簡述實現5G的五項底層技術

一.毫米波


1.什么是毫米波

目前大部分手機和電子產品設備都在3000Hz到6GHz頻段中工作。而毫米波就是6GHz以上的頻段。(根據光速=波長*頻率,波長越長,頻率越低)

2.為什么要用到毫米波

原來是因為連入3000Hz到6GHz頻段中的設備就是手機電腦,然而現在,隨著新技術的逐漸增加,連入該頻段的設備越來越多,這就導致這一頻段十分擁擠,帶寬不夠分,會導致網速變慢和掉線等情況。因此需要開拓全新頻段的帶寬。

3.毫米波的應用范圍

剛開始普通用戶使用24KMHz到40KMHz這段范圍的授權頻譜,而60KMHz到70KMHz這段頻譜被設定為共享頻譜,用于關鍵業(yè)務,包括智慧城市基礎設施,自動駕駛和醫(yī)療服務等等,這些業(yè)務要求連接不能中斷,網速高,時延低。當用戶使用的24KMHz到40KMHz這段范圍的頻譜實在擁擠,可以從共享頻譜中借出一點暫時給用戶使用。

4.毫米波的缺點

毫米波所在的更高頻段雖然具有更大的帶寬,能夠傳輸更快,因為波長太短,不能夠穿透建筑物,容易被會被大氣吸收,容易被雨雪和建筑物散射吸收。


二.大規(guī)模MIMO



1.什么是MIMO

MIMO就是Multiple-Input Multiple-Output,多根天線發(fā)送,多根天線接收。

而且當前的多輸入多輸出是指的小規(guī)模多輸入多輸出,而大規(guī)模多輸入多輸出是對多輸入多輸出的擴展,將單個基站的天線數量增加到數百個。

2.為什么要使用大規(guī)模MIMO

運用到大規(guī)模MIMO可以將整個時空上的優(yōu)越性用到極致。因為隨著每個用戶的聯網設備逐漸增多,大規(guī)模MIMO必不可少。部署了大規(guī)模MIMO之后,在每平方公里內能夠連接到網絡上的設備將超過100w臺。

3.MIMO的應用場景

人口聚集的地方例如城市樞紐,體育館,演唱會等等,再也不用擔心網絡不好了。

4.MIMO的缺點

天線過于密集會導致信號波相交并且相互干擾,干擾會導致數據出錯甚至徹底被毀壞??梢酝ㄟ^波束成形解決。


三.波束成形


1.什么是波束成形

波束成形是一種信號傳輸技術,可以在多個設備之間定向傳播,而不是廣播式地傳播。

2.為什么要使用波束成形

基站發(fā)射信號的時候,是向周圍廣播的,這樣就導致大部分的能量和資源被浪費,導致信號地損失;同時廣播的信號回對相同區(qū)域的其他信號也可能相互干擾。

波束成形通過在基站上布設天線陣列,通過對射頻信號相位地控制,使得相互作用后地電磁波波瓣變得非常狹窄,并指向它所提供服務的設備,并且能根據設備的移動而轉變方向。達到跟蹤設備路徑的效果。

這樣將全向的信號覆蓋變成了精準定向服務,并且保證波束之間不會相互干擾問題,解決了MIMO的問題。

3.波束成形的關鍵

增加基站的天線和設備上的天線的數量。(設備例如手機上其實有天線,因為太短直接裝到手機內部了,為什么太短?因為接收的波長與天線數量成正比,我們接受的的電磁波頻段越來越高,波長也越來越短,自然天線就短了。)


四.小基站


1.什么是小基站

小基站其實就是字面意思,體積比較小的基站,基站就是負責提供網絡覆蓋。根據尺寸,小基站又被分為宏基站,微基站,微微基站和毫微微基站,可以安裝信號難以覆蓋的地方。

2.小基站在5G下的應用

小基站在5G中將用于克服毫米波的損失,路由波束成形之后的信號。實現不論用戶身處何處都能享受穩(wěn)定高速低時延的傳輸。同時可以解決體育館和演唱會等連接設備密集的區(qū)域帶來的網絡信號阻塞的問題。


五.全雙工


1.全雙工技術是什么

全雙工是一種通信模式,全雙工技術可以讓設備同時上傳和下載數據。

2.為什么要使用全雙工

因為如果發(fā)出和接收的信號在同一頻率,則會產生極強的自干擾,導致無法提取到有用的信號。同時也因為如果上傳和下載不能同一時刻進行傳輸,會大大降低網絡的傳輸速度,試想,當上傳數據的時候不能下載數據,或者下載數據的時候不能上傳數據,頻譜利用率大大降低。

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