移動通信的下一站——5G毫米波相控陣傳輸技術
上海華湘
2023-11-22 09:16
2115次隨著移動通信需求的不斷增加，傳統(tǒng)的低頻頻段已經(jīng)面臨頻譜資源緊張的問題。毫米波頻段具有更高的頻率和更大的帶寬，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的容量，有助于滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)需求。
許多移動網(wǎng)絡運營商于 2020 年開始部署商用 5G 毫米波網(wǎng)絡。所有運營商的路線圖上都有大規(guī)模的毫米波部署計劃。為此，5G 芯片組、設備和基站制造商正在增強設計和制造能力，將更多 5G 毫米波產(chǎn)品和服務推向市場。毫無疑問，毫米波技術將在5G通信中發(fā)揮越來越重要的作用。高頻的毫米波波段將為5G提供更大的帶寬和更快的傳輸速度，為各種移動應用和物聯(lián)網(wǎng)設備提供更好的體驗和服務。
毫米波技術優(yōu)勢：
高速數(shù)據(jù)傳輸：
毫米波頻段具有較高的頻率和更大的帶寬，因此可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。這使得5G網(wǎng)絡能夠支持更快的下載和上傳速度，大大提升了用戶體驗和應用性能。
大容量通信：
由于毫米波頻段的高帶寬特性，5G網(wǎng)絡可以支持大量的數(shù)據(jù)流量，為越來越多的連接設備提供穩(wěn)定和高效的通信服務。這對于物聯(lián)網(wǎng)設備的快速發(fā)展和智能城市的建設非常關鍵。
超密集網(wǎng)絡：
毫米波技術可以支持更密集的網(wǎng)絡布局，即超密集網(wǎng)絡。通過部署更多的小型基站，可以提高網(wǎng)絡的覆蓋范圍和容量，解決高密度用戶區(qū)域的網(wǎng)絡擁塞問題。
增強室內覆蓋：
由于毫米波波段的特性，室內環(huán)境中的信號穿透性較差，容易受到阻擋。然而，通過在室內部署更多的微型基站，可以彌補這一缺點，提供更好的室內覆蓋和服務質量。
低延遲通信：
毫米波技術的高頻率使其傳輸速度更快，可以有效地縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t。這對于實時應用和低延遲的場景，如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、自動駕駛等，非常關鍵。
盡管毫米波技術在5G中發(fā)揮著重要的作用，但該技術也在設計、制造和部署的工作流程中帶來了許多挑戰(zhàn)。如傳輸距離有限、穿透能力較差、頻譜資源管理、設備成本和復雜性等。在毫米波頻率下，顯著的路徑損耗使得射頻 (RF) 功率有限且成本高昂。毫米波頻率給測試方法帶來了顛覆性的變化。
對于 5G NR 和 802.11ay 等其他新興應用，毫米波頻率下的傳播損耗需要使用相控陣技術和波束控制來實現(xiàn)足夠的信噪比和鏈路質量。相控陣技術允許天線系統(tǒng)根據(jù)需要調整輻射方向和波束形狀，以優(yōu)化信號傳輸和接收。5G毫米波相控陣技術利用多個天線元素構成的天線陣列，通過調整各個天線元素的相位和振幅，可以精確地控制信號的輻射方向。這使得信號可以被集中在特定方向上，從而提高傳輸效率和容量。
5G毫米波相控陣技術還支持多用戶多輸入多輸出（MU-MIMO）功能。這意味著基站可以同時與多個終端設備通信，每個終端設備都可以獲得獨立的波束，從而提高整體網(wǎng)絡的吞吐量和性能。
