現在通信技術的演進基本按照大帶寬和高速率傳輸的路徑上一路狂奔。從Wi-Fi上看，從一開始的22MHz帶寬一路漲到Wi-Fi 6的160MHz帶寬，下載速度也從一開始的2Mbps提升到Wi-Fi 6的最大9.6Gbps。未來這個技術還應該如何發展呢？我先公布答案，然后我們再娓娓道來。其中一個核心技術就是毫米波。

毫米波（millimeter waves、mmWave）又稱為極高頻（Extremely high frequency，EHF），對應的頻率范圍是30~300GHz，位于超高頻段（3～30GHz）和遠紅外頻段（300GHz～20THz）之間。之所以叫極高頻EHF，這其實是從微波（Microwave）的劃分來看的。微波的頻段：300MHz～300GHz，具體分為三段：特高頻（Ultra high frequency，UHF，頻段范圍：300MHz～3GHz）、超高頻（Super high frequency，SHF，頻段范圍：3GHz～30GHz）、極高頻（也就是毫米波）。所以宏觀來看，毫米波屬于微波的一種。因為這一頻段的無線電波長為1～10m毫米，所以才被形象地稱為毫米波。

根據IEEE的定義，毫米波的頻段又分為很多子頻段：26.5GHz～40GHz稱為Ka band，40GHz～75GHz稱為V-band，75GHz～110GHz稱為W-band，110GHz～300GHz稱為mm-band，除此之外，和上述頻段有交疊的的：33GHz～50GHz稱為Q-band，40GHz～60GHz稱為U-band，60GHz～90GHz稱為E-band，90GHz～140GHz稱為F-band，110GHz～170GHz稱為D-band。之所以分出這么多頻段，一個是從頻段管理的維度考慮，一個是從這些頻段在大氣吸收、傳輸特性、設備技術等方面表現有所不同，因此在不同的應用場景中具有各自的優勢和適用性。

今天我們先聊聊毫米波上述頻段的應用場景：

3.1 Ka-band（26.5GHz～40GHz）

Ka-band的波長從略多于 1 厘米降至 7.5 毫米。這個頻段原本是北約（NATO）定義的。由于大氣水蒸氣（在24 GHz有一個吸收線）的存在，Ka-band很容易出現雨水衰減（雨衰）現象。降水會導致額外的散射（雨衰）和吸收，增加信號衰減。所以Ka-band不發適用于地面上的長距離傳輸（太空除外）。所以Ka-band用的最多的都是衛星通信，比如：地球靜止軌道（GEO）衛星通信，Space-X Starlink星鏈系統的通信，亞馬遜的柯伊伯項目（Project Kuiper）互聯網衛星系統，以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等等。當然，除了衛星通信，這個頻段也對目標分辨率和高精度測量上表現突出，也會用于軍用飛機上的高分辨率、近距離瞄準雷達，交通執法部分的車輛速度檢測等等。

3.2 V-band（40GHz～75GHz）

傳統上，這一頻段除了毫米波雷達研究，使用率并不高。而傳統的GSM/3G/LTE/Wi-Fi（802.11a/b/g/n/ac/ax）已經在2.4GHz～6GHz這個頻段過于擁擠，低頻段基本耗盡，而從6GHz往上一直到毫米波，規劃較為零散，無法找到大段空閑頻段，難于解決無線數據吞吐量需求越來越大（從百兆bps向千兆bps發展）的痛點需求。因此開發高頻段毫米波就成為熱點。特別是這個V-band，相對頻譜資源豐富，技術積累逐漸成熟，可以大規模部署開發。現在用于千兆Wi-Fi的標準，主要有以下幾個：

• IEEE 802.11ad標準：在60GHz頻段上運行的千兆位速度Wi-Fi技術標準，也稱為WigGig，可以使用2.16GHz的信道帶寬。峰值速度是6.76Gbps。

• IEEE 802.11aj標準：主推在45GHz頻段上運行的千兆位速度Wi-Fi技術標準，也可以運用在60GHz頻段上，這個標準是咱們中國主推的高速短距通信標準。可以使用1.98GHz的信道帶寬（45GHz頻段）或者2.16GHz的信道帶寬（60GHz頻段）。在主推的45GHz頻段，峰值速度是15Gbps。2021年，華為幫助在中國30省部署了FTTR（Fiber-To-The-Room）WLAN全屋千兆/萬兆覆蓋，采用毫米波Wi-Fi和FTTR 主從光貓組網。其中遵循的標準正是IEEE802.11aj(45GHz) 。這套方案達到的性能指標非常突出（ >10Gbps, 低時延: < 1ms），解決最后10m超高速無線接入問題。

• IEEE 802.11ay標準：在60GHz頻段上運行的千兆位速度Wi-Fi技術標準，可以認為是IEEE 802.11ad的改進版本。可以使用8.64GHz的最大帶寬，傳輸速度可以達到20～40Gbps，鏈路速率可達到176Gbps（四個流的MIMO）

V-band在無線短距通信方面無與倫比的優勢，讓我們看到了其在高密度接入、元宇宙、智慧辦公、超高清、智能制造和高精度導航定位中應用的廣泛前景。

V-band除了上述的短距通信應用之外，也可以用在衛星通信領域，2020年，SpaceX發射的一批12000顆星鏈衛星就支持這一頻段的通信。

另外V-band在醫學領域也有使用，低強度（通常10mW/cm2或更小）電磁輻射可用于人類醫學中以治療疾病。例如，“短暫、低強度的毫米波暴露可以改變細胞生長和增殖速率、酶的活性、細胞遺傳器官的狀態、可興奮膜和外周受體的功能。”

3.3 W-band（75GHz～110GHz）

W-band波長約2.7-4 毫米。W-band用于衛星通信、毫米波雷達研究、軍用雷達瞄準和跟蹤應用以及一些非軍事應用。

• 77 GHz被用在汽車巡航控制雷達的工作頻率。

• 94 GHz是很多隱蔽武器探測的無源毫米波攝像機的工作頻率。也用于天文學、國防和安全應用中的毫米波雷達成像應用。

• 95GHz的毫米波可以提供熱射線，將人體皮膚薄層加熱到無法忍受的54攝氏度溫度，從而使目標人員離開。用于驅趕人群的非致命性武器。美國空軍和海軍陸戰隊目前正在使用這種類型的主動拒止系統。

• W-band中的71～76 GHz / 81～86 GHz 部分由國際電信聯盟分配給衛星服務。

3.4 mm-band（110GHz～300GHz）

這個頻段中的毫米波在高精度測量、天文學研究、以及安全掃描等領域有著重要的應用。由于在這個頻段內，大氣吸收較強，因此傳輸距離相對較短。

從以上波段的應用可以看出來，在地面短距通信這個維度上來看，都集中在V-band這個范圍。

下一期，我們就詳細介紹一下在V-band頻段中，由我國主導的標準IEEE 802.11aj。我們下期再見！