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
1009次隨著移動通信需求的不斷增加，傳統的低頻頻段已經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，可以提供更高的數據傳輸速率和更大的容量，有助于滿足日益增長的移動數據需求。
許多移動網絡運營商于 2020 年開始部署商用 5G 毫米波網絡。所有運營商的路線圖上都有大規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 毫米波產品和服務推向市場。毫無疑問，毫米波技術將在5G通信中發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網設備提供更好的體驗和服務。
毫米波技術優勢：
高速數據傳輸：
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據傳輸速率。這使得5G網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網絡可以支持大量的數據流量，為越來越多的連接設備提供穩定和高效的通信服務。這對于物聯網設備的快速發展和智能城市的建設非常關鍵。
超密集網絡：
毫米波技術可以支持更密集的網絡布局，即超密集網絡。通過部署更多的小型基站，可以提高網絡的覆蓋范圍和容量，解決高密度用戶區域的網絡擁塞問題。
增強室內覆蓋：
由于毫米波波段的特性，室內環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，可以有效地縮短數據傳輸的延遲。這對于實時應用和低延遲的場景，如虛擬現實、增強現實、自動駕駛等，非常關鍵。
盡管毫米波技術在5G中發揮著重要的作用，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。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足夠的信噪比和鏈路質量。相控陣技術允許天線系統根據需要調整輻射方向和波束形狀，以優化信號傳輸和接收。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，從而提高整體網絡的吞吐量和性能。
