随着5G的发展以及行业应用的拓展,通信频段正在向毫米波方向发展
5g已经开始规模商用，5g下一个阶段的关键技术也开始引起人们的关注。毫米波由于其高带宽、低时延等多方面优势，能够释放5g关键潜能，从而实现业务体验的革命性提升和助力千行百业的数字化转型。
gsma预测，毫米波作为高速接入工业自动化、医疗健康、智能交通、虚拟现实等方面的核心使能技术，将在2035年之前对全球gdp作出6560亿美元的贡献，占5g总贡献的25%。如今毫米波产业进展已成人们关注的焦点。
全球已有22家运营商部署毫米波
随着5g的发展以及行业应用的拓展，通信频段正在向毫米波方向发展，毫米波最大的优势是频段资源丰富，带宽能达到400mhz甚至800mhz，传输速度达到10gbit/s。频率高，天线尺寸小，因此终端可以集成更多的天线，形成更窄的波束。毫米波基站和支持毫米波的手机都能利用载波聚合或波束聚合实现高速数据传输，在减少干扰的同时支持密集的空间复用。
5g部署基于两大类频段：一是6ghz以下频段，二是毫米波频段。itu已经为毫米波的发展规划了相关频段。2019年11月，国际电联世界无线电通信会议（wrc-19）为5g确定了更多的频段，包括24.25~27.5ghz、37~43.5ghz、45.5~47ghz、47.2~48.2ghz和66~71ghz。目前毫米波部署主要在北美、欧洲、亚洲和澳大利亚进行。根据2020年8月的数据，目前已经有22家运营商在全球范围内部署了毫米波5g系统，美国、日本和韩国重点在28ghz频段部署了商用网络，同时美国还在考虑26ghz商业化的情况。
中国联通研究院无线技术研究部副主任李福昌表示，总体来看毫米波可以应用于三大类场景。第一类是基于网络的数据热点场景，这种场景对网络的流量需求较大，如交通枢纽、机场、广场、体育场、步行街等。在这种场景中通过部署毫米波形成网络的高通量层，来解决网络的容量问题。第二类是智慧园区场景，毫米波可以与ai技术结合，叠加丰富的智能业务，提供大容量、高速率、本地化园区的解决方案，为园区专网提供服务。第三类是固定无线宽带接入，可以通过毫米波做一些宽带接入的服务。另外中国联通作为奥运会合作伙伴，致力于打造大带宽无线奥运场馆。
r17版本将适配更多毫米波场景
毫米波在标准方面进展顺利。3gpp r15版本就将毫米波纳入到工作范畴之内。在r15阶段，就针对毫米波在内的5g nr给出基本的功能版本，r16版本进行了优化，r17版本做了进一步的增强。
面向毫米波，3gpp制定了以大规模多天线技术为基础的解决方案，还制订了相关的系统信息设计等，并且定义了基于管理的相关功能，如天线端口的qcr设计、基于波束失败的恢复机制等，这些技术可以满足毫米波的基本部署需求。中国移动研究院无线技术研究所副主任李男表示，在r16的标准化工作中，3gpp重点提升了毫米波系统的工作效率，降低毫米波通信的时延和开销。例如，在r15标准化阶段，毫米波的配置大部分基于rc配置，周期相对较长，时延较大。而在r16标准化的过程中，针对这一问题引入默认配置，这样能够让毫米波在工作的时候，更快速地完成相关配置，获得更好的性能。
r17版本对毫米波性能进行了进一步增强，可适配更多的场景。针对中高速移动（如30km/h）的场景引入新的波束机制，从而实现控制信道切换，更快速地满足系统工作的需求，实现更高通信速率。据了解，3gpp将在r17版本及未来版本中引入更多支持毫米波的5g nr增强特性，例如优化iab支持分布式部署，这项增强特性能够帮助引入全双工运行和移动中继（例如汽车），以提升容量、覆盖和服务质量。r17版本及未来版本还将引入优化的网络覆盖和波束管理，减少系统开销、增强性能、提高网络覆盖能力。
在r17及未来版本中，毫米波频谱将得到进一步扩展，支持从52.6ghz到71ghz频段以及免许可频段，这将极大拓宽频谱的利用范围。未来版本还将支持embb之外的全新用例，将毫米波扩展至urllc和工业物联网用例，同时还将支持增强定位技术，为广泛用例提供定位性能增强，实现厘米级定位精度。
