Animating 5G: Millimeter Wave
來源：PChome电脑之家
5G 網路會帶來眾多全新的體驗，對於我們大眾來說，5G最能夠吸引我們的元素，還得說是是超越 4G 數倍的網路速度了。
5G 能夠有著數倍乃至數十倍，4G LTE的網路速度，離不開背後所使用的各種新技術與新標準，毫米波技術的使用，無疑就是其中的最關鍵一環。
毫米波是什麼
毫米波究竟是個什麼東西？其實我們翻翻高中物理課本就能清楚，其本質上就是一種高頻電磁波，它是波長 1-10 毫米的電磁波，通常來說就是頻率在 30GHz - 300GHz 之間的電磁波。是 5G 通訊中所使用的主要頻段之一。
5G通訊中主要使用兩個通訊頻段，Sub-6GHz 為低頻頻段，它主要使用 6GHz 以下頻段進行通訊。毫米波頻段則使用 24GHz-100GHz 的高頻毫米波進行通訊。目前 5G 對於毫米波的利用，大多集中在 24GHz/28GHz/39GHz/60GHz 幾個頻段之中。
毫米波的簡單介紹到此為止。回到最初的問題，網路速度的提升，跟毫米波有什麼關係？這裡我們不需要提及，那些生澀難懂技術，只要舉個例子，幾分鐘就能理解。
網路通訊速度的根本，其實就是單位時間內，所能接收到的數據多少。通訊基地台與手機，就好比兩個物流站點之間，進行貨物的傳輸，貨物就是需要傳輸的數據，連接兩個站點之間的，正是我們通訊所使用的電磁波，它就好比一條高速公路一般；相互之間的數據傳輸，則如同一輛輛卡車中的貨物。
想要將全部的貨物運送到另一端，我們可以加大卡車的容量，讓其可以一次運送更多的貨物，從而在在卡車速度，被固定的情況下(電磁波傳輸速度固定為光速)，在更短的時間內，將貨物運送完畢。簡單來說就是提高通訊電磁波中，可以承載的數據量，來提高通訊效率，來加快網路速率。
比如目前使用的 256-QAM，就是基於這樣的原理，來提高網路速率的，但這種做法具有一定的局限性。它並非能夠無限制的提升效率，這種方法一是會造成射頻信號的功耗增加，另一方面也會讓其更容易受到噪聲的干擾，造成解碼時的錯誤。
換成卡車的概念則更容易理解，一輛卡車的體積有限，你無論如何，也不能將其打造成火車。
換成卡車的概念則更容易理解，一輛卡車的體積有限，你無論如何，也不能將其打造成火車。
另一種方式則是提高車道，讓能夠同行的卡車數量增加，這也就是提高頻寬，來實現更快的網路速率。這其實也不難理解，車道越多，單位時間內通行的卡車數量也就越多，也就是單位時間內，能夠接收到的數據越多，反應在網速上，無疑就是更快的速度了。
好了，接下來就是關於毫米波的問題了。透過以上的分析，我們不難得出結論，提高網路速率最簡單粗暴的方式，就是加強頻寬。根據通訊方面的原理，通訊信號頻率與其最大頻寬是呈正比的，其大概是頻率的5%，以28GHz 毫米波為例，其理論最大頻寬就有 1.4GHz，比起目前 4G LTE 所使用的 800Mhz-2600MHz 信號 100Mhz 左右的頻寬相比，先天性就有著十倍以上的頻寬差距。
毫米波單載波就能達到 100MHz 頻寬
載波聚合技術也能夠提高頻寬，它能夠將多個載波，整合在一起，來實現更高的系統頻寬。但是載波聚合的使用，也是受到頻譜資源的限制的，在目前的 4G LTE 頻譜資源上，頻譜資源十分稀缺，頻譜資源最豐富的對岸中國移動，也只有130MHz的頻譜資源。相比較之下，毫米波的頻譜資源十分豐富，能夠被分配給營運商的頻段極為廣闊，甚至可以分配出諸多連續的優質頻段。
頻寬高、資源好、速度快，這就是毫米波的優勢所在，也是 5G 為何要使用毫米波，作為載體的根本原因所在。目前毫米波技術已經表現得比較成熟了，高通方面就曾經為我們進行了這方面的展示，其透過利用 8 個 100MHz 信道，組成 800 MHz的高頻寬，網路速率上已經接近 5Gbps，比起 Sub-6GHz 的最高速率，還有著成倍的提升。
毫米波使用也有難度
毫米波其實並非是新技術，早在很久之前就出現了，只是沒有被廣泛應用。因為其在通訊中，受到環境因素的很大限制。由於其波長較短，因此衍射能力不強，對於建築物的穿透力幾乎等於沒有，稍有障礙物就會導致信號傳播受阻。
空氣中的水分子也能夠吸收毫米波，造成其能量的衰減，傳播範圍極為有限。甚至是人體本身，也會對毫米波產生致命的干擾，人手就能夠完全阻斷毫米波信號。
