶來了技術上的巨大突破。5G以前，在3GPP的國際標準中我們從來都沒有使用過毫米波。”從世界範圍看，Sub-6頻譜資源在大部分國家都非常緊缺，包括中國。因此，大家把目光投向更高頻的頻譜。

“通信資源，就像管道送水一樣，管道越粗，流量越大。”徐晧説，“在Sub-6頻段只能用到100—200MHz的帶寬，但毫米波頻段可以用到800MHz的帶寬。等於獲得8倍以上的速度增強。這是大家對毫米波高頻頻段感興趣的原因之一。”

事實上，全世界很多國家和地區都在做5G毫米波的應用規劃。我國信息通信研究院和IMT-2020（5G）推進組正在積極組織5G毫米波相關測試。

基於技術特點釋放毫米波應用

今年2月世界移動通信大會期間，中國聯通、高通、中興通訊、華為、OPPO、紫金山實驗室等近40家產業鏈夥伴共同展示了5G毫米波賦能“冬奧”的豐富應用。

這是我國首次向公眾展現5G毫米波產業鏈發展階段性成果。2022年冬奧會也將成為我國5G毫米波首次規模部署。徐晧説：“毫米波已經完全具備了在5G標準的基礎上進行演示及商用的條件。2022年冬奧會，5G毫米波的體驗將再上一個大台階。”

徐晧強調，在思考毫米波可能的應用時，首先要基於它的技術特點來考慮，“任何一個需要大帶寬、低時延的應用，毫米波都可以被用作一種工具，對這些應用進行支持。具體到5G，我們既有Sub-6頻段的應用，又有毫米波頻段的應用，因此，當我們看一個應用時，就要考慮哪個技術更適用於這個應用場景。”

但是對高通來説，不管是Sub-6還是毫米波，都是5G可以考慮的工具或技術，高通從第一代5G芯片開始就同時支持了這兩個技術。5G毫米波和中低頻互相配合、互相補充，是達成5G最初的全部願景的關鍵所在。

徐晧表示，如果需要更多、更廣泛的覆蓋，Sub-6頻段的頻譜是好的選擇，如果希望通過5G獲取高清或高速率體驗，毫米波就是唯一的選擇。

技術挑戰能夠被克服

“技術挑戰不斷出現的同時，我們也會用各種各樣的技術來解決這些挑戰。5G毫米波也是如此。”徐晧説。

頻率越高，衰減越大，在同一個基站傳輸覆蓋的範圍就越小。這是毫米波一個比較大的挑戰。如何解決？徐晧認為：“毫米波的一個優勢可以解決這個劣勢。頻率越高，波長越短，天線體積也就越小。這意味着在同樣大小的設備上可以安裝更多的天線，通過使用波束成型的辦法讓波束越來越窄，聚焦到某一個方向而不是傳輸給所有方向，傳輸能力就會更強。因此，波束成型和大規模的天線運用，是解決毫米波覆蓋範圍問題的好方法。就像手電筒照出來的光是發散的，激光照射的光線則非常聚焦，傳得更直、更遠。”

另一個挑戰是，毫米波不大容易支持沒有直射徑的場景，有遮擋時它的衰減也很大。從徐晧的講解中得知，即使兩端之間的直連信號被擋住，反射波也可以提供足夠強的信號支持。在技術上這一挑戰能夠克服。

在很多人看來，毫米波的移動性不是很好。

徐晧介紹，高通已測試驗證，如果有比較好的天線設計和進行波束跟蹤，發射端發出的波束就會不停地追蹤接收用户，就可以保持通訊。高通在美國聖迭戈的測試中，已成功實現了用毫米波技術控制無人機。

“從1G到5G, 對頻譜的拓展就從未停止過。技術挑戰永遠都在，科學家和工程師就是來解決這些挑戰的。我們會通過各種各樣的技術創新來解決這些挑戰，從而推動科技不斷向前發展。”徐晧感慨道。