根據(jù)3GPP的5G標準，5G NR使用兩個頻段：FR1和FR2。FR1為中低頻段，其頻率范圍為450MHz-6GHz，一般稱為sub-6GHz頻段。FR2為高頻頻段，其頻率范圍為24.25GHz-52.6GHz。由于FR2頻段的波長多數(shù)小于10毫米，這部分頻段也因此被稱為“毫米波（mmWave）”。

與毫米波相比，sub-6GHz信號可以更好地穿透物體，覆蓋能力更強。sub-6GHz 5G網(wǎng)絡的速度比4G快，但是卻無法提供5G的[敏感詞]速度，即sub-6GHz 5G網(wǎng)絡的速度介于毫米波和LTE的速度之間。

毫米波具有比sub-6GHz更高的頻率，這意味著其具有更高的通信速率，并且毫米波可以提供更低的時延，這將給用戶帶來前所未有的高速體驗，并具有較高的流暢度和可靠性。毫米波頻譜可以提供高達10GB/s的理論速度，這比LTE連接所能達到的速度快得多。并且，5G毫米波能夠提供更大的帶寬，能夠容納數(shù)量更多的用戶接入，從而減輕網(wǎng)絡擁塞。

另外，由于毫米波波長很短，它的天線也很短，使得毫米波設備的體積可以進一步縮小，從而使得產品的集成度可以更高，降低了產品的設計難度，有利于促進基站和終端產品的更加小型化。此外，毫米波的短波長帶來的另一個好處是定位[敏感詞]，可以[敏感詞]到厘米級甚至更低，這也是毫米波雷達技術被應用在汽車領域的原因。

另外，毫米波還有一個明顯的優(yōu)勢便是成本。中國電信首席專家、貝爾實驗室院士畢奇表示：“我們之所以從3G、4G到5G發(fā)展這么快，就是因為成本，能讓運營商積極地擁抱下一代技術。盡管從單機成本看，3G到5G每代演進成本加了一兩倍，但是它的速率加了10到20倍，這使得每比特的成本大大下降。”^[1]

盡管擁有如上諸多優(yōu)點，但是，毫米波的傳輸距離短、穿透能力弱、路徑損耗大，這導致毫米波的覆蓋能力很弱。因此，如果將毫米波用于5G，需要使用更多的基站來覆蓋，并且其設備功耗較大，因為需要持續(xù)輸出高強度的信號。另外，生產能工作于毫米波頻段的亞微米尺寸的集成電路元件在過去一直比較困難，需要比較大的金錢投入，這在早期也阻礙了5G毫米波方案的商用。

由此可見，5G sub-6GHz方案與5G毫米波方案各有自己的優(yōu)缺點，適用于不同的場景。例如，5G毫米波方案適用于人口稠密的市區(qū)、場館、交通樞紐或音樂會、大型賽事現(xiàn)場等特定目標地點，可以在提供高帶寬高速率的同時降低每比特成本。而sub-6GHz適用于以較低的成本實現(xiàn)5G覆蓋。

自從5G開始，關于sub-6GHz和毫米波孰優(yōu)孰劣的爭論一直存在，但時至今日，業(yè)界人士越來越達成共識：sub-6GHz和毫米波是互補關系，而非迭代或競爭關系，二者的互相補充、互相配合是未來5G網(wǎng)絡的發(fā)展方向，只有sub-6GHz+毫米波才能實現(xiàn)真正的5G。

5G毫米波技術發(fā)展至今，業(yè)界針對毫米波的缺點已提出了成熟有效的解決方案。例如，針對毫米波傳輸距離短、損耗大、覆蓋能力弱等的特點，提出了毫米波幀結構方案、大規(guī)模MIMO、波束賦形、波束管理、協(xié)作組網(wǎng)、集成接入回傳等技術。

5G NR標準支持通過RRC信令或DCI調度方式半靜態(tài)或動態(tài)配置上下行比例，幀結構隨著子載波間隔的選擇而略有不同。毫米波采用的子載波間隔一般為120KHz。5G不同業(yè)務的上下行需求差異較大，為滿足不同的業(yè)務需求，在5G毫米波系統(tǒng)中，可以根據(jù)業(yè)務需求靈活調配幀結構，通常可以采取如下所示的三種幀結構。其中，DDDSU為正常幀結構，DSUUU為上行增強幀結構，DDSUU為上下行均衡幀結構。

