5G毫米波启动商用,如何低成本实现高效通信?

通信工程师肖遥 2023-08-25
2135 字丨阅读本文需 6 分钟

消费者和企业用户即将在拥挤的室内和室外环境中体验到移动网络质量的飞跃式提升。5G网络将能在毫米波频谱和6GHz以下频段运行,确保身处体育场、音乐会场馆、交通枢纽及其他人流密集区域的用户均可获取所需的带宽。这是MWC上海20235G未来峰会所呈现的核心观点之一。

目前已有超过170款5G毫米波设备上市,其中包括超过50款智能手机。随着技术的成熟和设备成本的降低,5G毫米波正在主要的新兴市场部署。其中,印度启动了商业化项目,中国的三大移动运营商——中国移动、中国电信和中国联通的代表在峰会上也表示计划利用5G毫米波技术扩展和增强现有5G网络的能力。

中国联通研究院副院长魏进武表示:“我个人认为,毫米波目前是基本成熟的,我们需要深入挖掘基于高带宽、高速率、高精度定位这三种特性之下必要且充分的应用场景。”他认为5G毫米波是一种高效的技术,可用于大型展览和会议现场的高清视频直播,同时也非常适用于需要对海量数据进行可靠传输的制造业应用场景,以及为消费者提供沉浸式体验。中国移动研究院无线与终端技术研究所副总监胡南也表示,随着5G毫米波设备成本的降低,新的应用场景将层出不穷。

中国电信研究院移动与终端技术研究所所长王庆扬强调了5G毫米波网络的灵活性,并指出该技术可以按需配置,以提供极快的上行速率。他表示:“根据中国的移动运营商在上海地铁进行的测试,在列车车厢到附近基站之间,5G毫米波网络提供的平均数据传输速率可达1.2Gbps。”

5G毫米波有啥用?

其实,5G毫米波是5G应用中一项重要的基础技术。目前,全球5G通信的频段主要有Sub-6GHz和毫米波两大范围。其中,Sub-6GHz为低频频段,而毫米波频段则使用波长为1毫米到10毫米,波动频率为24GHz-100GHz的高频毫米波来进行通讯。它的特点就是传输速度快,还具有大带宽、低空口时延和灵活弹性空口配置等优势。

简单来说,就有超大带宽、低口时延的毫米波频段就如同一条车道又多又宽的立体高速路。因此,5G毫米波不仅将带来更高网速,也还可轻易实现Gbps级别的峰值吞吐率,为各种应用带来更优质的使用体验。

除此之外,5G毫米波还具备可进行高精度定位、集成度高等技术优势。而这些都是让5G应用变得更科幻、更便捷的关键技术。 用上毫米波技术后, 5G就要变得更快,也还有更大的带宽,更低时延了。

说具体一点,5G毫米波具有更高的通信速率,更低的时延,这就将给让用户上网时不仅上传下载的速度快,且还有较高的流畅度和可靠性。据了解,毫米波频谱可以提供高达10GB/s的理论速度,这比LTE连接所能达到的速度快得多。

此外,5G毫米波还有更大的带宽,因此也能够容纳数量更多的用户接入。这就解决了因接入用户多而造成网络拥塞的难题。也就是说,即便区域里大量用户同时上网,网也不会卡了。

反向散射提升5G通信效果

近日,佐治亚理工学院、诺基亚贝尔实验室和赫瑞瓦特大学的研究人员做出了一项重大突破,找到了一种实现低成本反向散射无线电传输的方法,为5G物联网的发展带来了更多可能性。

反向散射技术,即设备通过反射传输信号来实现信息交换,无需设备自身产生信号。然而,目前实现5G毫米波通信所需的设备成本较高,需要配置多个堆叠晶体管。为了解决这一问题,研究人员采用了单晶体管高阶调制技术,通过减少设备所需的晶体管数量,实现了低成本的反向散射通信。

通过对单晶体管高阶调制,研究人员无需在反向散射通信器或毫米波收发器中添加额外的混合级,能够将前端复杂性压缩到单个高频晶体管内,从而大幅减少了设备所需的晶体管数量。这一技术的应用不仅局限于5G通信,还可扩展到任何类型的数字调制,适用于各种固定或移动设备。

该技术的突破拓展了5G在物联网中的广泛应用场景。例如,在能源收集领域,佐治亚理工学院的研究人员展示了使用专门的罗特曼透镜从各个方向收集5G电磁能量的案例,为其他传感器提供了输电的能力。

反向散射技术不仅在功能上取得了重要突破,还在制造上有了更具竞争力的优势。研究人员表示,整个前端的解决方案并不复杂,可与电子印刷技术兼容。这意味着他们可以打印出一个毫米波天线阵列,并在低功率、低复杂度和低成本的发射机上使用该技术。

综上所述,佐治亚理工学院、诺基亚贝尔实验室和赫瑞瓦特大学的研究人员通过反向散射技术的突破,成功降低了5G设备的成本,提升了毫米波在5G通信下的效果,为5G物联网的发展铺平了道路。该技术的广泛应用将为物联网领域带来更具可扩展性和稳健性的通信系统。

中国有望成为全球最大毫米波市场

毫米波是一种特殊电磁波,波动频率30GHz-300GHz。相对于6GHz以下频段,毫米波具有大带宽、低空口时延和灵活弹性空口配置等独特优势,可满足未来无线通信对系统容量、传输速率和差异化应用等方面的需求。目前我国的5G网络部署采用的是Sub-6GHz,即频率在6GHz以下的电磁波,毫米波是发挥5G最大性能的关键技术。

政策面上,工信部发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》指出,将加快5G独立组网(SA)规模化部署,逐步构建多频段协同发展的5G网络体系,适时开展5G毫米波网络建设。

1月4日,工信部对微波通信系统频率使用规划进行优化调整,通过新增毫米波频段(E波段,71-76GHz/81-86GHz)大带宽微波通信系统频率使用规划等方式,进一步满足5G基站等高容量信息传输(微波回传)场景需求,并为我国5G、工业互联网以及未来6G等预留了频谱资源。

目前,全球已有45个国家及地区的180家运营商正在投资200MHz 5G毫米波。全球移动通信系统协会在《在毫米波频段提供5G服务的社会经济效益研究》中预测,2020年至2034年,毫米波5G对全球GDP的贡献将呈指数增长态势,2034年将为全球GDP贡献5650亿美元。业内人士表示,未来随着毫米波频段使用许可的发放,中国有望成为全球最大的毫米波市场。

文章来源: 中关村在线,数据宝,北斗星豆,充满元气的金四九

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