作者 | 马超
责编 | 胡巍巍
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
美国三大股指在近日迎来了两次史诗级的暴跌，先是3月9日道指下跌近1900点，标普500暴跌7%，双双熔断；后是3月12日标普500在开盘5分钟便跌去7%，再次触发熔断，并且随着多国政要确诊感染新冠病毒，美国也宣布进入紧急状态。
在美股一周双熔断的“活久见”背景下，美国联邦通信委员会拍卖毫米波频谱，加速推进5G建设的举措，就有颇有点抄中国“新基建”作业的味道了。不过“天下文章一大抄”，我们知道在上个世纪初的金融危机中，美国就是靠着高速公路等基础设施的建设走出困境的，而面对本轮危机，美国把希望寄托于5G等新兴信息化建设领域，也算是一个明智的做法。
根据美国联邦通信委员会的消息，他们从用于5G的37GHz、39GHz和47GHz频谱的拍卖中获得了45亿美元收入，而且还获得了近31亿美元的激励奖金，以加快从这些频段中清除现有的许可证获得者。
这两项收入加起来高达75.58亿美元。此次拍卖堪称巨头的盛会，其中Verizon在最新的竞标中独占鳌头，赢得了4940个许可证，紧随其后的是AT&T获得了3267个许可证、Dish Network的2651个许可证和T-Mobile的2384个许可证。
在此之前美国最大的频谱拍卖交易的最高成交记录是24GHz和28GHz两个波频段的27亿美元，所以从本次近76亿美元的天价交易中，可以看出美国对于5G等高新技术带来新的经济增长点是十分渴求的。下面笔者为大家做一下5G毫米波拍卖背后的技术解读。
毫米波何以成为5G时代的宠儿
毫米波频段是指30GHz～300GHz，相应波长为1mm～10mm。毫米波通信就是指以毫米波作为传输信息的载体而进行的通信。毫米波频谱的拍卖，其实就是拍卖毫米波频谱的 使用权。毫米波属于极高频段，它以直射波的方式在空间进行传播，波束很窄，具有良好的方向性。毫米波的主要优点如下：
极宽的带宽：毫米波带宽高达270GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5倍。配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量，适用于高速多媒体传输业务, 这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
波束窄：在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波束宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
可靠性高：较高的频率使其受干扰很少，提供稳定的传输信道;与激光相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多。
方向性强：由于波束较窄，增大了窃听难度，适合短距离点对点通信;
波长极短：所需的天线尺寸很小，和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
毫米波存在的问题
在移动通信发展的30年间，毫米波一直都是一片蛮荒之地，由于过去人们对于移动通信的带宽要求并不高，在光纤传输都只有512K甚至更低的年代里，毫米波技术所提供的高带宽其实并没有太多意义。
同时，也因为毫米波传输距离的问题，使得运营商需要架设更多基站才能保证网络覆盖，因此在低速互联网的年代，毫米波自然不受人们的重视。总结毫米波的短板主要有以下几方面：
传输距离较短：由于毫米波技术的高频特点，毫米波本身的传播距离相较于低频段更短，因此运营商需要实现大规模覆盖往往需要投入更多的基站和运营成本。
降雨及悬浮颗粒物造成衰减较多：毫米波主要受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大，与微波相比，毫米波信号在恶劣的气候条件下，尤其是降雨时的衰减情况严重，对传播效果的影响很大。通常情况下，降雨的瞬时强度越大、距离越远、雨滴越大，所引起的衰减也就越强。因此，应对降雨衰减最有效的办法是在进行毫米波通信系统或通信线路设计时，留出足够的电平衰减余量。
毫米波天线技术难度太大：因为目前集成电路（IC）发射的能量不高，而且毫米波易被空气吸收，因此若要讯号射程远，便需要采用高增益的天线，但高增益的天线只能集中朝某一个方向发射，由于手机用户不会只固定在某一方位，而是多方位移动，因此手机天线便要像相控阵雷达般不停扫描，以便与发射器联系，而如何令手机相控阵天线的扫描角度够广阔，是毫米波应用推广中要面对的主要技术难题。
5G时代，技术为王
5G时代，带宽和用户体验已经成为移动网络首先要满足的需求，因此毫米波才会如此引人关注。由于上文也提到了毫米波最大的缺点就是大气传输时的衰减大而且传输距离近。遇悬浮及降水衰减严重，所以这也就对应着有关5G的几项关键技术：
Massive MIMO：大规模多进多出天线技术，MIMO的含义是天线“多进多出”（Multiple-Input Multiple-Output）。在4G时代MIMO技术就已经得到应用，不过最多也就是基站8天线，手机4天线，但是在毫米波频段应用时，当天线发射功率不能增加，发射天线和接收天线的增益也不能提高太多，所以解决方案只有——增加发射天线和接收天线的数量，而且毫米波波长短，互相之间干扰距离小，天线之间可以离得更近，所以5G天线都不是以个数计，而是阵列天线，这也就是Massive MIMO。
Beamforming：波束赋形，5G时代大规模天线技术是波束赋形的基本条件。在没有人为干扰的条件下，电磁波是360度无死角传播的，其中很大一部分没有被接收，白白浪费，天线阵列可以使得电磁波朝着人为规定方向的传播，且天线个数越多，电磁波传播方向越集中。波束赋形可以使无线信号定向传输到需要使用的方向，而且还需要波束导向技术根据信号接收点的位置变化不断调整，这也就是波束赋形技术的关键所在。
在5G时代放眼世界，华为堪称是佼佼者之一。2019年，任正非在接受采访时就曾经表示：“全世界能做5G的厂家很少，华为是做得最好的；全世界能做微波的厂家很少，华为做得最先进。能够把5G基站和最先进的微波技术结合起来成为一个基站的，世界上只有一家公司能做到，就是华为。”
这里的微波其实就是指毫米波，机会总是垂青于那些有准备的人，在当前的情况下，整个世界都会期待着5G所带来增长点，相信我们必能披荆斩棘，再上高峰。
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