5G的科普
5G的科普
1. 通信起源公式
2. 5G在有线与无线的应用
主要在无线上的突破
因为有线也就是(电缆,光纤,双绞线)这些传输介质,特别是光纤,以及完全达到我们平时通信所需求的速率
那么瓶颈在哪?短板就在于 手机与基站之间的信号传输,也就是无线上的瓶颈。
目前主流的移动通信标准,是4G LTE,理论速率只有150Mbps(不包括载波聚合)。这个和有线是完全没办法相比的。
如下图:
3. 5G的频率
图1为各种波的频率范围
图2为各频谱段的波长与名称,以及用途
随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的电波频率是越来越高的。
这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。
第二句话怎么理解:
首先,我们先说明什么是信息.信息,在现代技术的条件下,我们可以很确定的假设,它是一种数字信息,对它的衡量用比特来进行.你所说的信息量大,也可以说是每秒钟可以传输、承载的比特数目更多.
在数字调制方式中,FSK、PSK、MSK是三种最基本的方式,用2FSK为例说明.要准确地识别其中一个载波的存在,现代技术至少需要接收三个周期的波形,因此,假设载波频率为3M,那么最快可能的传输速度为每秒1M比特.但是如果载波频率上升到3G,那么理论上的最大传输速度可以为每秒1G比特.所以,我们可以说,频率越高,则传输,承载的信息量越大.
这个原则,对于PSK、MSK同样成立.目前5G所使用的两种频谱,以第二种为准,目前测试的商用频率为28GHZ
4. 电磁波传输的特性
从公式 光速c = 波长*频率 可知 ,频率越高,波长越短,波长越短,越趋近于直线传播,也就是被挡住就无法绕过去(绕射能力差), 所以在传输介质中衰减的快。
如图:
从第一句看出,高频率会导致传输距离缩减,那么基站覆盖的范围变小了,信号就会弱。
也就说明需要的基站数量会大大增加,如图:
所以5G的出现必定会导致成本的增加,代价的提高,所以出现了微基站。
如图:传统基站与微基站的对比
5.关于多个微基站与单个传统基站的辐射对比
有人担心:多个微基站会对人体的辐射比单个基站更大,危害高
微基站的功率会变小,辐射也会变小,而且覆盖的范围让附近的人受益高,从图可知,传统基站的信号覆盖
不均匀。
6. Massive MIMO
Massive版的MIMO技术(Multiple-Input Multiple-Output)天线的多进多出技术
多进多处和同一信道的冲突碰撞有关系,就跟路由器上的天线数量一个道理。
6.1 高频段对天线的影响
由于频道越高,波长越短,所以天线也越短。换算公式如图:
所以现在的智能手机天线以及可以嵌入在手机内部,不用露在外头。而且由于非常短,所以可以放置很多根天线。
这样配合基站的天线阵列堆叠:如图
就可以很好的实现Massive MIMO技术
因为天线特性要求,多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。如果距离近了,就会互相干扰,影响信号的收发。
7. 波 束 赋 形
灯泡发光:覆盖范围是直线散射出去的,但是有一些地方是没有人的,所以这些电磁波会被浪费掉。
原理:
在基站上架设天线阵列,并通过对射频信号的相位进行控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣就会变得很窄,如图:
8.D2D
Device TO Device (设备到设备)
.
但是信令还是会经过基站,所以运营商还是能收到你的钱,毕竟是运营商买的频段,所以收钱是应该的
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