原标题：毫米波通信面对哪些挑战?毫米波终端技术实现

毫米波通信面临的主要挑战包括：

1. 传输距离较短：毫米波的高频率使其信号在空气中传播时容易受到阻碍，尤其是建筑物、树木、甚至雨雪等因素都会显著衰减毫米波信号。因此，毫米波在城市环境中需要大量的小型基站来确保信号覆盖，这也带来了基站部署和维护的成本和难度。

2. 穿透能力差：毫米波信号在穿透障碍物时的能力远低于低频信号，墙壁、金属等物体能有效阻挡毫米波信号，影响通信质量。这要求5G网络在设计时，考虑更多的中继和小基站技术来弥补这一短板。

3. 大气吸收和天气敏感性：毫米波容易受到大气中的水分、雨雪等天气因素的影响，尤其在恶劣天气条件下，毫米波的传输性能会急剧下降。因此，毫米波的应用在某些气候条件下可能受到限制。

4. 高路径损耗：毫米波的自由空间损耗与载波频率正相关，在相同发送功率配置下，毫米波的理论通信覆盖距离远小于低频设备。例如，26 GHz载波比3.5 GHz载波的路损高约17.42 dB，即3.5 GHz载波的理论传播距离是26 GHz载波的约6.2倍。

5. 高穿透损耗：毫米波在传播过程中容易受到降雨、树丛以及其他遮挡物的遮挡与吸收，毫米波基本无法穿透传统混凝土承重墙。

针对毫米波终端技术的实现，主要面临以下挑战：

1. 终端侧大规模天线阵列：

• 技术需求：由于毫米波的自由空间路损大，覆盖受到影响，终端侧使用大规模天线阵列可获得更多的分集增益，提高毫米波终端的接收和发射性能，以弥补毫米波覆盖不足的缺点。

• 实现难度：终端部署更多的天线意味着终端设计难度的上升。与基站侧部署大规模天线阵列不同，终端侧的大规模天线阵列受终端尺寸、终端功耗的制约，其实现难度将大大增加。目前只能在固定终端上实现大规模天线阵列的布置，移动终端的大规模天线阵列设计还面临天线阵列校准、天线单元间的相互耦合以及功耗控制等诸多挑战。

2. 毫米波射频前端器件：

• 器件要求：射频前端器件包括功率放大器、开关、滤波器、双工器、低噪声放大器等，其中功率放大器是最为核心的器件，其性能直接决定了终端的通信距离、信号质量及待机时间。毫米波频段大带宽的特点对射频前端器件提出了更高的要求，未来毫米波终端的射频前端器件可能需要支持1GHz以上的连续带宽。

• 材料与技术：由于毫米波段与低频段差异较大，低频射频前端器件的制造材料在物理特性上将很难满足毫米波射频前端器件的要求。例如，在毫米波频段，氮化镓及InP的制造工艺在性能指标上均要强于砷化镓（目前主流的功率放大器制造材料）。然而，由于成本、产能等因素，基于氮化镓工艺的高性能射频前端器件多用于军工和基站等特殊场景。毫米波射频前端技术的发展将会成为毫米波终端实现的关键。

3. 测试方案：

• OTA测试需求：随着毫米波终端侧的大规模天线阵列的使用，终端的无线收发器都将集成到天线形成天线模块，未来毫米波终端可能不会存在射频测试端口，而且高频率下进行耦合带来的高插损等因素使传统的传导连接测试的方案更不可行，因此OTA（Over The Air）测试将成为毫米波终端测试的主流方案。

• 测试挑战：OTA测试需要严格的测试场地（微波暗室），测试费用昂贵。同时，毫米波OTA测试还面临新型吸波材料、远场测量条件等挑战。例如，由于毫米波段波长很短，天线远场的距离较大，暗室难以达到如此大的尺寸，测试距离的增加还会增加被测终端到测量天线间的路径损耗，降低测试系统的灵敏性和准确性。为解决这些问题，可以采用紧缩场法或中区场测量等方式来缩短测量距离或代替远场测量。

总结来看，毫米波通信和终端技术的实现面临诸多挑战，但随着技术的不断发展和突破，这些问题有望逐步得到解决。例如，通过小基站与超密集网络部署、波束成形、大规模MIMO技术、毫米波与低频段的协同等技术手段，可以提高毫米波的传输性能和覆盖范围；通过新型天线技术、硬件升级与兼容性改进等措施，可以解决毫米波终端的技术实现难题。