16、5G毫米波通信：机遇与挑战

5G毫米波通信：机遇与挑战

1. 引言

移动通信需求持续增长，经历了从蜂窝电话订阅到移动宽带订阅的阶段。全球移动用户数量从2001年的约10亿增长到2014年底的近70亿，预计到2020年将达到92亿。移动宽带用户数量也从2007年的2.68亿增长到2014年的29亿，预计到2020年将达到77亿。

随着4G连接和智能设备数量的增加，对网络容量和吞吐量的需求也在增加。然而，仅通过提高频谱效率来实现下一代移动通信系统所需的数据速率提升似乎难以实现。因此，增加操作带宽成为实现5G系统峰值数据速率和总网络容量的最现实方法。

毫米波（mm - wave）频段，即波长在1 - 10毫米之间、频率范围为30 - 300 GHz的电磁波，成为研究热点。60 GHz工业、科学和医疗（ISM）频段已被选为初始目标，相关标准如ECMA - 387、IEEE 802.15.3c和IEEE 802.11ad已获批准。太赫兹（THz）频段，即频率范围在0.3 - 10 THz之间，由于硅（Si）互补金属氧化物半导体（CMOS）信号源和前端电路的出现，其通信研究也日益受到关注。

2. 毫米波标准化活动

2.1 60 GHz ISM频段标准

视频是移动数据流量的最大生成者和增长最快的应用，无线通信的一个常见用例是取代数据电缆。因此，2006年成立的第一个针对60 GHz频段的特殊兴趣小组WirelessHD专注于视频规范。2009年成立的Wireless Gigabit Alliance则采取了更协作的方法，将其规范贡献给了IEEE 802.11ad。

Ecma International于2008年发布了第一个60 GH