见识过5G毫米波，才是见识了5G的全部

文|周亚

人们似乎认为5G是一个几乎不需要普及的概念，每个人都已经知道它的革命性意义。但这里还是要用“差不多”，问题出在“频段”。5G是移动通信史上第一个全球统一的标准，但通信领域最重要的基础术语，——频段，依然将5G划分为不同的领域。在一些领域，比如5G终端，我们很熟悉，市场也越来越受欢迎。但在其他领域，比如毫米波频段的5G，对于公众来说是一个相对陌生的名词。

5G毫米波有一个“毫米”后缀，描述的是极小的距离单位，但它的隐藏值与它的名字有很大的不同。我们甚至可以说，没有5 G毫米波的落地，人们可能还没有看到5G的全部能量。

讲移动通信技术的故事，自然要从数据流说起；要讲毫米波的故事，还得加上频段这个词。让我们从交通流的故事开始。156天后，2022年冬奥会即将拉开帷幕，北京将成为历史上第一个先后举办夏季奥运会和冬季奥运会的城市。就在上届北京夏季奥运会，当来自全国各个角落的运动员受到欢迎时，科技界同时开启了一场持续十余年的科技产业革命——移动互联网革命。今天，这场革命仍然方兴未艾。

突如其来的疫情带来的爆炸性数字需求，让这场革命的意义更加凸显。据统计预测，2019年至2026年，全球移动数据流量将增长6倍以上。五年后，全球每月移动数据流量将达到惊人的2260亿千兆字节，是现有4G、3G和2G流量总和的两倍多，远高于我们现在能够支持的5G流量。因此，我们面临的挑战是，什么样的技术能够支撑如此井喷的数据需求？答案来自“频段”，更准确地说，它是我们今天故事的主角，“5G毫米波”。

如前所述，虽然5G是一个统一的标准，但它运行在不同的频段。一个是Sub-6GHz频段，这是5G的中低频段，也是国内第一个商用频段。另一个是5G毫米波频段。不同频段的5G属于5G家族，但它们有着完全不同的特性。亚6GHz作为低频段5G，主要优势是信号覆盖好，传输性能更好。但是，低频段5G也有致命的问题，那就是资源和效率。低频带频谱资源非常宝贵，因为我们许多常见的通信设备都在使用这个频段范围。因此，电信运营商在5G频谱上可以分配的资源相当有限。同时，低频带自然意味着相对较低的数据传输效率。

5G毫米波打破了上述障碍。一是没有频谱资源的限制，可用频谱资源丰富。带宽方面，国内电信运营商的低频段5G大多在100MHz到200MHz范围内，而5G毫米波可以达到800MHz。与100MHz带宽相比，毫米波的频谱可以将5G的传输速率提高8倍以上。

在实际场景中，毫米波的主要优势之一是热点覆盖。据高通研发负责人徐伟说；d在中国，在2021年世界5G大会“5G与智慧冬奥论坛”上发言，由于中国人口密度相对较大，机场、地铁站或体育馆都是人流密集的场所，这使得毫米波成为非常适合的应用场景。以2022年北京冬奥会为例，作为备受瞩目的大型体育赛事，可以直接受益于毫米波的热点覆盖和应用。

图：中国高通研发负责人徐伟在2021世界5G大会“5G与智慧冬奥论坛”上致辞

很多人在使用5G手机的时候都会有这种体验。一开始，他们可以体验到非常高的速率。但是随着5G手机的普及，传输速率已经不如以前了。其实这个原因，就像家里的Wi-Fi路由器一样，如果只连接一部手机，传输速率自然更快；但是如果有很多设备连接到这个Wi-Fi，速度就会变慢。同理，5G，当我们满足低速率应用时，亚6GHz的低频带就足够了；如果我们在拥挤的体育场，每个人的速度都不够。此时，毫米波可以充分发挥其优秀的优势。

以橄榄球为例，橄榄球是美国最受欢迎的运动之一。根据高通支持的美国运营商在美国大型体育场进行的毫米波商业测试，在可容纳10万人的体育场，观众可以同时上传或下载视频。在体育赛事中，5G毫米波还为智能手机、VR(虚拟现实)和XR(增强现实)提供支持。赛事转播过程中，通过360度摄像头和5G毫米波反馈，观众可以通过VR和XR眼镜，从运动员视角实时观看高速运动场景，拥有酣畅淋漓的沉浸式观看体验。

对于体育行业来说，5G毫米波的好处甚至还在于赛场之外。体育科技越来越受到教练员和运动员的重视，尤其是科技在训练中的作用。以篮球为例，运动员往往强调自己的手感，但对于教练员来说，很难把握运动员在某一时刻的手感，并据此给予动作定型。过去虽然有一些网络技术辅助，但由于运动体侧数据量大，网络传输时延长，当教练员得到数据反馈时，运动员记忆中的瞬间感受早已久不为人知，难以与监测数据对应，难以指导练习。但由于5G毫米波毫秒级的低延迟特性，教练可以实现数据反馈和感受。

毫米波上的5G虽好，但是真正用起来，还要信号能够被设备顺利接收才行。如上文所述，高频段的毫米波信号传输，有其物理学挑战，比如较难绕过障碍物。但是，技术的发展从来不是一蹴而就，也从来不会被可见的困难所击败。

回顾毫米波的发展历程，高通早在1990年就开始了毫米波的研究，从1990年到2020年进行了大量的工作——从研发、测试，到原型机，再到和合作伙伴一起做大量的测试与研究。通过波束成形、波束导向和波束追踪等技术，将毫米波的传输阻碍一一攻克，将一个个不可能，变为可能，从而实现了毫米波预想的5G体验。

图：高通公司中国区研发负责人徐晧《5G毫米波让冰雪运动更精彩》演讲资料

据悉，在IMT-2020（5G）推进组的组织和指导下，高通与中兴通讯等中国合作伙伴此前已完成了首个基于大上行帧结构的5G毫米波8K视频回传业务演示。徐晧表示，整个演示流程效果来看，包括摄像头的采集，通过调制解调器上传至中心毫米波网络，到接收端接收8K视频，毫米波峰值速率都比低频高很多。

正是因为5G毫米波技术的创新与突破，到目前为止，展望全世界的5G毫米波商用前景，美国、欧洲和亚洲的韩国、日本，已率先实现毫米波商用。中国目前主要使用的是5G中低频段，但同时也在推动5G毫米波技术发展，探讨5G毫米波在工业互联网等场景中的实践。目前，信通院主导开展了一系列毫米波测试。

从第一个北京奥运的3G，到第二个北京奥运的5G，从低频的厘米波段，到高频的毫米波段，如同奥运选手的“更快、更高、更强”一样，通信技术的发展也永无止境，不断寻求突破。电磁波运行于我们不可见的毫厘波段之间，但是移动通信技术的成果，却在我们每个人生活和工作时，清晰可见的呈现着。

显然，放眼万千行业数字化转型浪潮奔涌的当下，它是5G技术的进化之时，是5G毫米波的恰逢之时，更是5G落地的正当其时。