素材来源：《一本读懂5G技术》
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附上汇总贴：5G无线技术基础自学系列 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客
移动通信传统6GHz以下的工作频段十分紧张，而且连续的可用带宽不大，不利于大带宽的实现。6GHz以上的高频段可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，而且连续可用的带宽较大，有利于支持大带宽、高速短距离的通信，如图9-28所示。
图9-28 5G移动通信系统候选工作频段
9.3.1 毫米波的优缺点
6GHz以上的频段都称之为高频段。毫米波是波长在1～10mm，频率在30～300GHz之间的电磁波。广义的毫米波也包括20～30GHz的电磁波。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。
毫米波频率高、波长短，具有如下优点：
1）波束窄、方向性好，以直射波的方式在空间进行传播，典型的视距传输。
在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。举例来说，一个12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18°，而94GHz时波束宽度仅1.8°。具有极高的空间分辨力，跟踪精度较高。在电子对抗中，通信系统使用毫米波窄波束，敌方难以截获。
2）可用频谱大、支持超大带宽。毫米波有上GHz的连续可用频谱。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。
3）由于频段高，干扰源很少，具有高质量、恒定参数的无线传输信道。
4）对沙尘和烟雾具有很强的穿透能力，几乎能无衰减地通过沙尘和烟雾。激光和红外在沙尘和烟雾的环境中传播损耗相当大，而毫米波在这样的环境中却有明显优势。
5）天线尺寸很小，易于在较小的空间内集成大规模天线阵。
毫米波的缺点也非常明显：
1）相对于微波来说，由于频率高，在大气中传播衰减严重。无线电波频率升高一倍，大气中的传播损耗增加6dB，所以毫米波在大气中衰减严重。降雨时衰减大，降雨的瞬时强度越大、雨滴越大，所引起的衰减也就越严重。毫米波的单跳通信距离相对于微波来说较短。
2）毫米波器件加工精度要求高。与微波雷达相比，毫米波雷达的元器件目前批量生产成品率低。再加上许多器件在毫米波频段均需涂金或者涂银，因此器件成本较高。
毫米波目前的应用研究集中在几个“大气窗口”频率和3个“衰减峰”频率上。
“大气窗口”是指35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、220GHz频段，在这些特殊频段附近，毫米波传播受到的衰减较小。一般来说，“大气窗口”频段比较适用于点对点通信，已经被地空、空地导弹和地基雷达所采用。而在60GHz、120GHz、180GHz频段附近的衰减出现极大值，高达20dB/km以上，被称作“衰减峰”。通常这些“衰减峰”频段被多路分集的隐蔽网络和系统优先选用，用以满足网络安全系数的要求。
5G毫米波4个常见推荐频段为28GHz、37GHz、39GHz和57～66GHz，如图9-29所示，后期还可能拓展其他频点。这4个推荐频段能在多路径环境中进行相对较远距离的传播，并且能用于非可视距离通信。具有波束成形与波束追踪功能的高定向毫米波天线，能提供高度安全且稳定的无线通信。
在5G移动通信领域，毫米波主要应用于室内流量热点场景，也用于5G基站与5G基站之间的无线回传，还用于基于D2D（Device to Device，设备到设备）技术的高频通信、车载通信等场景，如图9-30所示。
图9-29 毫米波推荐频段
图9-30 毫米波应用场景
9.3.2 可见光通信
可见光通信（Visual Light Communication，VLC）是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。高速数据流传送到室内小微基站上，小微基站上装有LED照明装置，通电后打开开关即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，计算机不需要网线连接，因而具有广泛的应用前景，如图9-31所示。
给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1,灭了表示0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的计算机，通过一套特制的接收装置传输信号。有灯光的地方，就有网络信号。关掉灯，网络全无。
图9-31 可见光通信示例
可见光的频率范围4×10e14～7.9×10e14Hz，对应的波长为780～380nm，如图9-32所示。光纤通信的光不是可见光，波长在1200～1600nm区间，该区间的光在光纤中传播损耗最小。可见光在光纤中传导的损耗大，不适合在光纤中应用。
图9-32 可见光频率范围
可见光通信有很多好处。可见光频谱带宽是无线电频谱带宽的上万倍，意味着更大的带宽和更高的速度。信号源为LED，成本低、功耗低。可实现高速率传输，单个LTE最大可传送3.5Gbit/s的速率，数据速率可能达到或超过光纤通信。可见光不易穿透障碍物，干扰小，可在照明的同时提供通信。
与WiFi相比，可见光通信系统可利用室内照明设备，代替WLAN AP基站，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清视频数据，俗称“灯光上网”。该系统还具有安全性高的特点，用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外。同时使用多台计算机也不会影响通信速度。可见光通信被称为Lifi。
无线电信号需要数量庞大的基站来提供覆盖，能量利用效率低。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽，尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，便可让灯泡变成可见光通信发射器。现已经实现，点亮一盏小的LED灯，4台计算机即可同时上网、互传网络信号，即“一拖四”。
可见光通信在5G中可用于室内短距离通信、车联网通信等，如图9-33所示。
图9-33 可见光通信使用场景
目前可见光通信的缺点是仅能实现单向通信，可见光通信无法与射频通信进行无缝切换。如何实现可见光双向通信，如何实现可见光通信与射频通信的无缝切换，是需要密切关注的技术动向。