لماذا 5G استخدام موجة ملليمتر؟

وفقًا للاتفاق 3GPP 38.101 ، يستخدم 5G NR بشكل أساسي قسمين من التردد: نطاق FR1 ونطاق FR2. نطاق تردد النطاق FR1 هو 450MHz - 6GHz ، المعروف أيضًا باسم النطاق الفرعي 6GHz ؛ نطاق تردد الفرقة FR2 هو 24.25 غيغاهرتز - 52.6 غيغاهرتز ، والذي يسمى عادة موجة ملليمتر (مم موجة)

في فترة طويلة من التاريخ ، تعتبر الفرقة الملليمترية أرضًا برية. لماذا ا؟ السبب بسيط لأن هناك مكونات أو أجهزة إلكترونية قليلة قادرة على إرسال أو استقبال موجات ملليمتر. لماذا لا توجد أجهزة إلكترونية ترسل أو تستقبل موجات المليمتر؟ هناك سببان.
السبب الأول هو أنه على الرغم من أن موجات المليمتر يمكن أن توفر المزيد من النطاق الترددي ومعدلات أعلى للبيانات ، إلا أن تطبيقات الهاتف المحمول السابقة لم تتطلب مثل هذا النطاق الترددي الكبير ومعدلات البيانات المرتفعة هذه ، كما أن موجات المليمتر الملليمتر ليس لها طلب في السوق. وللموجات الملليمترية بعض القيود الواضحة ، مثل فقد الكثير من الإرسال ، وتغطية صغيرة جدًا ، وما إلى ذلك.
السبب الثاني هو أن موجات الملليمتر غالية الثمن. لقد كان إنتاج مكونات الدوائر المدمجة بحجم دون ميكرون والتي يمكن أن تعمل في نطاق الموجات الملليمترية تحديًا. كما أن التغلب على فقدان الإرسال وزيادة التغطية يعني الكثير من المال. ومع ذلك ، فقد تغير كل شيء في العقد الماضي.
مع التطور السريع للاتصالات المتنقلة ، أصبحت موارد التردد في نطاق GHz 30 مشغولة تقريبًا. الحكومات والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي خصصت جميع “ جيد ” ترددات ، ولكن لا يزال هناك نقص في التردد وتعارضات التردد. يعتمد تطوير الأنظمة الخلوية 4G و 5 G القادمة على تخصيص التردد المناسب. المشكلة هي أنه لا يوجد تقريبا أي تردد اليسار.
توفر موجات المليمتر ، مثل العالم الجديد للأمريكتين ، لمستخدمي الهواتف المحمولة ومشغلي الهواتف المحمولة | " لانهائي " موارد التردد.
موجات المليمتر تجلب عرض النطاق الترددي الكبير والسرعة العالية. الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يمكن استخدامه في نظام 4G LTE الخلوي على أساس النطاق الفرعي 6 جيجاهرتز هو 100 ميجاهرتز ، والحد الأقصى لمعدل البيانات هو 1 جيجابت في الثانية. في نطاق الموجات المليمترية ، يبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي الذي يمكن أن تستخدمه التطبيقات المحمولة 400 ميجا هرتز ، ويصل معدل البيانات إلى 10 جيجابت في الثانية أو أكثر.
الطلب في السوق هو دائما أكبر قوة دافعة للابتكار. يتم التغلب بسرعة على التحدي التقني المتمثل في إنتاج مكون الدائرة المتكاملة ذي النطاق الموجي ذي التكلفة الفعالة. باستخدام مواد جديدة مثل SiGe و GaAs و InP و GaN وعمليات الإنتاج الجديدة ، تم دمج الترانزستورات التي تعمل على نطاق الطول الموجي الملليمتر في الترانزستورات الصغيرة مثل عشرات أو حتى بضعة نانومترات ، مما يقلل التكلفة بشكل كبير.
هل نحن الآن أحرار في استخدام أي موجة ملليمتر بين 20 جيجا هرتز و 300 جيجا هرتز؟ ليس بعد. لماذا ا؟ عندما تنتشر الموجات الراديوية ، يمتص الغلاف الجوي بشكل انتقائي الموجات الكهرومغناطيسية لبعض الترددات (الأطوال الموجية) ، مما يتسبب في فقد انتشار هذه الموجات الكهرومغناطيسية بشكل خاص. مكونات الامتصاص الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية هي الأكسجين وبخار الماء. يمتص الرنين الناجم عن بخار الماء الموجات الكهرومغناطيسية القريبة من 22 GHz و 183 GHz ، في حين يؤثر امتصاص الرنين للأكسجين على الموجات الكهرومغناطيسية التي تتراوح بين 60 GHz و 120 GHz. لذلك يمكننا أن نرى أنه بغض النظر عن المنظمة التي تخصص موارد موجات المليمتر ، فإنها ستتجنب نطاقات التردد القريبة من هذه الترددات الأربعة.
