5G通信技术的重要性及毫米波的应用

  目前，已经在全世界内引起了高度关注，各国均在进行针对性的规划和布局，争取在该领域获得更大竞争优势。5G不仅是面向下一代的

  中国政府早在“十三五”规划中已明确推出“网络强国”战略，以及与之相关的“互联网＋”行动计划，旨在完善国内通信建设，进而强化竞争实力。在战略规划实行之下，国内通信行业和与之密切关联的互联网行业，近些年来都取得了高速发展。

  在4G时代，智能手机横空出世，使得移动网络获得加快速度进行发展，促进了通讯技术的快速革新。仅仅在数年间，通信数据的传输速率得到飞跃性增长，广大新老用户得以享受高速网络传输。目前，针对4G、5G 的议题热度始终居高不下，并跃居产学研等单位的研究主题。

  随着智慧城市、物联网无人驾驶、AR/VR等新兴技术和产业的兴起，5G的未来有了更大的发挥空间。但公众对4G和5G的认知，往往只是手机上网的速度变得更快了，并不了解其背后的科学含意。从1G、2G，一直到5G，移动通信的工作频段不断的提高，传输速率随之不断加快。与3G、4G相比，5G的新兴技术主要是毫米波与波束成形。

  毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波，其频率大约在30GHz～300GHz之间。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也就越大。

  在毫米波频段中，28GHz频段和60GHz频段是最有希望被5G使用的两个频段。28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz。

  相较而言，4G-LTE频段的最高频率载波在2GHz左右，可用频谱带宽只有区区100MHz。因此，若使用毫米波频段进行传输，频谱带宽至少是4G传输的10倍，传输速率也会得到巨大提升。一个直观的例子，在5G时代，使用毫米波频段后，可以轻松使用5G手机在线看蓝光品质的电影。

  电磁波有一个非常显著的特点，采用的频率越高，越趋近于直线传播，它的绕射能力也会随之明显变差。并且，频率越高，在传播过程中的衰减也会越大。所以，虽然5G的传输速率得到了很大提升，可相比4G，其覆盖能力却会大幅减弱。因此，对于同一个区域，5G所需建设的基站数量将大大超过4G。因此，从根本上来说，频段越高传输速率越高，同时，建设成本也会相应大幅提升。

  2015年2月，三星通过执行信道测量，发现28GHz频率可用于手机通信。随后，众多电信运营商与设备商们纷纷针对不一样频率波段展开联合测试，并不断取得突破。现代芯片制造技术已大幅度降低了毫米波设备的成本。因此，采用毫米波所面临的挑战，主要在于这些频谱并未经完整研究，仍有尚未解决的技术问题。

  据官方公开信息不难发现，我国5G毫米波频谱规划与美国、欧盟、日本、韩国基本保持一致，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz波段很容易可以与国外形成规模化产业链，更容易实现全球协调统一，以此来降低5G毫米波的研发风险。

  尽管在5G技术和建设上，仍有许多未知的问题是需要面对。但能确定的是，未来一定会部署毫米波技术，并且部署速率也会很快。新一代的无线通信技术离我们的生活慢慢的接近，而全世界都在关注这项技术的实现方式。

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  面向PC、数字家电等应用，可以在一定程度上完成设备间数Gbps的超高速无线传输。在业内多家厂商的积极推动下，

  ，这些应用程序包括真正的无人驾驶、远程医疗程序、快如闪电的游戏，以及许多今天不可能实现的应用程序。那么，如果“改变游戏规则”的

  ，与工业设施、医疗仪器、车联网等深层次地融合，有效满足工业、医疗、交通等行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。高频段

  最早应用在航空军工领域，如今汽车雷达、60GHz Wi-Fi都已经采用，将来

  建设的硬伤，暂时还没有很好的处理方法。为此美国电信运营商头疼不已，出于无奈，只好大力下注

  （也称为长期演进项目，Long term evolution，即LTE）移动

  定义的最高峰值传输速率与1000倍移动数据容量的需求，目前3GPP与全世界许多

  系统的首选架构。这种架构综合运用数字 (MIMO) 和模拟波束赋形来克服高路径损耗并提高频谱效率。如图1所示，m个数据流的组合分割到n条RF

  MIMO（多入多出）。 由下图可见，不同频段下，手机的能力是不一样的。在中国

  的主流频段3.5GHz或者2.6GHz上，手机可支持4路接收，2路发射；

  发展的道路(如图3 所示)。图2、Approaches of increasing Traffic Capacity图3、3GPP

  的研发爱立信于2014年4月宣布成为纽约大学无线中心（NYU WIRELESS）联合赞助商，双方将携手合作研究开发

  天线开关也有着极为严苛的高标准。MACOM推出SMT封装的MASW-011098

  与sub-6GHz 特性与量产挑战C-V2X 概观：新用户 场景以及测试影响Wi-Fi 6最新进展

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  移动网络的推进不断加快，无线吞吐量和容量会呈现爆发式增长。在短期内，我们将看到Sub-6GHz无线基础设施开始部署，以弥补现有4

  的范畴。另外为实现更远的传输距离以及更高的频谱利用率，在系统的收发端需要有支持多个天线阵元（数十或数百

  提高10倍左右，只需要几秒即可下载一部高清电影，能够很好的满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求，另一方面，安全

  ，更低的时延，能够很好的满足人机一体化智能系统、无人驾驶等行业应用的特定需求，拓宽融合产业的发展空间。那么，如此厉害的第五代移动

  能提供极致数据传输速度和容量。在今年的 2017 Qualcomm 4

  大规模 MIMO 系统的基本架构和主体问题，同时介绍了高性能的全数字多波束架构;其次，探讨了

  系统的首选架构。这种架构综合运用数字 (MIMO) 和模拟波束赋形来克服高路径损耗并提高频谱效率。如图1所示，m个数

  有着紧密的联系。但随着产生和检测频率在30GHz以上信号的方法慢慢的变实用，

  的迅猛发展，低频段频谱资源的开发已经很成熟，剩余的低频段频谱资源已经不能满足

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  【作者】：廖梁兵;邓贤进;张红雨;【来源】：《信息与电子工程》2010年01期【摘要】：简要介绍

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