لماذا تستخدم 5G موجة ملليمتر؟

وفقًا لاتفاقية 3GPP 38.101 ، تستخدم 5G NR بشكل أساسي مقطعي تردد: نطاق FR1 ونطاق FR2. نطاق التردد لنطاق FR1 هو 450 ميجا هرتز - 6 جيجا هرتز ، المعروف أيضًا باسم النطاق الفرعي 6 جيجا هرتز ؛ نطاق تردد النطاق FR2 هو 24.25 جيجاهرتز - 52.6 جيجاهرتز ، والتي تسمى عادةً موجة المليمتر (موجة مم)

في فترة طويلة من التاريخ ، كان شريط المليمتر أرضًا برية. لماذا ا؟ السبب بسيط لأن هناك عددًا قليلاً من المكونات أو الأجهزة الإلكترونية القادرة على إرسال أو استقبال موجات المليمتر. لماذا لا توجد أجهزة إلكترونية ترسل أو تستقبل موجات ملليمترية؟ هناك سببان.
السبب الأول هو أنه على الرغم من أن الموجات المليمترية يمكن أن توفر المزيد من عرض النطاق الترددي ومعدلات بيانات أعلى ، فإن تطبيقات الهاتف المحمول السابقة لم تتطلب مثل هذا النطاق الترددي الكبير ومعدلات البيانات المرتفعة هذه ، ولا تتطلب السوق الموجات المليمترية. وللموجات المليمترية بعض القيود الواضحة ، مثل فقد الإرسال الزائد ، والتغطية الصغيرة جدًا ، وما إلى ذلك.
السبب الثاني هو أن الموجات المليمترية باهظة الثمن. كان إنتاج مكونات دارة متكاملة بحجم الميكرون الفرعي والتي يمكن أن تعمل في نطاق الموجة المليمترية يمثل تحديًا. التغلب على فقدان الإرسال وزيادة التغطية يعني أيضًا الكثير من المال. ومع ذلك ، فقد تغير كل شيء في العقد الماضي.
مع التطور السريع للاتصالات المتنقلة ، أصبحت موارد التردد ضمن 30 جيجا هرتز مشغولة تقريبًا. خصصت الحكومات والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي جميع “ جيد ” الترددات ، ولكن لا يزال هناك نقص في الترددات وتضارب في التردد. يعتمد تطوير الأنظمة الخلوية من الجيل الرابع والجيل الخامس القادم على تخصيص التردد المناسب. المشكلة هي أنه لم يتبق أي تردد تقريبًا.
توفر موجات المليمتر ، مثل العالم الجديد للأمريكتين ، لمستخدمي الهاتف المحمول ومشغلي الهاتف المحمول " لانهائي " موارد التردد.
تجلب موجات المليمتر عرض نطاق ترددي كبير وسرعة عالية. الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يمكن استخدامه في النظام الخلوي 4G LTE بناءً على النطاق الفرعي 6 جيجاهرتز هو 100 ميجاهرتز ، ومعدل البيانات الأقصى هو 1 جيجابت في الثانية. في نطاق الموجة المليمترية ، يبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يمكن لتطبيقات الهاتف المحمول استخدامه 400 ميجا هرتز ، ومعدل البيانات يصل إلى 10 جيجابت في الثانية أو أكثر.
يعتبر الطلب في السوق دائمًا أكبر قوة دافعة للابتكار. يتم التغلب بسرعة على التحدي التقني المتمثل في إنتاج مكون دائرة متكاملة ذات نطاق موجة مليمتر فعال من حيث التكلفة. باستخدام مواد جديدة مثل SiGe و GaAs و InP و GaN وعمليات الإنتاج الجديدة ، تم دمج الترانزستورات التي تعمل على نطاق الطول الموجي المليمتر في ترانزستورات صغيرة مثل عشرات أو حتى بضعة نانومترات ، مما يقلل التكلفة بشكل كبير.
هل نحن الآن أحرار في استخدام أي موجة ميليمترية بين 20 جيجاهرتز و 300 جيجاهرتز؟ ليس بعد. لماذا ا؟ عندما تنتشر موجات الراديو ، يمتص الغلاف الجوي بشكل انتقائي الموجات الكهرومغناطيسية من ترددات معينة (أطوال موجية) ، مما يتسبب في فقدان انتشار هذه الموجات الكهرومغناطيسية بشدة. مكونات الامتصاص الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية هي الأكسجين وبخار الماء. يمتص الرنين الناتج عن بخار الماء الموجات الكهرومغناطيسية بالقرب من 22 جيجا هرتز و 183 جيجا هرتز ، بينما يؤثر امتصاص الأكسجين بالرنين على الموجات الكهرومغناطيسية حول 60 جيجا هرتز و 120 جيجا هرتز. لذلك يمكننا أن نرى أنه بغض النظر عن المنظمة التي تخصص موارد الموجات المليمترية ، فإنها ستتجنب نطاقات التردد بالقرب من هذه الترددات الأربعة.