أحد أكثر القيود أهمية هي مسافة انتشار الموجة الملليمترية. تخبرنا قوانين الفيزياء أنه بنفس قدرة الإرسال ، كلما كان طول الموجة أقصر ، كلما كانت مسافة الانتشار أقصر. في العديد من السيناريوهات ، يؤدي هذا القيد إلى انتقال موجة الملليمتر إلى أكثر من 10 أمتار. كل شيء له وجهان. مسافة الانتشار صغيرة جدًا وفي بعض الأحيان تصبح ميزة نظام الموجات الملليمترية. على سبيل المثال ، يمكن أن يقلل التداخل بين إشارات موجة ملليمتر. يتميز الهوائي عالي الكسب المستخدم في نظام الموجات المليمترية أيضًا بإتجاه جيد ، مما يزيل التداخل بشكل أكبر. لا يعمل هذا الهوائي ذو الحزمة الضيقة على زيادة الطاقة فحسب ، بل يزيد أيضًا من التغطية مع تعزيز الأمن وتقليل احتمالية اعتراض الإشارة.
بالإضافة إلى ذلك ، " عالية التردد " عامل سوف يقلل من حجم الهوائي ، وهو مفاجأة أخرى غير متوقعة. على افتراض 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 GSM 900M بضع عشرات من السنتيمترات ، بينما قد يكون هوائي موجة المليمترات بضعة ملليمترات فقط. وهذا يعني ، في نفس المساحة ، يمكننا توصيل المزيد من الهوائيات عالية النطاق. بناءً على هذه الحقيقة ، يمكننا تعويض خسارة مسير التردد العالي عن طريق زيادة عدد الهوائيات دون زيادة حجم صفيف الهوائي. هذا يجعل من الممكن استخدام تقنية MIMO الضخمة في أنظمة الموجات المليمترية 5G.
بعد التغلب على هذه القيود ، يمكن أن توفر أنظمة 5G العاملة في موجات ملليمتر العديد من الخدمات التي لا يمكن لـ 4G توفيرها ، مثل الفيديو عالي الدقة ، والواقع الافتراضي ، والواقع المعزز ، ووصلة المحطة الأساسية اللاسلكية ، واكتشاف الرادار القصير المدى ، وخدمات المعلومات الحضرية الكثيفة ، والملاعب. / خدمات الحفل / مركز الاتصالات اللاسلكية ، والتحكم في أتمتة المصنع ، والتطبيب عن بعد ، ومراقبة الأمن ، وأنظمة النقل الذكية ، وفحص أمن المطارات ، وما إلى ذلك. يوفر تطوير واستخدام نطاق الموجات الملليمترية مساحة واسعة وخيال غير محدود لتطبيقات الجيل الخامس 5G.
نظرًا لأن 3GPP قررت أن 5G NR ستواصل استخدام تكنولوجيا OFDM ، فإن 5G ليس لديها ابتكار تكنولوجي مثير للاضطراب مقارنةً بالجيل الرابع ، وموجة الملليمتر هي الأكبر " فكرة جديدة " من 5G. يرتبط إدخال تقنيات 5G الجديدة الأخرى ، مثل MIMO الهائل ، والأعداد الجديدة (تباعد الموجات الحاملة الفرعية ، إلخ) ورموز LDPC / القطبية ، وما إلى ذلك ، ارتباطًا وثيقًا بالموجات الملليمترية ، كل ذلك من أجل توسيع نطاق تكنولوجيا OFDM لتشمل نطاقات الملليمترات. من أجل التكيف مع خصائص عرض النطاق الترددي الكبير لموجات المليمتر ، تُعرّف 5G مسافات تباعد موجات حاملة فرعية متعددة ، والتي تم تصميم مباعدة الموجات الحاملة الفرعية الأكبر بينها (60 كيلو هرتز و 120 كيلو هرتز) خصيصًا لموجات المليمتر. تم تصميم تقنية MIMO الضخمة المذكورة آنفًا أيضًا لموجات المليمتر. لذلك ، يمكن أيضًا الإشارة إلى 5G باسم " تمديد 4G المحسنة إلى موجة ملليمتر " أو " تمديد LTE المحسن إلى موجة ملليمتر " .
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)
عنوان المصنع :
الطابق 3 ، فاي تسوى ليو لى ، رقم 17 غرب جينغ تيان الطريق ، منطقة جينجيانغ ، تشنغدو ، الصين
contact us