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为什么以前我们不使用5G?细数5G实现要解决的问题

五度易链 2019-03-13 2357 40

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 不论是在通信速率,还是具体的应用场景方面,相比4G,5G都有很多优势,那么为什么现在才推行5G呢。5G的实现要突破哪些技术难题呢?


  不论是在通信速率,还是具体的应用场景方面,相比4G,5G都有很多优势,那么为什么现在才推行5G呢。5G的实现要突破哪些技术难题呢?

  之前采用了4G技术而没有采用5G,主要是基于成本的考虑。电磁波的显著特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。移动通信如果用了高频段,那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。

  使用微基站解决对基站数量要求

  这也就意味着,覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,将大大超过4G。那么,现在的5G是怎样解决这个难题的呢?

  首先是建立微基站。基站有两种,微基站和宏基站。宏基站的信号强度和建设费用都高于微基站。微基站能够降低投入,让大范围遍布基站成为可能。

  微基站它们的主要应用场景在人口密集区、覆盖大基站无法触及的末梢通信。特别是完成号称100Mbps-1GMbps的5G通信。微基站让你工作闲暇之余,在一分钟内下完一集高清《权利的游戏》成为了可能。未来,可以预期的是其会像你家的路由器一样小,藏在CBD和大型ShoppingMall的角角落落。

  微基站不仅在规模上要远远小于大基站,在功耗上也是必然指数式下降,毕竟占的是220V的市电。随着集成电路的演进,虽然计算功耗不断降低,但射频发射机信号的发射功率没有太大变化,毕竟这是由协议灵敏度决定。在大基站里,我们可以用非硅的工艺实现高线性度功放,反正功耗不Care。但是在理想的微基站里,PA也是做成SoC的。CMOS工艺的功放在线性工作范围的低效率闻名遐迩,在大功率的输出下功率即将饱和。预期单纯地被限制在线性区是“坐井观天”。

  使用Massive MIMO技术加强接收天线功率

  由于接收功率与波长的平方成正比,因此与厘米波或者分米波相比,毫米波的信号衰减非常严重,导致接收天线接收到的信号功率显著减少。而解决这个问题的技术则是Massive MIMO。

  我们可以从两方面理解Massive MIMO:

  (1)天线数

  除了基站建设以外,5G技术还面临【问题】,而解决这个问题的方法是Massive MIMO(多天线技术)技术。

  传统的TDD网络的天线基本是2天线、4天线或8天线,而Massive MIMO指的是通道数达到64/128/256个。

  (2)信号覆盖的维度

  传统的MIMO我们称之为2D-MIMO,以8天线为例,实际信号在做覆盖时,只能在水平方向移动,垂直方向是不动的,信号类似一个平面发射出去,而Massive MIMO,是信号水平维度空间基础上引入垂直维度的空域进行利用,信号的辐射状是个电磁波束。

  波束赋形技术提高信息传输效率

  除了这些,5G还使用了波束赋形技术,即在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。

  5G发展中过程中的每项技术突破都是相关研究人员不断推进研究的结果。运营商和企业的投入也是这项技术能够最后得以应用的很大原因。


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