تعد مسافة انتشار الموجة المليمترية واحدة من أكثر القيود أهمية. تخبرنا قوانين الفيزياء أنه مع نفس قوة الإرسال ، كلما كان الطول الموجي أقصر ، كانت مسافة الانتشار أقصر. في العديد من السيناريوهات ، يؤدي هذا القيد إلى عدم انتقال الموجة المليمترية أكثر من 10 أمتار. كل شيء له وجهان. مسافة الانتشار صغيرة جدًا وأحيانًا تصبح ميزة لنظام الموجات المليمترية. على سبيل المثال ، يمكن أن تقلل التداخل بين إشارات الموجات المليمترية. يتمتع الهوائي عالي الكسب المستخدم في نظام الموجات المليمترية أيضًا بتوجيهية جيدة ، مما يلغي التداخل. لا يزيد هوائي الحزمة الضيقة من الطاقة فحسب ، بل يزيد أيضًا من التغطية مع تعزيز الأمان وتقليل احتمالية اعتراض الإشارة.
بالإضافة إلى ذلك ، " تردد عالي " سيقلل العامل من حجم الهوائي ، وهي مفاجأة أخرى غير متوقعة. بافتراض أن حجم الهوائي الذي نستخدمه ثابت بالنسبة لطول الموجة اللاسلكية ، مثل طول الموجة 1/2 أو 1/4 طول الموجة ، فإن الزيادة في تردد الموجة الحاملة تعني أن الهوائي يصبح أصغر وأصغر. على سبيل المثال ، يبلغ طول هوائي 900M GSM حوالي بضع عشرات من السنتيمترات ، في حين أن هوائي الموجة المليمترية قد لا يتجاوز بضعة ملليمترات. وهذا يعني أنه في نفس المساحة ، يمكننا توصيل المزيد والمزيد من الهوائيات عالية النطاق. بناءً على هذه الحقيقة ، يمكننا تعويض خسارة المسير عالي التردد عن طريق زيادة عدد الهوائيات دون زيادة حجم صفيف الهوائي. هذا يجعل من الممكن استخدام تقنية MIMO الضخمة في أنظمة الموجات 5G ملليمتر.
بعد التغلب على هذه القيود ، يمكن لأنظمة 5G التي تعمل بموجات المليمتر أن تقدم العديد من الخدمات التي لا تستطيع 4G تقديمها ، مثل الفيديو عالي الدقة ، والواقع الافتراضي ، والواقع المعزز ، ونقل المحطة الأساسية اللاسلكية ، وكشف الرادار قصير المدى ، وخدمات المعلومات الحضرية الكثيفة ، والملاعب / الحفلات الموسيقية / خدمات الاتصالات اللاسلكية لمركز التسوق ، والتحكم في أتمتة المصانع ، والتطبيب عن بعد ، والمراقبة الأمنية ، وأنظمة النقل الذكية ، وفحوصات أمن المطارات ، وما إلى ذلك. يوفر تطوير نطاق الموجة المليمترية واستخدامه مساحة واسعة وخيالًا غير محدود لتطبيقات الجيل الخامس.
منذ أن قررت 3GPP أن 5G NR ستستمر في استخدام تقنية OFDM ، فإن 5G ليس لديها ابتكار تكنولوجي معطل مقارنة بـ 4G ، وموجة المليمتر هي الأكبر " فكرة جديدة " من 5G. يرتبط إدخال تقنيات 5G الجديدة الأخرى ، مثل MIMO الهائل ، وعلم الأعداد الجديد (تباعد الناقل الفرعي ، وما إلى ذلك) ، ورموز LDPC / Polar ، وما إلى ذلك ، ارتباطًا وثيقًا بالموجات المليمترية ، كل ذلك من أجل توسيع نطاق تقنية OFDM بشكل أفضل إلى نطاقات المليمتر. من أجل التكيف مع خصائص النطاق الترددي الكبير للموجات المليمترية ، تحدد 5G تباعد الحاملات الفرعية المتعددة ، والتي تم تصميم تباعد الناقل الفرعي الأكبر (60 كيلو هرتز و 120 كيلو هرتز) خصيصًا لموجات المليمتر. تم تصميم تقنية MIMO الضخمة المذكورة أعلاه أيضًا لموجات المليمتر. لذلك ، يمكن أيضًا الإشارة إلى 5G باسم " تمديد 4G المحسن إلى موجة ملليمتر " أو " تمديد LTE المحسن إلى الموجة المليمترية " .
نصيب من هذه الوظائف:

مراسلتنا على البريد الاليكتروني

وقت العمل :
7:00-23:00(بتوقيت بكين)
Fax :
+86 755 28346595
هاتف :
+86 755 28346595(وقت العمل)
البريد الإلكتروني :
Email
البريد الإلكتروني :
sales@enrichtek.com
عنوان المصنع :
Floor 3، Fei Cui Liu Li، No.17 West Jing Tian Road، Jingjiang District، Chengdu، الصين
contact us