其中，D為下行時隙，U為上行時隙，S為上下行轉換的時隙。這3種幀結構的周期都是0.625 ms，均通過半靜態(tài)方式配置；區(qū)別在于下行時隙、上行時隙的比例不同，由此導致上下行峰值速率與容量上存在明顯差異。三種幀結構相比而言DDDSU在下行覆蓋和容量上占優(yōu)，DSUUU在上行覆蓋和容量上占優(yōu)，DDSUU則較為均衡，時延方面DDDSU和DSUUU因為上下行占比不均衡，時延相對DDSUU更大。

幀結構的設計和應用場景密切相關。如果高頻基站主要用于下載業(yè)務占優(yōu)的場景例如普通公網(wǎng)，下行占優(yōu)的幀結構更適合。如果主要用于上行補熱，大流量視頻上傳等場景，可以考慮采用上行占優(yōu)的幀結構，對于上下流量都有一定需求的場景則 采取用均衡型的幀結構更好。

毫米波采用的子載波間隔比sub-6G寬得多，由于子載波寬度和時隙長度成反比，因此毫米波每個時隙的長度就可以很短，為0.125ms，僅為sub-6G（常用30KHz子載波間隔）的四分之一。5G是以時隙為單位調度數(shù)據(jù)的，時隙長度越短，意味著5G在物理層的時延越小。這樣一來，毫米波的時延也就僅為sub-6G的四分之一。根據(jù)測試驗證，5G毫米波的空口時延可以做到1ms，往返時延可以做到4ms。

根據(jù)弗里斯傳輸公式，接收功率與波長成正比。因此，毫米波更短的波長意味著更高的傳輸損耗（接收功率變小）。不止如此，毫米波的穿透能力也非常低，甚至連雨天的水滴都能對傳輸造成干擾。通過使用大規(guī)模MIMO和波束賦形可以很好地克服毫米波的這些缺點，在不大幅提升發(fā)送功率的前提下增大毫米波信號的接收信噪比。

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）可譯為多輸入多輸出，即通過在發(fā)送和接收端都使用多根天線來發(fā)送/接收，獲取分集增益，實現(xiàn)空間復用。顯而易見，天線越多，增益也會越大，從而提高接收信噪比。這就是大規(guī)模MIMO提出的初衷。

大規(guī)模MIMO在毫米波應用于5G之前已被提出并被運用于4G LTE網(wǎng)絡，但人們發(fā)現(xiàn)毫米波與大規(guī)模MIMO和波束賦形可以更好地契合。這是因為：大規(guī)模MIMO技術需要在接收端/發(fā)送端部署成百上千根天線，但是由于空間有限，限制了天線的數(shù)目；天線尺寸跟信號的波長是呈正比的，毫米波信號的短波長導致毫米波天線的尺寸也較小，從而有利于布置數(shù)量更多（256、512甚至更多）的天線來實現(xiàn)大規(guī)模MIMO。換句話說，相同大小的空間內，傳統(tǒng)LTE系統(tǒng)可能只能放置1根天線，而毫米波系統(tǒng)可以集成數(shù)十根。

大規(guī)模MIMO的增益本質上就是人多力量大，然而如果人與人之間的配合不默契則會導致一定的損耗，難以達到理想的效果。例如，如果大規(guī)模MIMO的每根天線都是360度全方位向外發(fā)射信號，則多根天線發(fā)射的信號之間會產生干涉和衍射，不同相位的波在疊加之后，在某些方向上增強，在某些方向上減弱，導致整體的接收信噪比并不高。而通過波束賦形技術，可以將無線信號聚集到特定方向，而不是擴散到廣域中。波束賦形技術通過調整每個天線陣元上的信號相位并進行加權求和，使天線波束指向某個特定的方向，即將天線能量集中指向某個特定的用戶，從而有助于抵抗毫米波的高路徑損耗。

