随着全球移动通信系统协会5G毫米波频段扩容落锤,业内预计工信部将很快开启毫米波在国内的规划。
中国移动已完成5G毫米波关键技术验证,当前正在进行5G毫米波系统性能及标准方案验证,计划在2022年实现5G毫米波商用部署。
1月中旬,网络通信与安全紫金山实验室在南京举行科技成果发布会,宣布完全自主可控、成本超低的大规模毫米波相控阵芯片问世。充分说明了我国关于5G网络的建设不仅注重Sub-6G方案,而且在毫米波方案上也不落下。
目前国内已批准24.75-27.5GHz和37-42.5GHz作为实验频段。基于大规模MIMO的5G毫米波技术已趋于成熟,关键技术验证已基本完成,预计在2022年左右开始商用。
什么是毫米波?
根据3GPP 38.101协议的规定,5G NR主要使用两段频率:FR1频段和FR2频段。
FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz,又叫sub 6GHz频段;FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz,人们通常叫它毫米波(mmWave)。
严格来说,毫米波(mmWave)只能指EHF频段,即频率范围是30GHz——300GHz的电磁波。
因为30GHz电磁波的波长是10毫米,300GHz电磁波的波长是1毫米(根据公式v=λf,电磁波的传播速度为光速c=3x108m/s,所以对于电磁波来说,其波长与频率之间的关系为c=λf)。24.25GHz电磁波的波长是12.37毫米,可以叫它毫米波。
但是实际上,毫米波只是个约定俗成的名称,没有哪个组织对其有过明确的定义。因此,有人认为,频率范围在20GHz(波长15毫米)——300GHz之间的电磁波都可以算毫米波。
5G方案不止毫米波这一种,另一种是sub-6GHz。来自GSMA的数据显示,全球51家运营商中,48家选择sub-6GHz,2家选择毫米波+sub-6GHz,只有一家是只有毫米波。
毫米波和sub-6GHz有什么区别呢?
毫米波技术和sub-6GHz都是3GPP规定的5G标准。二者的区别在于,Sub-6频率低,所以传播得更远,基站建设成本低,而毫米波频率高,速度更快,但是传播得近,基站建设成本要达到Sub-6的十倍左右。
sub-6GHz指的是低于6GHz的频段,其中包括800MHz、900MHz、1.8GHz、2.1GHz、2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz。它是目前移动通信的黄金频段,支持中高速移动,传输损耗较少,支持非视距无线通信(NLOS)。
而毫米波的频段在28GHz、36GHz、60GHz等。sub-6GHz所具备的特性,它都没有,主要用于固定的无线通信。
如果想要发挥5G**的性能,毫米波是必不可少的技术。30GHz以上有丰富的频谱资源,按照换算关系,1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,毫米波的频谱资源是数量级的提升。在未来,毫米波可能会取代sub-6GHz,成为**的5G方案。
现在还没有开发毫米波主的原因有两点,一是商业需求并不大,二是整体产业链技术不成熟,使用成本高。
从2G、3G、4G到5G,频段都有一个逐渐增加变高的现象。随着频率的增加,频带也逐渐加宽。5G的到来将加速毫米波的开发过程,5G所需的大带宽动辄100M以上,运营商有连续100M频宽是开展5G的基本要求。
看看国内运营商的频谱分配情况:
中国移动:
中国联通:
中国电信:
可以看出我国的三大运营商最少都有100M连续带宽资源来开展5G,反观之,4G时代三大运营商的频谱资源并不是连续的,而且带宽资源还有不到100M的。
无线通信的**信号带宽大约是载波频率的5%左右,4G网络均在sub 6GHz频段,可用**带宽是100MHz,数据传输速率不超过1Gbps。而在毫米波频段,可用带宽大大增加,数据传输速率也成倍上升,加之新材料、新技术和新工艺的提升,毫米波在5G时代终于要迎来大规模应用。
5G时代选择使用毫米波频段,速度就好比单车道升级为十车道,宽带卫星通信技术则可以借助低轨卫星,将信号覆盖到世界各个角落,上天下海进沙漠都没有信号盲点,同时基于毫米波的6G也是未来科技竞争制高点。
sub-6G + 毫米波的方式,从性能上来说无疑是**的,有可能会增加投资,但也不是一定的,如果合理规划,整体效能提高了,不仅可以增加应用,还可能会节省投资。
毫米波,在中国一定会有很好的前景!
