连接器工程师简述5G毫米波通信技术的关键技术

采购5G通信连接器，立即拨打热线电话400-6263-698，专业工程师免费为您答疑解惑。随着中国5G运营牌照的发放,人们能够享受到极速无线移动通信的日子即将到来。第五代无线通信系统具有的高速率、低延时和大容量三个特性,足以在社会掀起一场新的信息科技革命。5G无线移动通信的主要特色在于能够实现物或者机器间的连接,即万物互联。但是5G无线通信系统的建设并不会很快完成,目前主要还是为了满足手持智能终端的功能扩展,因为部分关键技术还没有成熟,需要继续研究,比如5G毫米波通信技术。

毫米波一般是指波长1 ms至10 ms、频率30 GHz至300 GHz的电磁波,由于其频率高、波长短,毫米波具有如下特点:频谱宽,配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务;可靠性高,较高的频率使其受干扰很少,能较好抵抗雨水天气的影响,提供稳定的传输信道;方向性好,毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大,使得传输波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信;波长极短,所需的天线尺寸很小,易于在较小的空间内集成大规模天线阵。正因为毫米波具有上述优点,可以构建高达800 MHz的超大带宽通信系统,通信速率高达10 Gbit/s,可以满足ITU对于5G通信系统的要求。

虽然运营商和行业已经开始从系统应用角度考虑5G毫米波部署和应用问题,但是5G毫米波移动通信系统的落地应用还有很多问题有待解决和进一步完善。5G毫米波通信关键技术主要包括:

1、大规模天线和波束赋形技术

大规模天线技术(Massive MIMO)和波束赋形技术是毫米波系统的关键技术之一,Massive MIMO可以形成更窄波束,波束赋形则可以降低干扰提升信噪比。在实际场景部署中,可借助多通道和多天线的收发增强对基站上下行覆盖进行增强,针对高低层建筑以及线状路面提供差异化的覆盖方案,如图1所示。

图1 Massive MIMO提供差异化覆盖示意图2、波束管理技术

毫米波通信系统中,波束管理功能即指管理波束赋形后形成的窄波束,主要包括以下几方面内容:波束扫描、波束测量、波束上报、波束指示和波束失败恢复。

3、传播特性和穿透损耗机理

自由空间损耗与载波频率成正相关。假设 f 1 与f 2 分别代表高低频载波,则可计算高频点相对于3.5 GHz频点的路损差值为20×lg(f 1 /f 2 ),那么26 GHz载波比3.5 GHz载波路损高20×lg(26/3.5)≈17.42 dB,即后者是前者理论传播距离的10^(17.42/22)≈6.19倍。

在毫米波传播过程中,容易受到降雨、树丛遮挡以及其他遮挡物对电波的遮挡和吸收等影响,相关机构对不同遮挡物、不同情况的毫米波穿透损耗进行测试,结果表明毫米波基本不具备穿透混凝土承重墙的能力。另外,降雨对毫米波影响很大,毫米波速率有较大下降。通过理论分析和实际测试,毫米波穿透损耗较6 GHz以下频段更高。

图 2 雨衰对电磁波影响示意图4、大带宽通信技术

5G毫米波的峰值速率与带宽、帧结构、支持的流数、调制阶数等因素有关。与5G低频类似,毫米波系统支持4流和8流的传输,以及64QAM和256QAM调制方式。帧结构方面同样继承了5G低频的灵活性,在带宽方面毫米波系统具有极大的优势,可支持400 M和800 M的带宽,超大带宽通信技术具有很大研究价值。

小结

未来人类发展需求会牵引5G 技术的持续发展,而毫米波关键技术的突破和成熟运用会进一步加快5G广泛应用,值得期待。

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