根據(jù)波束賦形發(fā)生位置的不同，波束賦形技術分為模擬波束賦形（Analog Beamforming，ABF）技術和數(shù)字波束賦形（Digital Beamforming，DBF）技術。在數(shù)字基帶之前即時域范圍內形成波束，稱作數(shù)字波束賦形。在模擬基帶之前即頻域范圍內形成波束，稱作模擬波束賦形。

數(shù)字波束賦形可以產生[敏感詞]的波束，但是每根天線需要配置一套獨立的射頻鏈路，設備復雜成本高。模擬波束賦形比較經濟，但可能導致波束不準確，增益效果不是很好。對于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，結合兩者優(yōu)點，提出了混合波束賦形技術。混合波束賦形技術將原本的數(shù)字波束賦形分成兩部分實現(xiàn)，一部分由低維的數(shù)字波束賦形實現(xiàn)，另一部分由高維的模擬波束賦形實現(xiàn)，從而大大降低了對射頻鏈路數(shù)目的需求。因此，混合波束賦形結合了模擬波束賦形的低成本、簡單、易實現(xiàn)的特點與數(shù)字波束賦形的強大能力，如全面的干擾抑制和朝向任何所需位置的波束轉向。下圖示出了模數(shù)混合波束賦形的示意圖^[2]，更詳細的介紹請參見《中興通訊5G毫米波（mmWave）技術白皮書》。

通過大規(guī)模MIMO天線和波束賦形技術，可以提高通信距離，使毫米波基站的覆蓋范圍可達幾百米至幾千米。另外，通過波束賦形技術實現(xiàn)的窄波束可以提升位置敏感度從而提高定位精度，且較難被捕獲和監(jiān)聽，從而提高安全性。此外，波束賦形的定向性特點還可將信號能量聚焦在特定方向來減小對環(huán)境其他方向信號的干擾，保證鄰近鏈路或鄰近小區(qū)通信質量，使得毫米波系統(tǒng)與中低頻系統(tǒng)相比更容易實現(xiàn)密集部署。

在毫米波通信系統(tǒng)中，需要選擇最優(yōu)角度的波束進行數(shù)據(jù)傳輸，由于用戶端存在移動、旋轉、阻塞，還需要對選擇的波束對進行實時更新，因而需要對波束進行精細的管理。波束管理包括波束掃描與跟蹤、波束失敗恢復等功能。

波束掃描與配對：毫米波的波束窄，直接遍歷掃描全部窄波束尋找最佳發(fā)射波束效率太低，為提高效率，5G標準采用由寬到窄的分級掃描的策略，會根據(jù)用戶的位置不同不斷切換最佳波束。同時，為了更好地跟蹤用戶，需要用到波束跟蹤策略。接入階段的波束捕獲及連接狀態(tài)下的波束掃描和跟蹤如下圖所示。

總之，大規(guī)模MIMO、波束賦形和波束管理技術的發(fā)展打破了人們對毫米波傳輸距離短、覆蓋能力差的固有印象，使得5G毫米波應用成為可能。

雖然通過大規(guī)模MIMO、波束賦形和波束管理技術可以大大提高毫米波基站的通信距離，但毫米波基站的單機成本大于sub-6GHz基站和4G LTE基站，并且為了達到相同的覆蓋范圍其部署密度仍需高于sub-6GHz基站和4G LTE基站。考慮到成本效益，在部署5G網(wǎng)絡時可以采用高低頻（sub-6GHz/LTE+毫米波）無線協(xié)作組網(wǎng)方案。

高低頻無線協(xié)作組網(wǎng)是5G網(wǎng)絡架構的必然發(fā)展趨勢，主要是宏基站通過低頻段（sub-6GHz/LTE）實現(xiàn)整個區(qū)域內的基礎覆蓋，微基站（毫米波）通過高頻段承擔熱點覆蓋和高速傳輸，以滿足5G網(wǎng)絡更高數(shù)據(jù)流量、更快用戶體驗速率、海量終端連接和更低時延的需求。在組網(wǎng)方式中，高低頻可以各自獨立組網(wǎng)，也可以通過雙連接或載波聚合實現(xiàn)混合組網(wǎng)，如下圖所示。