芯片、终端、模组蓄势待发
为了进一步推动毫米波技术发展，毫米波产业链企业已开始了研发工作。高通已经克服了毫米波在技术和商业化方面的诸多障碍，不仅能提供毫米波调制解调器，还能提供端到端的系统设计，在很多关键技术方面都建立了的原型系统。高通公司工程技术高级总监骆涛表示，高通已经推出了毫米波模组，实现了在非常紧凑的尺寸中集成天线、射频前端、收发器，一部手机可以集成多个毫米波模组，这不仅能满足智能手机紧凑纤薄的设计需求，还能满足智能手机的低功耗需求并实现性能最大化。
在芯片模组具备以后，终端厂商也要解决把毫米波装进智能手机的问题。如果把毫米波放到手机里面，会遇到三方面挑战：一是路损比较高，覆盖范围受限；二是如果采用传统的天线和芯片分离方式，会导致很低的效率以及严重的发热；三是毫米波很容易被物体遮挡，特别是手机设计还要考虑手或者人体的遮挡。在各方的努力下，毫米波手机已经成为现实。“一加毫米波版手机4月29号在北美上市，这是一款很轻薄的旗舰级，厚度只有8毫米，硬件支持2×2 mimo。”一加手机高级无线工程师钟永卫讲道。一加手机已经与爱立信的商用基站配合，率先完成了2020年imt-2020毫米波终端测试。
毫米波发展未来可期
事实上，随着5g的演进，毫米波还将获得更强的能力，支持更多应用场景。爱立信（中国）高级标准化经理王卫表示，5g目前仅处于初始阶段，r17将引入低复杂度、高可靠的5g nr产品，助力毫米波扩展至全新的终端类型，带来卓越速度和无限容量的增强体验。r17将赋能更多全新服务，充分利用全新频谱资源，全方位释放5g毫米波潜能。
毫米波网络也即将就绪，中国移动专家认为，毫米波会在2022年具备可以规模商用的能力，希望届时能够以sa架构为基础部署毫米波网络，同时针对毫米波技术发展的瓶颈问题，包括室外覆盖室内以及碰到遮挡之后信号的剧烈变化，进行组网方面的新技术和实现方案的研究和探索。
毫米波应用也处在不断的发展过程中。中兴通讯无线产品规划总工王建利认为，在2019—2020年，毫米波应用以fwa为主。到2021年，随着冬奥会的举办，毫米波embb应用会得到发展和推广。到2022年，随着r16版本和r17版本标准的引入，毫米波会在工业互联网以及更多企业应用中发挥更大的作用。可以期待，在毫米波规模化商用后，5g的潜力将得到充分释放。
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中国联通研究院无线技术研究部副主任李福昌表示，总体来看毫米波可以应用于三大类场景。第一类是基于网络的数据热点场景，这种场景对网络的流量需求较大，如交通枢纽、机场、广场、体育场、步行街等。在这种场景中通过部署毫米波形成网络的高通量层，来解决网络的容量问题。第二类是智慧园区场景，毫米波可以与ai技术结合，叠加丰富的智能业务，提供大容量、高速率、本地化园区的解决方案，为园区专网提供服务。第三类是固定无线宽带接入，可以通过毫米波做一些宽带接入的服务。另外中国联通作为奥运会合作伙伴，致力于打造大带宽无线奥运场馆。
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面向毫米波，3gpp制定了以大规模多天线技术为基础的解决方案，还制订了相关的系统信息设计等，并且定义了基于管理的相关功能，如天线端口的qcr设计、基于波束失败的恢复机制等，这些技术可以满足毫米波的基本部署需求。中国移动研究院无线技术研究所副主任李男表示，在r16的标准化工作中，3gpp重点提升了毫米波系统的工作效率，降低毫米波通信的时延和开销。例如，在r15标准化阶段，毫米波的配置大部分基于rc配置，周期相对较长，时延较大。而在r16标准化的过程中，针对这一问题引入默认配置，这样能够让毫米波在工作的时候，更快速地完成相关配置，获得更好的性能。
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