極高頻(英語:Extremely high 頻率)是指波長短于超高頻(SHF)的電磁波,波長由1mm到10mm。
基本概況
毫米波所對應(yīng)的頻率范圍是30~300GHz。主要應(yīng)用于氣象雷達、空間通信、射電天文等方面。也可能用于第五代移動通信系統(tǒng)(5G)。
5G
第五代移動通信系統(tǒng)(英語:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems),簡稱 5G,指的是移動通信技術(shù)第五代,也是4G之后的延伸。但是官方的被廣泛認可的5G標準,目前還沒有確定,目前所謂標準都是相關(guān)廠商自行設(shè)置。預計2018年中會訂下第一個國際5G標準。
規(guī)范
下一代移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(Next Generation Mobile Networks Alliance)定義了5G網(wǎng)絡(luò)的以下要求:
??以10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率支持數(shù)萬用戶;
??以1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率同時提供給在同一樓辦公的許多人員;
??支持數(shù)十萬的并發(fā)連接以用于支持大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署;
??頻譜效率應(yīng)當相比4G被顯著增強;
??覆蓋率比4G有所提高;
??信令效率應(yīng)得到加強;
??延遲應(yīng)該顯著相比LTE被降低。
下一代移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟認為,5G應(yīng)在2020年陸續(xù)推出,以滿足企業(yè)和消費者的需求。除了提供簡單的更快的速度,他們預測5G的網(wǎng)絡(luò)還需要滿足新的使用案例的需求,如物聯(lián)網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建筑物或Web訪問的車輛),以及廣播類服務(wù)和在發(fā)生自然災(zāi)害的時候的生命線通信。
跟4G相比的技術(shù)創(chuàng)新
5G跟4G相比的技術(shù)創(chuàng)新如下
??5G將采用512-QAM或1024-QAM更高的數(shù)據(jù)壓縮密度調(diào)制/解調(diào)制器,目前4G使用256-QAM或64-QAM的調(diào)制以壓縮傳輸數(shù)據(jù),因此頻譜效率每Mbps/100MHz的利用效率更高提高更多傳輸速率。
??5G將采用28GHz毫米波通信,比如目前臺灣4G是用700MHz、900MHz、1800Mhz、2600Mhz等低頻段,雖然電波延射能力比較高但是在低頻上頻譜資源就卻相當有限,在高頻的毫米波大多是軍用戰(zhàn)斗機雷達或測速照相等少數(shù)設(shè)備,頻譜寬度更高,而且更容易找到連續(xù)頻譜,代表空白頻譜將會非常容易獲取。
??波束指向配合多輸入多輸出MIMO相控數(shù)組天線, MIMO多輸入多輸出利用電磁波的空分復用和路徑不同多天線系統(tǒng)提高傳輸速率,類似在軍用領(lǐng)域的技術(shù)將延伸出的商用技術(shù)版本
??波束自適應(yīng)和波束成形,能夠提高特定方向的波瓣優(yōu)化傳輸距離
??新材料將使用GaN氮化鎵或是GaAs砷化鎵材料的RF射頻天線和功率放大器,此材料的RF射頻天線能在更高的頻段有更高的能源效率,代表設(shè)備比較省電。
??為了適應(yīng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛汽車、商用無人機等新技術(shù)的應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)延遲時間將降低到1ms以下
雖然5G延伸向下4G設(shè)備,5G更像是一種全新的網(wǎng)絡(luò)
發(fā)展
由于5G技術(shù)將可能使用的頻譜是28GHz及60GHz,屬極高頻(EHF),比一般電信業(yè)現(xiàn)行使用的頻譜(如2.6GHz)高出許多。雖然5G能提供極快的傳輸速度,能達到4G網(wǎng)絡(luò)的40倍,而且時延很低,但信號的衍射能力(即繞過障礙物的能力)十分有限,且發(fā)送距離很短,這便需要增建更多基站以增加覆蓋。
在2009年,華為就已經(jīng)展開了相關(guān)技術(shù)的研究,并在之后的幾年里向外界展示了5G原型機基站。華為在2013年11月6日宣布將在2018年前投資6億美元對5G的技術(shù)進行研發(fā)與創(chuàng)新,并預言在2020年用戶會享受到20Gbps的商用5G移動網(wǎng)絡(luò)。2014年5月8日,日本電信營運商NTT DoCoMo正式宣布將與愛立信、諾基亞、三星電子等六家廠商共同合作,開始測試凌駕現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)1000倍網(wǎng)絡(luò)承載能力的高速5G網(wǎng)絡(luò),傳輸速度可望提升至 10Gbps。預計在2015年展開戶外測試,并期望于2020年開始運作。
2013年5月13日,韓國三星電子宣布,已成功開發(fā)第5代移動通信(5G)的核心芯片實現(xiàn),這一技術(shù)預計將于2020年開始推向商業(yè)化。該芯片技術(shù)可在28GHz超高頻段以每秒1Gb以上的速度傳送數(shù)據(jù),且最長傳送距離可達2公里。與韓國目前4G技術(shù)的傳送速度相比,5G技術(shù)要快數(shù)百倍。通過這一技術(shù),下載一部1GB的高清(HD)電影只需十秒鐘。2015年諾基亞與加拿大某運營商成功測試5G。預計在2018年冬季奧林匹克運動會期間,韓國將推出5G試驗網(wǎng)絡(luò),并于2020年實行大規(guī)模商用。2016年8月3日,澳大利亞電信宣布將于2018年在黃金海岸進行5G試驗。
華為2016宣布4月份率先完成中國IMT2020( 5G)推進組第一階段的空口關(guān)鍵技術(shù)驗證測試,在5G信道編碼領(lǐng)域全部使用極化碼,2016年11月17日國際無線標準化機構(gòu)3GPP第87次會議在美國拉斯維加斯召開,中國華為主推PolarCode(極化碼)方案,美國高通主推LDPC方案,法國主推Turbo2.0方案,最終短碼方案由極化碼勝出,之前長碼由LDPC勝出,底層規(guī)范確立。
2016年高通公司發(fā)表全球首個5G基帶芯片X50,驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器使用28GHz毫米波通信,下行速率達到5Gbps為目前最快的量產(chǎn)形芯片X16使用在S835處理器的1Gbps的5倍之多,X50基帶可能在2018年初量產(chǎn)。高通進一步的解釋是,利用毫米波波長短的特點,形成狹窄的定向波束,發(fā)送和接收更多能量,從而克服傳播/路徑損耗的問題并在空間中重復使用。此外,在視距路徑受阻時,非視距(NLOS)路徑(如附近建筑的反射)能有大量能量以提供替代路徑。按照高通的規(guī)劃,驍龍X50 5G平臺將包括調(diào)制解調(diào)器、SDR051毫米波收發(fā)器和支持性的PMX50電源管理芯片。
參考資料 >