如上所述，通過先進的大規(guī)模MIMO和波束賦形技術，可使得毫米波的傳輸距離達到數(shù)百米，這意味著毫米波與現(xiàn)有熱點和5G低頻基站或4G基站的共址成為可能。通過共址技術可以實現(xiàn)高低頻無線協(xié)作組網(wǎng)。通過使得毫米波高頻基站與5G低頻基站或4G LTE基站共址，可以以較低的成本實現(xiàn)毫米波的顯著覆蓋。

集成接入回傳是指接入（Access，基站到移動設備）和回傳（Backhaul，基站到基站或基站到核心網(wǎng)絡）共享相同的無線信道。如下圖所示，基站gNB #1通過光纖有線回傳，而gNB #2和gNB #3則通過基站gNB #1進行回傳。gNB #1使用相同的頻譜或無線信道為其覆蓋范圍內的移動設備提供服務，并為其他兩個基站（gNB #2和gNB #3）提供回傳連接。由于5G網(wǎng)絡的覆蓋能力要低于4G網(wǎng)絡，因此接入節(jié)點密度的增加對于網(wǎng)絡覆蓋范圍、網(wǎng)絡建設成本、網(wǎng)絡部署和管理帶來了諸多困難和挑戰(zhàn)，通過IAB技術可減少每個接入節(jié)點位置的有線回傳依賴，通過更簡單的部署實現(xiàn)更廣泛、有效、低成本的網(wǎng)絡覆蓋。

除上述用以解決或增強毫米波覆蓋的技術和方案外，還可以通過毫米波CPE（Customer Premise Equipment）來增強毫米波覆蓋。CPE可譯為客戶前置設備，也有人譯作客戶終端設備，其連接在有線或無線信號進入用戶設備之前，用于將有線或無線信號轉換成本地局域網(wǎng)信號，供用戶設備使用。毫米波CPE可以從毫米波宏站接收毫米波信號并將其轉換成本地局域網(wǎng)信號。例如，可以將毫米波CPE置于室外，將毫米波宏站的信號轉換成本地信號，供室內用戶設備使用，從而起到將毫米波信號從室外中繼至室內的作用，在一定程度上增強了毫米波的覆蓋，尤其在不宜鋪設光纖的區(qū)域，可以使用毫米波CPE來實現(xiàn)毫米波覆蓋。毫米波CPE體積不大，無需拆裝機，只需一張5G手機卡即可使用，具有很大的靈活性。

雖然以上各種技術解決了毫米波的覆蓋問題，但要利用毫米波技術充分釋放5G潛能還需一些突破性的技術，以解決毫米波應用中的一些實際問題。例如，需要解決當手機被手或其他物體遮擋時接收不到毫米波信號的問題，在毫米波基站密集部署的情況下如何保證用戶業(yè)務的連續(xù)性、使得用戶對基站的不斷快速切換無感知的問題，由于高頻、高功耗、散熱要求高等導致的毫米波器件難以制造、難以小型化、終端設備尺寸過大的問題。

針對這些問題，業(yè)界提出了路徑分集和反射技術、Multi-TRP（Multiple Transmission Reception Point，多發(fā)射/接收點）技術等，以實現(xiàn)毫米波的移動化，并在毫米波器件和集成電路的設計、生產方面有了較大改進，以滿足毫米波終端設備的小型化要求。

毫米波可以采用路徑分集的方式，通過垂直分集和水平分集，應對阻擋問題。路徑分集的仿真效果如下圖所示。

在終端側，通過終端天線分集，也可以提升信號的可靠性，緩解手部阻擋問題，并降低用戶隨機方位造成的影響。即，在終端內的不同位置放置多天線模塊，當一個天線模塊在使用過程中被遮擋時，通過激活另一個天線模塊即可快速發(fā)現(xiàn)并切換到另一條新的傳輸路徑上，從而保證無線鏈接的穩(wěn)定性和5G毫米波通信的魯棒性。終端分集的仿真效果如下圖所示。

