从无线通信被发明的那天起,你给朋友打的每个电话,发的每条短信,在网上看到的每篇文章和每支视频都被搭载在无线电波上,在空中传输着。


2G4G,移动通信都被部署在 6GHz 以下的中低频段。这个频段因为波长较长,穿透力和覆盖范围都很有优势,也被称为移动通信的“黄金频段”。除了大家所熟知的手机运营商在使用以外,还有很多其它业务都挤在了这里,非常拥挤。


现在我们迎来了5G时代,除了要继续“榨干”6GHz以下的频段之外,还往上开辟了一块无比宽广的大陆——波长在110毫米之间的毫米波频段。6GHz以下和毫米波,对于5G频谱资源都是不可或缺的。


如果我们把电磁波频谱比作高速公路的车道,那数据就像车一样,在一条条信道上行驶。而在毫米波频段的高速路上,不仅车道变多了,每条车道也宽了,数据传输速度自然更快了。你所听到的8K VR、自动驾驶、大型演唱会现场连接等等典型的5G应用场景,都必须依靠毫米波的大带宽、低时延、高容量特性才能更好地实现。


那问题来了,毫米波既然这么好,为什么到了2020年,我们还没用上呢?因为它不好做呀!基站和手机的通信,就像是两个人隔空喊话。隔得近,声音就很清晰。但随着距离越远,声音也就越弱,辨识度也会降低。


这种随着距离增加而衰减的特性,就像是电磁波的“路径损耗”的理论一样。在自由空间里,频率越高,路径损耗就越大。


毫米波工作在很高的频率,所以它的传播距离,天然地比中低频段要短。通俗来说就是,原来能吼到的地方, 现在吼不到了。怎么办呢?这时候就要讲到一个关键技术,波束成形。


2G3G时代的基站,就像是大喇叭,无差别地向四面八方发射信号。距离太远听不清怎么办?那就大点声咯,也就是加大发射功率。但是功率也不能无限加大吧。


于是呢就有工程师掏出了“传声筒”,直接把“声波”约束到一个很窄的方向,近乎点对点地传递。这就是“波束成形”。


优势是显而易见的:首先声音可以传得更远更清晰,大大降低了路径损耗;小声说话也能听得见,节约了发射功率;还不用担心旁边路人偷听,也就是降低了同信道用户之间的干扰。


听起来很棒对不对?但是一拉进现实环境里,问题就出现了。首先,现实环境不像自由空间,它有各种各样的障碍物。而毫米波因为波长更短,它比中低频段更容易受到阻挡。当人走到障碍物后面,引发非视距通信,就算用上传声筒,信号也过不来了。


怎么办呢?我们还可以利用建筑的反射,让传声筒“转弯”。或者直接无缝切换到新的基站。利用波束追踪、波束导向、波束切换技术,我们就能轻松实现毫米波的非视距通信。


这样一来,无论环境多么复杂,人怎么移动,基站和终端之间都可以相互配合完成波束扫描配对,选出一条最优的路径用来通信。


几年前,在移动终端上用毫米波通信,曾被许多人认为是绝不可能实现的。而今天,市面上已经有许多一线厂商,推出了支持毫米波的商用智能手机,比如我们熟知的一加8 Pro


从今年Speedtest相关数据可以看到,今年全球手机平均下行速率只有35Mbps左右;而在已经部署毫米波的地区,搭载骁龙5G毫米波解决方案的手机平均下行速率是900Mbps,峰值则达到了2Gbps


除了手机之外,骁龙5G毫米波解决方案正支持一大批CPE、模组甚至是PC进入我们的生活。可以预见的是,在成功克服覆盖范围、非视距通信等几大致命问题之后,毫米波已经离我们越来越近了。