5G技术基础 毫米波及其使用频段

毫米波(Millimeter Wave, mmWave)

无线通信频谱资源越来越缺乏，数据传输速率越来越高的趋势下，毫米波通讯技术被视为

未来解决高带宽传输解决方案之一：

 毫米波使用频段

毫米波泛指波长为1〜10 毫米范围的电波，约在30G〜300GHz 频率范围，但须排除其中57G〜

64GHz 和164G~200GHz 易为氧气及水蒸气吸收电子能量的范围，毫米波的传播特性如下：

图mmWave 频谱(Source: IEEE)

 毫米波传播特性

(1) 自由空间传播(Free space propagation):

毫米波的衰减主要为自由空间损耗。由于高频电波的波长较短，导致单一天线的孔径小于

低频电波的天线孔径，因此普遍认为天线增益较小，然而在系统设计上，由于高频电波波长较

短，天线的体积相对缩小，同样的面积内允许配置更多天线，因此单位面积内等效的孔径(天线

增益)应与低频电波相去不远。

(2) 大气吸收损耗

当毫米波穿越大气时，氧气分子，水蒸气和其它组成大气的气态成分的吸收而产生传输损

耗。在某些频率下，恰好与气体分子的共振频率吻合，部份能量就被气体分子吸收转为其共振

能量，造成传输损耗。

(3) 降雨衰减

毫米波的传播也受到雨的影响。雨滴的尺寸与毫米波波长的尺寸基本相同，因此会引起无

线电信号的散射，造成电磁波能量的大幅衰减。

 毫米波的优势

毫米波快速衰减的特性，刚好符合密集都会地区频率复用的需求，以免造成其他链路信号

在天线背后灌入过高辐射能量，而影响该天线前向链路信号传输质量。

无往不利未来世界5G 大演进。

另外，由于毫米波的短波长特性，使得传接收端允许配置大型的天线数组，藉此得到更高

的波束增益(Beamforming gain)，不仅能有效对抗因大气吸收和降雨所带来的损耗，更能降低

邻近基地台彼此间的干扰，而毫米波基地台也因此得以布建得更加密集，以解决传统基地台在

细胞边缘信号质量不佳的问题。