5G毫米波的这些技术优势，将为行业开创超越想象的商业应用前景。目前能够预测的是，5G毫米波将在室内外交通枢纽与场馆等热点覆盖应用场景、家庭和写字楼的固定无线接入(FWA)、以及工业互联网等行业用例中大有可为。在室内外交通枢纽与场馆等应用场景中，用户数多，高峰时期数据业务需求极大，毫米波能够很好地满足这些热点区域的连接需求。此外，在家庭和写字楼的网络部署中，5G毫米波可作为中低频基站的回传，或者通过CPE提供宽带服务，实现对高清视频、AR/VR等业务的良好支持。而在工业互联网领域，相关测试表明，即使在复杂的工业环境中，5G毫米波技术加上超可靠低时延通信(URLLC)技术能够提供出色性能，满足工业机器人网络低至1毫秒时延和高达99.9999%连接可用率的严苛要求，并能同时为高密度部署的工业手持设备及监控摄像头提供高清视频传输。
5G毫米波的挑战与解决方案
5G毫米波因为频段高、传播损耗高、绕射和衍射能力弱，覆盖相对受限，这是5G毫米波通信系统面临的最大挑战。根据中国联通的实测结果，5G毫米波的穿透损耗远高于Sub-6GHz，同时恶劣天气如雨、雪、雾等对毫米波的传播也有不利影响。这使得业界对5G毫米波产生了“误区”，以为它只能够实现视距传输和固定传输。然而现在已经有多种解决方案来解决5G毫米波信号衰减和阻挡的问题。
首先，5G毫米波通过先进的波束赋形技术增加EIRP(等效全向辐射功率)，提升覆盖能力，能够轻松实现数百米的信号传输，缓解路径损耗问题。这项技术不仅通过仿真实验得到了验证，而且在外场测试和商用部署中也得到了充分检验。其次，在5G标准化中，5G毫米波波束管理成为5G毫米波标准化的工作重点，其中包括波束搜索、波束跟踪以及波束切换等，使5G毫米波系统能在部分方向信号受到遮挡的情况下迅速捕捉新波束并动态地实施波束切换。最后，半导体材料和封装技术的进步也推动着5G毫米波技术快速发展，可将大规模阵列天线和射频链路整合成性价比更高的相位阵列射频器件(RFIC)，从硬件上为5G毫米波系统提供强大支持。
针对这些挑战，高通公司中国区研发负责人徐晧博士透露，高通的思路是通过完整的系统级解决方案来提供更有效的集成和优化。例如，骁龙5G调制解调器及射频系统集成了调制解调器、射频收发器和射频前端的芯片组，以及毫米波天线模组和软件框架。高通拥有整个系统的所有关键组件，可在系统的所有子组件层面协同设计硬件和软件，进行先进技术的创新和技术优化，比如可支持最优上行链路吞吐量、同时满足传输上限的Smart Transmit技术;可实现出色传输能效与网络性能的宽频带包络追踪技术;可支持更高吞吐量、更高通话可靠性、更广网络覆盖范围的Signal Boost技术;可实现出色接收能效的5G PowerSave技术等。
目前主流设备和芯片厂商均支持800M带宽，高通已有多代商用毫米波天线模组产品能够支持毫米波全频段。此外，海思Balong 5000、三星Exynos 5123、联发科Helio M80等系列芯片也能够支持毫米波。在移动终端方面，一加、摩托罗拉、三星、LG、联想、宏碁、SierraWireless、移远通信、广和通、Telit、Inseego、Netgear、OPPO、友讯(D-link)、亚旭、夏普等业界领先厂商发布了多样化5G毫米波商用终端，覆盖智能手机、PC、热点和固定无线接入CPE等。在一加与爱立信共同完成的2020年IMT-2020毫米波终端测试中，使用一加8手机，配合爱立信基站，4cc下行吞吐率可达2.1Gbps，最大距离可达1.2公里。
解决5G毫米波覆盖问题的另一个解决方案是采用小蜂窝(Small Cell )技术。在5G 时代，单一基站类型很难满足所有通信需求和部署场景。与5G中低频宏站相比，5G毫米波Small Cell 基站覆盖半径相对较小，部署密度更大，可以通过减小通信距离来保证高峰值吞吐量，并通过提高部署密度来充分保证覆盖效果。Small Cell 基站部署场景广泛， 既能室内部署，也能室外部署，为匹配不同部署场景和使用需求，可以采用从分布式到集中式等不同5G 网络架构形态，最典型的部署场景是各种热点地区，比如会议室、大型体育场馆、音乐厅，各类交通枢纽如机场、火车站、地铁站等。
5G毫米波面临的第二个挑战是终端移动管理问题。由于高频信号传播特点，5G毫米波小区覆盖半径通常较小，终端在移动状态下由于小区切换较频繁而易于出现数据传输中断。3GPP标准针对这一问题提出了小区切换方案和快速波束恢复机制。此外，运营商可以采取“5G Sub-6 GHz+4G LTE+毫米波”的5G 部署策略，利用载波聚合(CA)技术和双连接(DC) 技术将中低频和5G毫米波有机结合起来，以提供极致的用户体验。
5G毫米波面临的第三个挑战是产品复杂性高，实现难度大，特别是天线设计。针对这一挑战，业界提出了AiP(Antenna in Package)方案，借助封装材料与工艺的进步，将天线、射频收发器和射频前端集成在封装内，以实现系统级的无线通信功能。AiP技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的趋势，同时兼顾了天线性能、成本及体积。
图3：5G毫米波天线的覆盖范围。(来源：GSMA)