空氣中的水分子也能夠吸收毫米波，造成其能量的衰減，傳播範圍極為有限。甚至是人體本身，也會對毫米波產生致命的干擾，人手就能夠完全阻斷毫米波信號。
對於毫米波應用的技術方案，現在的通訊行業有了成熟的解決方案。4G 信號的傳輸，是屬於區域覆蓋，類似於水波紋，沒有十分精准的方向性。
毫米波信號的傳輸，則可以看做是點對點的動態傳輸，它能夠精準的辨識，基地台與手機之間的位置和距離，將毫米波信號集中在一起，形成一道高能量的波束，再運用波束追蹤技術，直接進行定向傳輸。
這種傳輸方式的能量集中，具有較好的抗干擾性，完美的彌補了毫米波先天性的不足之處，使其能夠支持商用環境。
毫米波信號的傳輸，則可以看做是點對點的動態傳輸，它能夠精準的辨識，基地台與手機之間的位置和距離，將毫米波信號集中在一起，形成一道高能量的波束，再運用波束追蹤技術，直接進行定向傳輸。
這種傳輸方式的能量集中，具有較好的抗干擾性，完美的彌補了毫米波先天性的不足之處，使其能夠支持商用環境。
在手機終端中接收與發射毫米波，同樣是需要解決的難題。毫米波的波長短，相應所需要的天線長度也要短，可以減少手機內部的天線佔用空間，這是毫米波的優勢。不過毫米波在手機終端的使用上，也面臨著射頻發射、天線、放大、接收等全方面的設計難題。
好在目前在手機終端的毫米波使用上，也有了完備的解決方案。這其中以高通的方案最具代表性，其所打造的新一代毫米波天線模組 QTM525，整合了毫米波傳輸中的天線、信號收發、放大等一系列功能，將這些功能集合在了一個十分「袖珍」的模組之中。
手機終端只要運用該模組，就能夠直接解決毫米波通訊的問題。QTM525 毫米波天線模組，能夠在一部手機中部署四個，全方位覆蓋手機的四邊，讓用戶無論是橫置還是單手握持，總能夠保證有一組天線的通暢，確保毫米波通訊的可靠。
手機終端只要運用該模組，就能夠直接解決毫米波通訊的問題。QTM525 毫米波天線模組，能夠在一部手機中部署四個，全方位覆蓋手機的四邊，讓用戶無論是橫置還是單手握持，總能夠保證有一組天線的通暢，確保毫米波通訊的可靠。
QTM525 毫米波天線模組的體積控制極佳，搭載該模組的手機，能夠將手機的厚度控制在 8mm，這個厚度與目前的4G手機相當，能夠延續手機設計纖薄特性，它能夠讓 5G 手機有著如同 4G 手機版的精美纖薄設計。
5G手機的纖薄性不是問題
QTM525 實際上已經是高通的第二代 5G 毫米波天線模組。早在去年 7 月，高通就發佈了首代毫米波模組 QTM052，與驍龍 X50 調制解調器，配合為全球首批 5G 手機提供毫米波支持。
鑒於今年上市的 5G 手機，絕大部分都將採用驍龍 855 行動平台 + 驍龍 X50 的組合，對於其中數家廠商推出的支持毫米波的 5G 手機終端而言，毫米波不再是難題，只待電信商的網路建成後，使用者即可體驗到，毫米波所帶來的疾速體驗。
鑒於今年上市的 5G 手機，絕大部分都將採用驍龍 855 行動平台 + 驍龍 X50 的組合，對於其中數家廠商推出的支持毫米波的 5G 手機終端而言，毫米波不再是難題，只待電信商的網路建成後，使用者即可體驗到，毫米波所帶來的疾速體驗。
毫米波是 5G 不可或缺的部分
開頭我們就已經明確了，毫米波是 5G 通訊中的一部分，是 5G 通訊中的兩大主要頻段之一，它所帶給 5G 的不止是極快的網路速度，更是 5G 差異化體驗的重要組成部分。
5G 網路是一個複雜的網路環境，毫米波是最為閉環中，處於圓心周圍的最核心體驗，它所呈現的是極限的速度，但是網路信號的覆蓋範圍有所局限；Sub-6GHz 頻段兼顧了速度與信號覆蓋範圍，有著均衡的表現；
除此之外，千兆級 LTE 網路在 5G 環境中也是不可或缺的，它有著最優秀的信號覆蓋，能夠在 5G 信號覆蓋不到的地方，保證用戶不出現斷崖式的糟糕體驗。
除此之外，千兆級 LTE 網路在 5G 環境中也是不可或缺的，它有著最優秀的信號覆蓋，能夠在 5G 信號覆蓋不到的地方，保證用戶不出現斷崖式的糟糕體驗。
無論是毫米波、Sub-6GHz，都是 5G 不可或缺的一部分。毫米波作為其中技術難度最高的，或許在 5G 初期不太被重視，但缺了毫米波的 5G，借用一句現在的流行用語，那就是沒有靈魂的 5G了。
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