高通公司已就路徑分集和反射技術給出了經過仿真試驗驗證過的解決方案。在2020年8月的GSMA毫米波技術深入解讀研討會上，高通公司的發(fā)言人表示，在5G的設計中，高通有物理層信號能夠支持快速調整和切換附近的波束，從而高效利用多路徑和反射。該發(fā)言人說：“如果一個傳輸路徑被手部或身體其它部位遮擋，通過激活手機上的另一個（天線）模塊就可以快速找到一條新的傳輸路徑。我們還將這種轉換從基站內擴展到不同基站之間，這意味著毫米波傳輸在不同基站之間的切換也能夠快速實現(xiàn)。”這一解決方案能夠支持信道的快速切換。

Multi-TRP功能可以允許每個TRP（發(fā)射/接收點）采用不同的DCI調度不同的傳輸塊，利用不同TRP的空間信道差異來提升用戶數(shù)據(jù)速率，適用于eMBB場景；也可以允許不同TRP傳輸一個DCI調度的同一個傳輸塊，利用空分、時分、頻分等方式提升數(shù)據(jù)可靠性。

Multi-TRP多點傳輸功能適合5G毫米波SA組網(wǎng)場景，能夠避免由于遮擋造成的信號中斷，大幅提升毫米波連接的魯棒性和可靠性，保障5G毫米波通信質量與用戶主觀體驗。

5G毫米波方案的商用離不開毫米波終端設備。sub-6GHz和毫米波頻段在協(xié)議層的設計保持了基本一致，這使得毫米波終端實現(xiàn)的關鍵因素集中在毫米波終端因新增高頻通信功能所帶來的基帶芯片、射頻器件、高頻天線等方面的實現(xiàn)挑戰(zhàn)。

5G毫米波器件或集成電路芯片與之前的器件或芯片的不同之處主要在于：

基帶芯片：需要能處理毫米波信號的調制解調器。高通公司已發(fā)布了五代基帶芯片：驍龍X50、驍龍X55、驍龍X60、驍龍X65、驍龍X70，其中從第二代（驍龍X55）起即可支持5G毫米波。聯(lián)發(fā)科（Media Tek）也在2022年5月份發(fā)布了[敏感詞]同時支持毫米波和sub-6GHz全頻段5G網(wǎng)絡移動平臺--天璣1050。毫米波基帶芯片是我國5G產業(yè)鏈上的薄弱環(huán)節(jié)，急需突破以滿足產業(yè)要求。

射頻前端：與sub-6 GHz終端的射頻前端多采用分立器件不同，毫米波終端的射頻前端一般采用集成器件提高集成度并降低高頻損耗。器件集成度的進一步提升對材料工藝方案、天線及終端整機設計提出了更高要求。

天線封裝技術：由于毫米波射頻前端與陣列天線間的互聯(lián)端面對高頻極度敏感，業(yè)界通常是將前端等有源器件（如功率放大器等）直接集成在陣列天線背面形成一體化封裝，這種封裝技術稱為封裝集成天線（AiP, Antenna in Package）技術。以下兩幅圖示出了美版iphone 14的兩處天線模塊的位置（圖片來源為ifixit）。第一幅（上）圖中橙色方框中的模塊為手機背面的毫米波天線模塊，與芯片一起采用AiP封裝，第二幅（下）圖中紅色方框中的模塊為單獨布置在手機側面的毫米波天線模塊。

手機終端：集成難，對小尺寸終端（手機）來說存在空間挑戰(zhàn)，要和已有的天線共存，部署難。另外還有信號挑戰(zhàn)，毫米波路徑損耗大，易被手機殼、手等遮擋，如上所述，可以通過路徑分集和反射技術來彌補這種缺陷。

5G毫米波終端射頻器件的頻率、集成度等特性，反映到芯片器件的工藝上呈現(xiàn)不同的需求。目前制造支持低頻段的射頻前端器件的材料主要是CMOS為主的硅基工藝。在毫米波頻段，為提升器件的高頻物理特性，一般采用化合物工藝，如砷化鎵GaAs、氮化鎵GaN、磷化銦InP等。化合物工藝比硅基工藝具有更低的噪聲系數(shù)、晶體管截止頻率和更強功率。

工藝制程技術中，應用最廣泛的的硅基CMOS工藝已經進入7 nm以下制程的節(jié)點，但技術主要集中在歐美與中國臺灣地區(qū)企業(yè)，國內如中芯國際等企業(yè)的制程還相對落后。與之形成差異的是，國內在化合物半導體方面具有一定的產業(yè)基礎，與國外技術相差并不大。

