隨著世界標準化機構著手定義下一代無線網絡，5G的愿景正在迫使研究人員改變他們的思考方式。增加4G網絡的頻譜效率并不足以提供三個高級5G用例所需的數據速率、延遲和容量（圖1），這三個用例由3GPP定義，期望未來能夠提供無處不在的瞬間移動寬帶數據。

圖1. 這三個5G用例是由3GPP和IMT-2020定義的。

增強型移動寬帶(eMBB)用例由IMT-2020定義，該用例設想了一個超過10Gbps的峰值數據速率，是4G網絡的100倍。經實踐證明，數據速率與可用頻譜直接相關，而根據香農定理，容量是帶寬（即頻譜）和信道噪聲的函數。低于6GHz的頻譜已經分配殆盡，而6GHz以上的頻譜，特別是毫米波頻率已經成為一個非常有前景的替代方案來實現eMBB用例。但是，哪些毫米波頻率會被采用呢？

頻譜選項

國際電信聯盟(ITU)和3GPP在關于5G標準兩個研究階段的計劃上已經達成了一致。第一階段主要研究低于40GHz的頻率，致力于在2018年9月之前解決一些更緊迫的商業需求；第二階段從2018年開始，到2019年12月，致力于解決IMT-2020提出的關鍵績效指標。第二階段的焦點是高達100GHz的頻率。

為了在毫米波頻率標準化上達成全球一致，ITU在去年11月舉行的世界無線電通信大會(WRC-15)上公布了一個擬定的24GHz~86GHz范圍內的全球可行頻率列表，如表1所示。國際電聯發布該提案不久，美國聯邦通信委員會(FCC)于2015年10月21日發布了一條規則制定建議通知(NPRM)，推薦了28GHz、37GHz、39GHz和64-71GHz頻段的新靈活服務規則（如圖2所示）。

圖2. FCC提議用于移動通信的毫米波頻段。

盡管ITU、3GPP等標準機構將2020年定為對5G標準進行定義的最后期限，但移動運營商正在加快5G服務的時間進度。在美國，Verizon和AT＆T計劃在2017年對5G的早期版本進行測試。韓國打算在2018年的冬奧會上進行5G試驗，而日本則想要在2020年的東京奧運會上展示5G技術。經過各方組織的努力和推動，目前最有可能用于5G的候選頻率包括：28GHz、39GHz和73GHz。

這三個頻段的提出有以下幾個原因。首先，60GHz的頻率由于氧吸收的原因會產生大約20dB/km的衰減，與60GHz不同的是，這些頻率的氧吸收率低得多。這使其有可能適用于長距離通信。這些頻率在多徑環境下也能可靠運行，可用于非視距(NLoS)通信。通過將波束賦形和波束跟蹤與高度定向天線結合，毫米波可以提供可靠且非常安全的鏈路。紐約大學工程學院的Ted Rappaport博士和他的學生已經開始了28GHz、39GHz和73GHz信道特性和潛在性能的研究。他們已經發表了多篇關于傳播測量的論文以及這些頻率的可能服務中斷研究。這些頻率的數據和研究結合全球頻譜的可用性，使這三個頻率成為毫米波原型驗證的起點。

服務供應商都渴望獲得這些大量未分配的毫米波頻譜，他們是決定5G使用哪些頻率的關鍵力量。在日本，NTT DoCoMo與諾基亞、三星、愛立信、華為和富士通合作，對28GHz以及其它頻率進行現場測試。2015年2月，三星進行了信道測量，并證明了28GHz是蜂窩通信的一個可行頻率。這些測量驗證了城市環境中的預期路徑衰減：非視距鏈路的路徑衰減指數是3.53。三星表示，該數據表明毫米波通信鏈路可以支持超過200米的距離。其研究還包括相控陣天線方面的工作。三星已經開始對可能適合手機相控陣列的設計進行特性分析。

2015年9月，Verizon公司宣布將在2016年與三星等重要合作伙伴開展現場試驗。2015年11月，高通使用128根天線在28GHz頻率下進行實驗，演示密集城市環境下的毫米波技術。它展示了定向波束賦形在非視距通信中的應用。隨著FCC宣布28GHz可用于移動通信，預計美國將進行更深入的實驗和現場試驗。Verizon公司還與XO Communications簽訂了28GHz頻譜租賃協議，可在2018年年底前購買該頻譜。

但是請注意，28GHz頻帶并不包含在國際電聯的全球可行頻率列表中。它是否將成為5G毫米波應用的長期頻率選擇仍有待確定。無論全球標準如何制定，美國、韓國、日本的頻譜可用性，以及美國服務提供商對早期現場試驗的承諾有可能將28GHz引入到美國移動技術中。在標準機構最終確定5G標準之前，韓國希望在2018年冬奧會上展示5G技術的愿望也將會推動28GHz應用到消費產品中。事實上，該頻率并沒有因為不在國際移動通信(IMT)頻譜名單上而被忽視，反而引起了FCC的注意。