5G背後有什麼關鍵技術?講講毫米波與大規模天線

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5G背後有什麼關鍵技術?

​5G背後的關鍵技術包括:毫米波(mmWave),大規模天線(massive MIMO),網絡虛擬化(NFV)/切片,改進的OFDM調製方式,Polar碼,邊緣計算,C-RAN等。2019年6月25日,三星電子在北京展示了在5G領域的優勢與創新成果,更是科普了一輪5G的基礎知識。一方面,在5G研究方面,三星一直是全球領導者的角色,尤其是在毫米波技術方面領先。另一方面,三星硬科技的5G網設備其實比5G手機更早商業化。我們可以看到在現場全球唯一一款已經商用(在美國)的5G毫米波設備。

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​目前,三星已經成為全球為數不多可以提供端到端5G解決方案的公司。在芯片、核心網絡、終端設備以及無線解決方案等領域均有優勢。在5G技術領域,三星一直是強勢領導者,尤其是龐大的產業佈局和完整的垂直產業鏈優勢很難複製。

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​活動當天,三星電子大中華區總裁權桂賢表示“5G所改變的不僅是連接速度,更是我們連接世界的方式。作為一家在中國有著悠久歷史的本土化企業,三星的使命和責任是將前沿的科技普惠大眾。”

毫米波(mmWave)

5G無線通信的最重要的任務之一是獲得更快的傳輸速度。,一種提高數據傳輸速率的方式是增大頻帶寬度,但是現實中會面臨一些囧境:現有的商用無線電頻段(300MHz-3GHz)因為穿透性好,覆蓋範圍大而太過於擁擠,這部分頻段經很難找到閒置的頻譜用來通信。所以高頻段成了搶手貨。毫米波屬於極高頻段,以直射波的方式在空間進行傳播,波束窄,具有良好的方向性。

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​用三星電子中國研究院院長張代君的話來說就是:5G就好比一座輝煌的大廈,但是建樓,先買地。頻譜資源對於移動通信來講,就是珍貴的“地皮”。5G有兩塊重要的地皮。一塊是6GHz以下的低頻段。另外一塊是6GHz以上的高頻段,也叫毫米波。在中國,低頻段的資源已經非常擁擠了。最大的可用帶寬也就100兆到200兆。而6GHz以上的毫米波資源卻非常的寬鬆,在這個頻道可用的帶寬可以從800兆到2000兆,甚至到3000兆。毫米波頻道可用的帶寬是低頻段的10倍以上。 張代君院長生動地用“地產商搶地皮”的方式,解釋了低頻段和毫米波的恩恩怨怨。

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​國際上不少國家不僅熱衷於拿6GHz以下的低頻段“地皮”,也熱衷6GHz以上的高頻段“地皮”。例如韓國、美國、歐盟、日本等四個國家和地區。

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​雖然毫米波頻段有大量頻譜可供使用,但是依然遇到了一些基礎性問題,電信號在傳播的過程中會遭遇非常嚴重的路衰和雨衰,多障礙物的室內會引發嚴重的多徑效應。因為到達時間不同,不同路徑的信號會,相互干擾,降低接收機信噪比。而且毫米波芯片功耗比較大。

毫米波覆蓋主要在美國等國家進行。 雖然毫米波頻譜存在很多難點,但是作為關鍵技術已被5G通信已經成為業界共識。主要原因是如果想要完成5G通信中高速數據傳輸目標,毫米波頻段的使用是重中之重。

而三星在毫米波領域下手早,決心大。被三星電子中國研究院院長張代君稱之為:“2013,三星獨自開展毫米波測試。在毫米波研發初期承受無數質疑,甚至嘲笑。但是勇敢的三星人,沒有放棄,堅定地走著毫米波創新這條路。跑著跑著,發現周圍有越來越多的追隨者,越來越多的同行者。經過多年技術攻關,厚積薄發。”

張院長認為,正是對毫米波有著長達10年的技術研究,三星才能成為全球為數不多可以提供端到端5G解決方案的公司。

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大規模天線(massive MIMO)

4G到5G的一個非常大的變化是採取了大規模天線作為基站解決方案。毫米波基站中,大規模天線可以非常有效的提高用戶數據傳輸速率和基站覆蓋範圍,以及提升單個基站的用戶容量。

在發佈會的現場,三星也陳列了幾款很具科技實力的5G設備。其中黑科技含量最高的是26G赫茲的5G接入單元設備,這是全球唯一一款已經商用(在美國)的5G毫米波設備。而其他兩臺分別是2.6G赫茲和3.5G赫茲的大規模天線陣列(Massive MIMO),可以使5G網絡在熱點區域的覆蓋可獲得更大速率。

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​商用對一款產品來說,可以比喻為階段性的馬拉松終點站。

該款產品作為全球首款已經在美國商用2年的5G毫米波設備。據現場工作人員介紹,產品優勢包括:體積小,省電,集成度高,內置1024根天線,可以使5G網絡在熱點區域的覆蓋可獲得更大速率。簡單說就是,體積不大,天線很多。體積和芯片的集成度也有關係,內置三星自研射頻芯片。射頻芯片是屬於高端芯片。

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​現場陳列的其他兩臺分別是2.6GHz和3.5GHz的大規模天線陣列(Massive MIMO),廣覆蓋。電信和聯通3.5GHz,中國移動使用2.6GHz。

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​5G作為智能時代基礎設施,兵家必爭之地。在5G變革下,產品終端形態、應用生態都將再次迭代。越來越多的廠商希望通過AI賦能IoT,以AI + IoT的方式為消費者帶來全新的智能生態體系。爭取新的科技風口,創造新一輪競爭優勢,搶奪新技術帶來的產品紅利期。(完)

親愛的數據

出品:譚婧

美編:黃楠

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