目前，毫米波終端設備所需的器件、集成電路的設計和制造工藝均已日趨成熟，世界上已有多家通信設備廠商設計、發(fā)布了支持毫米波的終端設備。根據(jù)GSA于2022年2月份發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，支持毫米波頻段的5G毫米波設備已有152種，約占所有5G設備的17%，支持各毫米波頻段的設備種類數(shù)如下表所示：

152種5G毫米波設備中有97種是公開發(fā)售的，公開發(fā)售的97種5G毫米波設備中44種為手機終端。152種5G毫米波設備中有約45%為手機終端，約20%為室內或室外CPE。下圖列出了各通信設備廠商的5G毫米波設備的占比。

以上設備廠商中華為（Huawei）、聯(lián)想（Lenovo）、中興（ZTE）、TCL均為中國公司，可見就5G毫米波設備層級來說，國內已具備一定的設計和制造能力，可以為5G毫米波方案的商用提供有力的支撐。

5G毫米波給測試技術帶來巨大挑戰(zhàn)。由于5G毫米波天線與收發(fā)信機（Tx/Rx）甚至數(shù)模/模數(shù)轉換電路（DAC/ADC）將一體化設計和加工，因此無法單獨對射頻前端進行射頻指標測試。并且，射頻電路的帶寬、噪聲系數(shù)、靈敏度等諸多性能指標與天線的特性相互影響，難以單獨評估，導致無法兼容中低頻場景的測試方法和標準。當前，OTA（Over the Air，空口）測試是5G毫米波系統(tǒng)的主要測試手段。

射頻指標測試對象包括基站設備、終端設備以及芯片、相關模塊。其主要針對設備的諸如輻射功率、調制信號質量等相關指標進行測試。針對5G毫米波頻段的測試方法研究仍在火熱進行中，經過行業(yè)內相關高校、研究機構、企業(yè)等的研究與推動，在各自的方向上取得了一定進展，相關測試指標與方法也逐漸清晰。3GPP TS 38.101-2、TS 38.521-2分別給出了FR2頻段終端射頻指標定義與相關射頻指標一致性測試的標準；TS 38.141-2列出了毫米波基站射頻輻射指標一致性測試的規(guī)范和步驟；TR 38.810研究了如何利用OTA的方法對FR2頻段終端進行射頻指標測試。在國內，工信部、中國通信標準化協(xié)會、信通院、運營商等也正在推進5G毫米波技術及測量方法的標準化進程。

對于基站設備，3GPP早在Rel-11中就針對使用傳導的方法測試有源天線陣列（AAS）的挑戰(zhàn)進行了分析，并決定針對AAS的OTA測試方法進行研究。經過多年的探索，工業(yè)界對于使用OTA方法測試AAS指標的挑戰(zhàn)有了深入的認識，針對毫米波基站OTA測試方法，3GPP完成了Rel-15和Rel-16標準制定工作，當前正針對測試方法開展進一步的增強研究。

對于終端設備，3GPP首先在Rel-15中完成了毫米波終端測試方法的研究，該研究針對毫米波終端的射頻、無線資源管理、以及解調的測試驗證提出了解決方案，測量的方法包括了直接遠場、緊縮場、近場轉換遠場等。

為了評估毫米波MIMO性能，3GPP在Rel-16中對毫米波MIMO OTA測試方法開展了研究工作，針對靜態(tài)測試環(huán)境，完成了場景定義、信道建模、測試方法的標準制定工作。

隨后，3GPP在Rel-17中針對毫米波測試中無法支持較高下行或較低上行信號功率的測試，以及測試時間過長、測試儀表與被測終端極化方向不匹配、無法支持如FR2+FR2 Inter-band載波聚合測試、無法支持[敏感詞]測試條件測試等問題，對測試方法進行了進一步增強。

