毫米波是指波長(zhǎng)在毫米數(shù)量級(jí)的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。根據(jù)通信原理，無(wú)線(xiàn)通信的最大信號(hào)帶寬大約是載波頻率的5％左右，因此載波頻率越高，可實(shí)現(xiàn)的信號(hào)帶寬也就越大。在毫米波頻段中，28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望被5G使用的兩個(gè)頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1GHz，而60GHz頻段每個(gè)信道的可用信號(hào)帶寬則到了2GHz。
相較而言，4G－LTE頻段的最高頻率載波在2GHz左右，可用頻譜帶寬只有區(qū)區(qū)100MHz。因此，如果使用毫米波頻段進(jìn)行傳輸，頻譜帶寬至少是4G傳輸?shù)?0倍，傳輸速率也會(huì)得到巨大提升。
在4G時(shí)代，智能手機(jī)橫空出世，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲得快速發(fā)展，促進(jìn)了通訊技術(shù)的快速革新。僅僅在數(shù)年間，通信數(shù)據(jù)的傳輸速率得到飛躍性增長(zhǎng)，廣大用戶(hù)得以享受高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前，針對(duì)4G、5G 的議題熱度始終居高不下，并躍居產(chǎn)學(xué)研等單位的研究主題。隨著智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、AR／VR等新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的興起，5G的未來(lái)有了更大的發(fā)揮空間。
哪些企業(yè)在研究毫米波？
2015年2月，三星通過(guò)執(zhí)行信道測(cè)量，發(fā)現(xiàn)28GHz頻率可用于手機(jī)通信。隨后，眾多電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商們紛紛針對(duì)不同頻率波段展開(kāi)聯(lián)合測(cè)試，并不斷取得突破。現(xiàn)代芯片制造技術(shù)已經(jīng)大幅降低了毫米波設(shè)備的成本。因此，采用毫米波所面臨的挑戰(zhàn)，主要在于這些頻譜并未經(jīng)完整研究，仍有尚未解決的技術(shù)問(wèn)題。
華為是全球5G技術(shù)的忠實(shí)推動(dòng)者，對(duì)于毫米波技術(shù)，它們也是非常看好。2017年，華為和新加坡運(yùn)營(yíng)商M1合作的運(yùn)營(yíng)中心，利用先進(jìn)的毫米波技術(shù)進(jìn)行5G測(cè)試，這個(gè)技術(shù)是在E頻帶的73GHz頻帶上進(jìn)行的，以驗(yàn)證5G在高頻帶的性能，在當(dāng)時(shí)達(dá)到了35Gbps的峰值吞吐量，是新加坡新一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)的最高數(shù)據(jù)速度。據(jù)悉，該測(cè)試是在原型Cat 14設(shè)備上進(jìn)行的，涉及了四種先進(jìn)的移動(dòng)載波技術(shù)集成技術(shù)，包括三頻帶載波聚合、多輸入多輸出、高階調(diào)制256和雙波段上行鏈路載波聚合。
愛(ài)立信作為全球知名的老牌通訊巨頭，在2017年愛(ài)世界移動(dòng)通信大會(huì)上，它們?cè)跁?huì)上展示了運(yùn)行于28GHz頻段的毫米波5G技術(shù)。高頻28GHz技術(shù)是5G技術(shù)的基礎(chǔ)，愛(ài)立信在美國(guó)進(jìn)已經(jīng)完成28GHz頻段的測(cè)試，之前它們和IBM共同推出了一款28GHz天線(xiàn)，愛(ài)立信還和芯片巨頭英特爾強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合進(jìn)行28GHz的空口測(cè)試。據(jù)業(yè)內(nèi)人士對(duì)筆者透露，高通驍龍X50的5G調(diào)制解調(diào)器離不開(kāi)愛(ài)立信和高通共同研發(fā)的39GHz毫米波技術(shù)，毫米波對(duì)5G產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)功不可沒(méi)。
2017年10月，富士通實(shí)驗(yàn)室宣布開(kāi)發(fā)用于小型基站的毫米波移相器，能提供5G所需的10Gbps連接速度，同時(shí)保持較低功耗。富士通表示，其新型移相器通過(guò)將開(kāi)關(guān)電路與差分放大器結(jié)合從而減少所需的功率放大器數(shù)量；新毫米波電路的使用也限制了電路的電損耗。據(jù)悉，這種有效的微型5G基站可以部署在人口密度較高地區(qū)，包括火車(chē)站和體育館等場(chǎng)所。
作為一家全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體技術(shù)企業(yè)，德州儀器曾在2018推出了60－GHz毫米波傳感器，據(jù)悉，這款傳感器克服了與射頻設(shè)計(jì)相關(guān)的傳統(tǒng)挑戰(zhàn)，體積非常小，也能為客戶(hù)降低成本，提供高達(dá)4GHz的超寬帶寬。德州儀器的毫米波傳感器能在單芯片上集成精確的傳感和實(shí)時(shí)決策以及處理，可以在復(fù)雜的環(huán)境下檢測(cè)物體的速度、角度和距離，也能提供高級(jí)算法的片上處理功能。客戶(hù)通過(guò)這個(gè)毫米波傳感器，能讓機(jī)器實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)集與片上處理功能，減少工廠在自動(dòng)化設(shè)計(jì)和運(yùn)作時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)。
國(guó)內(nèi)數(shù)一數(shù)二的芯片廠商近日也在毫米波技術(shù)上取得了進(jìn)步和突破，紫光展銳如今已經(jīng)宣布完成了5G的關(guān)鍵測(cè)試，采用紫光展銳5G毫米波終端原型樣機(jī)和KEYSIGHT TECHNOLOGIES N9040B UXA信號(hào)分析儀，完成了26GHz 頻段5G毫米波關(guān)鍵功能和性能的測(cè)試。據(jù)了解，紫光展銳5G毫米波終端樣機(jī)主要包含基帶、中頻、相控陣部分，支持26GHz毫米波頻段，400MHz帶寬，具備高性能、多元可重配置等特征，可以滿(mǎn)足5G 毫米波場(chǎng)景下對(duì)大帶寬、高頻率、高速率等的驗(yàn)證需求。
毫米波技術(shù)被全球眾多國(guó)家看重，也取得了很快的發(fā)展速度。我國(guó)5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)基本保持一致，24.75－27.5GHz、37－42.5GHz波段很容易可以與國(guó)外形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)鏈，更容易實(shí)現(xiàn)全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而降低5G毫米波的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。