二、5G關(guān)鍵技術(shù)
1、增加帶寬是關(guān)鍵
5G最顯著的特點是高速,按規(guī)劃速率會高達(dá)10~50Gbps,人均月流量大約有36TB。如此高的速率該靠什么資源來支撐呢?必須要靠更大的帶寬!
帶寬用字母B來表示,它就好比是道路寬度,最大速率用C來表示,它就好比是道路的最大車流量。顯然易見,4車道的最大車流量是2車道的2倍,8車道的是2車道的4倍,這非常好理解。
增加車道數(shù)是提高最大車流量最直接有效的方法,同樣地,提高速率的最直接有效的方法就是增加帶寬。我依然記得讀研究生時,老師在講到帶寬時擲地有聲地說:“你們給我記?。焊咚倬褪菍拵В瑢拵Ь褪歉咚?!”
人們對通信速率要求越來越高,迫使著信道的帶寬就越來越寬,幾根電話線的帶寬不夠,那就增加到幾百根,幾百根不夠就換成同軸電纜,電纜帶寬不夠就換成光纖,有線通信的帶寬就是這樣一代代地遞增著。
而手機通信使用的是無線信道,那它的帶寬是如何增加的呢?核心方法就是采用更高的頻段。
上過初中的都知道【光速=頻率×波長】這個公式,知道這個公式就能看懂上面這個表格了,頻率與波長成反比,兩者之積等于光速,即30萬公里/秒。
請看表格中兩個黃色塊的數(shù)據(jù),數(shù)值都是3~30,但單位不同,甚低頻段的整個帶寬是27kHz,超高頻段的整個帶寬是27GHz,后者是前者的100萬倍!由此可見,頻段越高且?guī)捲酱?,這點非常好理解,好比是低保戶和大富豪都拿出全部的財產(chǎn),后者會比前者多得多。
所以關(guān)系就來了:5G時代若想更高速,就得使用更大的帶寬,而要取得更大的帶寬,就得使用更高的頻段。4G之前使用是特高頻段,5G就得往超高頻甚至更高的頻段發(fā)展了。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的專家預(yù)測,將來有可能使用30GHz~60GHz的頻段,俄羅斯專家甚至提出了80GHz的方案。
30GHz以上的頻段,比上表中最后一項的超高頻還要高,其波長自然要比厘米段更短,那就是更短的毫米波,因此毫米波就順理成章地成為了5G的一項關(guān)鍵技術(shù)。
2、毫米波技術(shù)
電波傳播的特性很有趣,頻率越高(即波長越短)的電磁波,就越傾向于直線傳播,當(dāng)高到紅外線和可見光以上時,就一點也不打彎了,這是個漸進的過程。
毫米波一般不用于移動通信領(lǐng)域,原因就是它的頻率都快接近紅外線了,信道太“直”,移動起來不容易對準(zhǔn)。請想象一個場景,您拿著激光筆指遠(yuǎn)處墻壁上的圖釘,是不是一件很困難的事?
例如衛(wèi)星車就很難“動中通”,開動起來車身搖擺,天線(就是那個大鍋)就很難對準(zhǔn)衛(wèi)星,通常只能駐車后工作,而且必須精細(xì)調(diào)整天線的角度,使其電波的輻射方向正對著衛(wèi)星,否則就無法通信。
手機是移動使用的,不可能打電話時還舉著手機瞄準(zhǔn)準(zhǔn)基站的方向,那樣實在是反人性。雖然在非正對方向也有信號,但強度會明顯衰弱,使用體驗會比4G之前要差得多。
電磁波有五種傳播模式,相對于未來的5G時代,我們現(xiàn)在手機的頻率要低得多,其繞射能力還是不錯的,樓房陰影處的信號也沒太大問題,因為信號可以繞著到達(dá)。
而未來5G的頻率會高得多,繞射能力會下降,信號只能傻楞楞地直著走,以往信號能到達(dá)的犄角旮旯就到不了了,那該怎么辦呢?這就引出了更一項技術(shù)—微基站技術(shù)。