目前，3GPP正在討論Rel-18毫米波測試相關的立項，候選項目包括了動態(tài)OTA測試方法，下行4流測試方法，以及針對固定無線接入（FWA）設備的測試方法等。其中，毫米波動態(tài)OTA測試是研究動態(tài)環(huán)境下毫米波終端性能測試方法。由于目前的毫米波測試方法都是基于靜態(tài)的測試環(huán)境，即終端在測試過程中位置固定、測試開始前會預留足夠的波束調整等待時間，因此無法有效驗證毫米波終端的波束管理性能。而動態(tài)OTA測試方法可以在信號來波方向、信道條件等快速變化的環(huán)境中評估毫米波終端的波束管理性能，為毫米波的商用部署提供有效驗證手段。

隨著5G毫米波各項關鍵技術的發(fā)展，5G毫米波商用方案已日漸趨于成熟。

根據(jù)GSA的數(shù)據(jù)，截至2021年12月底，145個國家或地區(qū)的487個運營商對5G網(wǎng)絡的投資已處于測試、試行、牌照獲得、規(guī)劃或實際部署階段。其中，78個國家或地區(qū)的200個運營商已啟動商用3GPP兼容5G業(yè)務（移動或固定無線接入），99個運營商已投資公共網(wǎng)絡的5G獨立（SA）組網(wǎng)（除了已啟動5G SA網(wǎng)絡的那些運營商，還包括正在評估/測試、試行、規(guī)劃或部署的那些運營商）。GSA已列舉記載了20個已部署/啟動用于公共網(wǎng)絡的5G獨立組網(wǎng)的運營商。

各個國家在部署5G網(wǎng)絡時出于自己的需求和考慮有的采用sub-6GHz，有的直接采用毫米波。例如，美國由于FR1頻段大部分已被軍方通訊所用，因此5G路線直接就是毫米波高頻段路線；中國考慮到毫米波的部署難度、器件國產化難度等初期采用sub-6GHz技術來組建5G網(wǎng)絡；韓國、日本、歐洲等國家或地區(qū)則是兩種頻段都在發(fā)展。

根據(jù)GSA的數(shù)據(jù)，截至2021年12月底，48個國家或地區(qū)的192個運營商已投資5G毫米波網(wǎng)絡，包括測試（testing）、試行（trialling）、規(guī)劃（planning）、獲取牌照（licensed）、部署（deploying/deployed）或運行5G毫米波網(wǎng)絡。其中，24個國家或地區(qū)的140個運營商已持有在26/28GHz、37-40GHz或47-48GHz部署5G毫米波網(wǎng)絡的牌照，16個國家的28個運營商已在積極部署5G毫米波。下圖示出了投資5G毫米波的運營商的數(shù)量（count of operators）和狀態(tài)。

下圖示出了24.25GHz-29.5GHz之間的5G毫米波頻譜的使用情況。

在中國，基于早期部署的sub-6GHz 5G網(wǎng)絡，對高低頻協(xié)作組網(wǎng)已展開試驗和測試，以部署5G毫米波。2021年8月，高通攜手中興通訊，實現(xiàn)國內首次采用5G SA雙連接（NR-DC），基于26GHz毫米波頻段的200MHz載波信道以及3.5GHz頻段的100MHz帶寬，合力實現(xiàn)超過2.43Gbps的單用戶下行峰值速率。兩家公司還基于26GHz毫米波頻段的四個200MHz載波信道，利用載波聚合技術，實現(xiàn)了超過5Gbps的單用戶下行峰值速率^[9]。

除了高低頻協(xié)作組網(wǎng)，毫米波獨立組網(wǎng)的方案在中國也已有試驗成功的案例。2022年9月份，中興通訊完成了5G毫米波獨立組網(wǎng)全部功能項目的技術驗證，首家成功與第三方終端完成5G毫米波獨立組網(wǎng)端到端測試。在本次測試中，中興通訊的高性能低功率毫米波NR基站和搭載驍龍X65 5G調制解調器的CPE測試終端采用毫米波獨立組網(wǎng)(SA)模式下的FR2 only方式進行連接，在200MHz單載波帶寬、下行4載波聚合、上行2載波聚合的配置下，分別完成了DDDSU和DSUUU兩種幀結構的基本功能和性能驗證。本次驗證中，采用DDDSU幀結構時下行峰值速率接近7Gbps，采用DSUUU幀結構時上行峰值速超過2.1Gbps。毫米波獨立組網(wǎng)模式的FR2 only方式是指，在不使用LTE或者Sub-6GHz錨點的情況下部署5G毫米波網(wǎng)絡，并完成終端的接入和業(yè)務流程。運營商能夠在該模式下更加靈活地為個人和商業(yè)用戶提供數(shù)千兆比特速率、超低時延的無線寬帶接入服務，實現(xiàn)所有適用場景的綠色固定無線接入網(wǎng)絡部署^[13]。

