5G通讯关键之“毫米波技术解析”
作者:欧宝电竞 发布时间:2022-06-30 00:13
本文摘要:第五代移动通信系统(5thgenerationmobilenetworks,全称5G)离月商用(2020年)更加相似,这些日子华为、三星等各大厂商也争相公布了自己的解决方案,堪称八仙过海,各显神通。 5G的一个关键指标是传输速率:按照通信行业的预期,5G应该构建比4G慢十倍以上的传输速率,即5G的传输速率可实现1Gb/s。

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第五代移动通信系统(5thgenerationmobilenetworks,全称5G)离月商用(2020年)更加相似,这些日子华为、三星等各大厂商也争相公布了自己的解决方案,堪称八仙过海,各显神通。  5G的一个关键指标是传输速率:按照通信行业的预期,5G应该构建比4G慢十倍以上的传输速率,即5G的传输速率可实现1Gb/s。这就意味著用5G传输一部1GB大小的高清电影意味着必须10秒!另外如此低的传输速度也不会带给一些其他的应用于,比如云端游戏(游戏在云端服务器继续执行,平把继续执行画面传到手机,这样手机配备不低也能玩游戏大型游戏),虚拟现实(同理把运算放在云端,手机末端只负责管理输入画面)等等。  5G如何构建如此低的传输速率呢?  无线传输减少传输速率大体上有两种方法,其一是减少频谱利用率,其二是减少频谱比特率。

在无线传输中,数据以码元(symbol)的形式传输。在码元传输速率(码率)恒定的情况下,信号闲置的无线比特率恒定,而每个码元传输的信息数据量是由调制方式要求的。

  调制方式是指如何用信号传递信息。  在古代,人们用烽火台传递信息,有情况的时候熄灭烽火,每有情况的时候点燃烽火。从现代通讯理论来说,就是我们调制了烽火。由于普通的烽火一共只有两种状态(熄灭和点燃),因此烽火台一次不能传送1比特的信息(0=点燃=没敌人,1=熄灭=有敌人)。

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烽火台能无法提高一下来一次传送更加多信息呢?我们可以通过引进更加多状态来构建这一点。例如,改良的烽火台里面我们可以掌控烽火的火势,将火势分成点燃、小火、中火和大火四种状态,这样我们就可以一次传送两比特的信息(00=点燃=没敌人,01=小火=有敌人且离我们很近,10=中火=有敌人且离我们不远处,11=大火=有敌人且早已兵临城下)。

  然而,无法两全其美的是,引进更加多状态的同时也不会减少信息传送错误的有可能。如果天气很差的时候可能会把中火看作小火,这样信息的传送就错误了。

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比较地,如果只有两种状态(点燃和熄灭),则错误的几率较为小。  无线通讯中的调制也是这个道理,通过操控无线电波的幅度和振幅可以产生载波的有所不同状态。当调制方式由非常简单逆到简单时,载波状态数量减少,一个码元所代表的信息量(比特数)也减少。  但另一方面每个码元状态之间的间距也变大,因此更容易受到噪声阻碍使得码元背离原本应当在的方位从而导致解码错误。

所以简单调制对信道的拒绝较为低,在信道噪声相当大的情况下用于简单调制不会造成数据传输误码率很高,而且解码所必须的电路也不会非常复杂,造成功耗相当大。  相对于提升频谱利用率,减少频谱比特率的方法变得更加非常简单必要。在频谱利用率恒定的情况下,能用比特率缩减到则可以构建的数据传输速率也缩减到。但问题是,现在常用的5GHz以下的频段早已十分挤迫,到哪里去找新的频谱资源呢?各大厂商不约而同想起的方法就是用于毫米波技术。

  毫米波是什么?毫米波的特点?  毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波,其频率约在30GHz~300GHz之间。  根据通信原理,无线通信的仅次于信号比特率约是载波频率的5%左右,因此载波频率越高,可实现的信号比特率也越大。

在毫米波频段中,28GHz频段和60GHz频段是最有期望用于在5G的两个频段。28GHz频段的能用频谱比特率平均1GHz,而60GHz频段每个信道的能用信号比特率则到了2GHz(整个9GHz的能用频谱分为了四个信道)。


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