毫米波基础及其应用
毫米波有多种用途，包括通信、短程雷达、传感器和机场安全扫描仪。毫米波频段的各个部分被用于以下应用：
国际电联在 57 至 59.3 GHz 的非排他性无源频率分配用于气象和气候传感应用中的大气监测，并且由于地球大气中氧气吸收和排放的特性，对于这些目的很重要。 IEEE 802.15 无线个域网 (WPAN) 定义为在 57 至 66 GHz 范围内运行。 IEEE 802.16 无线城域网 (WMAN)，也称为 WiMAX（微波接入全球互操作性），被定义为在 10 至 66 GHz 频带中运行。 IEEE 802.11ad 60 GHz 多千兆无线系统 (MGWS)。 24 至 39 GHz 频段中的 5G 蜂窝电信。 毫米波雷达用于坦克和飞机的近程火控雷达以及舰艇的自动炮击落来袭导弹。 交警使用 Ka 波段（33.4 至 36.0 GHz）的测速雷达枪。 衣服和其他有机材料对某些频率的毫米波是透明的。最近的一个应用是扫描仪，用于检测衣服下携带的武器和其他危险物体，用于机场安检等应用。
毫米波衰减有利有弊
毫米波仅通过视线路径传播。电离层不会反射它们，它们也不会像地波那样像低频无线电波那样沿着地球传播。在典型的功率密度下，它们会被建筑物墙壁挡住，并在穿过树叶时遭受显着的衰减。大气气体的吸收是整个频段的一个重要因素，并且随着频率的增加而增加。然而，它在一些特定的吸收线处最大，主要是 60 GHz 的氧气和 24 GHz 和 184 GHz 的水蒸气。在这些吸收峰之间“窗口”的频率处，毫米波的大气衰减要小得多，范围更大，因此许多应用程序都使用这些频率。然而，毫米波仍然受到视线传播和其他限制。
雨滴的大小与毫米波长大致相同，因此降水会因散射（称为雨衰）和吸收而导致额外衰减。高自由空间损耗和大气吸收极大地限制了有用的传播。这对于开发高密度通信网络（例如 5G 和 WPAN）来说是一个优势，因为它通过在相对较小的地理区域内进行频率重用来支持提高频谱利用率。
毫米波的高带宽和短传输距离也使其适用于超高清视频的短距离无线传输和来自小型低功耗物联网设备的通信等应用。有限的传播距离和高数据速率有望使毫米波可用于自动驾驶汽车之间的通信。
毫米波和 5G
鉴于毫米波在短距离内提供低延迟、高带宽通信的能力，国际电联为 5G 定义了以下三个主要使用场景：
增强型移动宽带(eMBB) 可应对热点场景中大幅增加的数据速率、高用户密度和非常高的流量容量以及无缝覆盖和高移动性场景，但数据速率仍将提高。eMBB可以支持多个子用例，包括云办公/游戏、虚拟/增强现实（VR/AR）和三维/超高清（3D/UHD）视频。
用于物联网的大规模机器类型通信(mMTC)，需要为大量连接设备提供低功耗和低数据速率。mMTC 可以提供具有能源效率和异步访问的远程通信。这样的特性非常适合大量的低功耗设备。
超可靠和低延迟通信(URLLC) 可满足安全关键型和任务关键型应用的需求，例如工业自动化和机器人、自动驾驶、基于无人机的交付和远程医疗援助。
所提出的敏捷 5G 帧结构通过利用 URLLC 和 eMMB 的不同传输时间间隔 (TTI) 来满足其所需的频谱效率 (SE)，显示了对 URLLC 延迟要求的有希望的结果。例如，可以将 URLLC 流量调度到较短的 TTI 持续时间以实现其低延迟目标，而 eMBB 流量可以使用较长的 TTI 持续时间进行调度以保持其极端的 SE 要求。
以 URLLC 为重点的应用程序需要以毫米波技术支持的可靠性、安全性和最小延迟的端到端数据传输。ITU 已经制定了特定的服务质量 (QoS) 要求，例如 1 ms 的空中接口延迟和 99.999% 的 URLLC 系统可靠性。URLLC 的这些 QoS 要求，对于选定的应用，如下所示：
虽然此常见问题解答侧重于毫米波，但 5G 由两个独立的频段组成，FR1 主要是毫米波区域中重新调整用途的 LTE 频段和 FR2 频段。因此，FR1 频率中的 5G 可以采用目前用于 LTE 手机、蓝牙和类似设备的射频架构。5G 设备的 FR1 部分将能够使用类似的射频调制/解调架构和类似的模拟前端。它们不会完全相同，因为 5G 将比 LTE 拥有更多的带宽。但是增加的带宽可以通过非常相似的技术来适应。