毫米波是5G不可或缺的一部分，助力5G釋放全部潛能，全球5G毫米波產業(yè)蓄勢待發(fā)。5G毫米波具備頻率寬帶容量大，易與波束賦形結合，超低時延等多個突出優(yōu)勢，有利于推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、云游戲、實時計算等行業(yè)的發(fā)展。隨著5G毫米波解決方案的規(guī)模不斷擴大以及市場的日益成熟，5G毫米波將實現(xiàn)更加廣泛的影響和效益。

5G毫米波非常適于部署在人口密集的區(qū)域，比如企業(yè)內部的會議室，大型體育場館、中心或者音樂廳，以及各類交通樞紐如機場、火車站、地鐵站等。根據(jù)3GPP TR 38.913定義，與毫米波應用相關的幾個場景分別為：室內熱點、密集城區(qū)、宏覆蓋、高速鐵路接入與回傳以及衛(wèi)星擴展到地面。國外當前應用比較成熟的是美國和韓國的熱點覆蓋和FWA（固定無線接入）的應用方案。

更具體一些，什么是對毫米波非常適合的場景？高通中國區(qū)研發(fā)負責人曾舉過一個例子：在人山人海的地鐵站，如果每個人都使用手機，網(wǎng)絡速度會很慢，如果把5G NR毫米波天線和Wi-Fi接入點共址，將Wi-Fi基站變成毫米波基站，就能夠在28GHz頻段上，顯著改善這種情況，甚至還能實現(xiàn)數(shù)千兆速率的用戶體驗，實測中5G下行突發(fā)速率已經達到4.6Gbps。這意味著在地鐵站這類人流非常多的場景下部署毫米波，不僅能改變以往明明有信號上網(wǎng)卻特別卡的情況，人人都能連上5G，還都能特別快^[14]。

世界移動通信系統(tǒng)協(xié)會（GSMA）認為，毫米波將成為5G技術發(fā)展的重要一環(huán)，跟單獨使用sub-6GHz的5G網(wǎng)絡相比，使用sub-6GHz結合毫米波網(wǎng)絡有望節(jié)省35%的成本。GSMA的《5G毫米波在中國》報告顯示，預計到2034年，在中國使用毫米波頻段所帶來的經濟收益約1040億美元，其中垂直行業(yè)領域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻總數(shù)的62%、專業(yè)服務和金融服務占12%、信息通信和貿易占10%。

當前，毫米波全球商用已經逐步展開，各國相繼分配頻譜，展開商用部署。在我國，隨著載波帶寬、幀結構、功率限值等關鍵指標的逐漸統(tǒng)一和明確以及頻譜規(guī)劃的有序推進，產業(yè)鏈從設備、終端到測試各個環(huán)節(jié)日趨成熟完善。

目前，我國的5G毫米波頻段尚未投入商用，現(xiàn)有的5G業(yè)務均由sub-6GHz網(wǎng)絡支撐。然而，現(xiàn)有的5G網(wǎng)絡在一些特殊的行業(yè)應用場景中，已開始表現(xiàn)出“力不從心”的狀態(tài)，在速率、容量、時延及可靠性方面已不能100%滿足場景的需要。諸如高清視頻、VR/AR、V2X自動駕駛、工業(yè)自動化、智能物聯(lián)網(wǎng)等代表著高容量、高速率、低時延的典型業(yè)務，沒有高頻段毫米波的大容量基本是不可行的。5G毫米波具有的超大用戶容量、超大帶寬、超低時延等特性，使其在這些特定的業(yè)務領域擁有更強的應用價值。有業(yè)內專家透露，國內的5G建設正在進入“sub-6GHz頻段提供覆蓋，5G毫米波提供容量”的新階段，毫米波商用指日可待。

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