Почему 5G использует миллиметровую волну?

Согласно соглашению 3GPP 38.101, 5G NR в основном использует два частотных сегмента: диапазон FR1 и диапазон FR2. Диапазон частот в диапазоне FR1 составляет 450–6 ГГц, также известный как поддиапазон 6 ГГц; частотный диапазон диапазона FR2 составляет 24,25 ГГц - 52,6 ГГц, который обычно называют миллиметровой волной (мм волны)

В течение долгого периода истории миллиметровая полоса - это дикая земля. Почему? Причина проста, потому что есть немного электронных компонентов или устройств, способных передавать или принимать миллиметровые волны. Почему нет электронных устройств, которые посылают или принимают миллиметровые волны? Есть две причины.
Первая причина заключается в том, что, хотя миллиметровые волны могут обеспечить большую пропускную способность и более высокие скорости передачи данных, предыдущие мобильные приложения не требовали такой большой полосы пропускания и таких высоких скоростей передачи данных, а миллиметровые волны не имеют рыночного спроса. И миллиметровые волны имеют некоторые очевидные ограничения, такие как слишком большие потери при передаче, слишком малое покрытие и так далее.
Вторая причина в том, что миллиметровые волны слишком дороги. Производство компонентов микросхемы субмикронного размера, которые могут работать в миллиметровом диапазоне, было сложной задачей. Преодоление потери передачи и увеличение покрытия также означает большие деньги. Однако за последнее десятилетие все изменилось.
С быстрым развитием мобильной связи частотные ресурсы в пределах 30 ГГц почти заняты. Правительства и Международная организация по стандартизации выделили все “ хорошо ” частоты, но есть все еще нехватка частоты и конфликты частоты. Развитие сотовых систем 4G и предстоящий 5G зависят от правильного распределения частот. Проблема в том, что частоты почти не осталось.
Миллиметровые волны, как и в Новом мире Америки, предоставляют мобильным пользователям и операторам мобильной связи " бесконечный " частотные ресурсы.
Волны миллиметра приносят большую пропускную способность и высокую скорость. Максимальная ширина полосы, которая может использоваться в сотовой системе 4G LTE на основе полосы частот менее 6 ГГц, составляет 100 МГц, а максимальная скорость передачи данных составляет 1 Гбит / с. В диапазоне миллиметровых волн максимальная полоса пропускания, которую могут использовать мобильные приложения, составляет 400 МГц, а скорость передачи данных составляет до 10 Гбит / с или более.
Рыночный спрос всегда является главной движущей силой инноваций. Техническая задача по созданию экономичного компонента интегральной схемы миллиметрового диапазона быстро решается. Благодаря использованию новых материалов, таких как SiGe, GaAs, InP, GaN, и новым производственным процессам, транзисторы, работающие в диапазоне миллиметровых волн, были встроены в транзисторы размером до десятков или даже нескольких нанометров, что значительно снижает стоимость.
Теперь мы можем использовать любую миллиметровую волну между 20 ГГц и 300 ГГц? Еще нет. Почему? Когда радиоволны распространяются, атмосфера избирательно поглощает электромагнитные волны определенных частот (длин волн), в результате чего потери при распространении этих электромагнитных волн становятся особенно серьезными. Основными составляющими поглощения электромагнитных волн являются кислород и водяной пар. Резонанс, вызванный водяным паром, поглощает электромагнитные волны около 22 ГГц и 183 ГГц, в то время как резонансное поглощение кислорода воздействует на электромагнитные волны около 60 ГГц и 120 ГГц. Таким образом, мы видим, что независимо от того, какая организация выделяет ресурсы миллиметрового диапазона, она будет избегать полос частот вблизи этих четырех частот.
Одним из наиболее важных ограничений является расстояние распространения миллиметровой волны. Законы физики говорят нам, что при одинаковой мощности передачи, чем меньше длина волны, тем короче расстояние распространения. Во многих случаях это ограничение приводит к распространению миллиметровой волны не более чем на 10 метров. У всего есть две стороны. Расстояние распространения слишком мало, и иногда оно становится преимуществом системы миллиметровых волн. Например, это может уменьшить помехи между сигналами миллиметрового диапазона. Антенна с высоким коэффициентом усиления, используемая в системе миллиметровых волн, также имеет хорошую направленность, что дополнительно устраняет помехи. Такая антенна с узким лучом не только увеличивает мощность, но и увеличивает зону покрытия, повышая безопасность и уменьшая вероятность перехвата сигнала.
Кроме того, " высокая частота " фактор уменьшит размер антенны, что является еще одним неожиданным сюрпризом. Предполагая, что размер антенны, которую мы используем, является фиксированным относительно длины волны беспроводной связи, такой как 1/2 длины волны или 1/4 длины волны, увеличение несущей частоты означает, что антенна становится все меньше и меньше. Например, 900-метровая GSM-антенна имеет длину около нескольких десятков сантиметров, в то время как антенна миллиметрового диапазона может составлять всего несколько миллиметров. То есть в одном месте мы можем подключать все больше и больше высокочастотных антенн. Основываясь на этом факте, мы можем компенсировать потери в высокочастотном тракте, увеличив число антенн без увеличения размера антенной решетки. Это позволяет использовать массивную технологию MIMO в системах с миллиметровыми волнами 5G.
После преодоления этих ограничений системы 5G, работающие в миллиметровых волнах, могут предоставлять множество услуг, которые 4G не может предоставить, таких как HD-видео, виртуальная реальность, дополненная реальность, ретрансляция беспроводных базовых станций, обнаружение радаров ближнего радиуса действия, плотные городские информационные службы, стадионы. / Концерт / Торговый центр, услуги беспроводной связи, управление заводской автоматизацией, телемедицина, мониторинг безопасности, интеллектуальные транспортные системы, проверки безопасности в аэропортах и ​​т. Д. Разработка и использование миллиметрового диапазона волн обеспечивает широкое пространство и неограниченное воображение для приложений 5G.
Так как 3GPP решил, что 5G NR продолжит использовать технологию OFDM, 5G не имеет прорывных технологических инноваций по сравнению с 4G, и миллиметровая волна - почти самая большая " новая идея " 5G. Внедрение других новых технологий 5G, таких как массивный MIMO, новая нумерология (разнесение поднесущих и т. Д.), LDPC / полярные коды и т. Д., Тесно связаны с миллиметровыми волнами, все для того, чтобы лучше распространить технологию OFDM на миллиметровые полосы. Чтобы приспособиться к характеристикам большой полосы пропускания миллиметровых волн, 5G определяет несколько разнесений поднесущих, из которых больший разнос поднесущих (60 кГц и 120 кГц) специально разработан для миллиметровых волн. Вышеупомянутая массивная технология MIMO также предназначена для миллиметровых волн. Следовательно, 5G также может упоминаться как " расширенный 4G распространяется на миллиметровую волну " или " расширенный LTE распространяется на миллиметровую волну " ,
доля этой должности:

Отправить нам письмо

Рабочее время :
7:00-23:00(по пекинскому времени)
Fax :
+86 755 28346595
телефон :
+86 755 28346595(рабочее время)
Адрес завода :
3-й этаж, Фэй цуй ли, № 17, Уэст-Цзин-Тян-роуд, район Цзинцзян, Чэнду, Китай
contact us