帶寬用字母B來(lái)表示,它就好比是道路寬度,最大速率用C來(lái)表示,它就好比是道路的最大車流量。顯然易見(jiàn),4車道的最大車流量是2車道的2倍,8車道的是2車道的4倍,這非常好理解。
增加車道數(shù)是提高最大車流量最直接有效的方法,同樣地,提高速率的最直接有效的方法就是增加帶寬。我依然記得讀研究生時(shí),老師在講到帶寬時(shí)擲地有聲地說(shuō)“你們給我記住:高速就是寬帶,寬帶就是高速!”。
人們對(duì)通信速率要求越來(lái)越高,迫使著信道的帶寬就越來(lái)越寬,幾根電話線的帶寬不夠,那就增加到幾百根,幾百根不夠就換成同軸電纜,電纜帶寬不夠就換成光纖,有線通信的帶寬就是這樣一代代地遞增著。
而手機(jī)通信使用的是無(wú)線信道,那它的帶寬是如何增加的呢?核心方法就是采用更高的頻段。
上過(guò)初中的都知道【光速=頻率×波長(zhǎng)】這個(gè)公式,知道這個(gè)公式就能看懂上面這個(gè)表格了,頻率與波長(zhǎng)成反比,兩者之積等于光速,即30萬(wàn)公里/秒。
請(qǐng)看表格中兩個(gè)黃色塊的數(shù)據(jù),數(shù)值都是3~30,但單位不同,甚低頻段的整個(gè)帶寬是27kHz,超高頻段的整個(gè)帶寬是27GHz,后者是前者的100萬(wàn)倍!由此可見(jiàn),頻段越高且?guī)捲酱螅@點(diǎn)非常好理解,好比是低保戶和大富豪都拿出全部的財(cái)產(chǎn),后者會(huì)比前者多得多。
所以關(guān)系就來(lái)了:5G時(shí)代若想更高速,就得使用更大的帶寬,而要取得更大的帶寬,就得使用更高的頻段。4G之前使用是特高頻段,5G就得往超高頻甚至更高的頻段發(fā)展了。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的專家預(yù)測(cè),將來(lái)有可能使用30GHz~60GHz的頻段,俄羅斯專家甚至提出了80GHz的方案。
30GHz以上的頻段,比上表中最后一項(xiàng)的超高頻還要高,其波長(zhǎng)自然要比厘米段更短,那就是更短的毫米波,因此毫米波就順理成章地成為了5G的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
2、毫米波技術(shù)
電波傳播的特性很有趣,頻率越高(即波長(zhǎng)越短)的電磁波,就越傾向于直線傳播,當(dāng)高到紅外線和可見(jiàn)光以上時(shí),就一點(diǎn)也不打彎了,這是個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。
毫米波一般不用于移動(dòng)通信領(lǐng)域,原因就是它的頻率都快接近紅外線了,信道太“直”,移動(dòng)起來(lái)不容易對(duì)準(zhǔn)。請(qǐng)想象一個(gè)場(chǎng)景,您拿著激光筆指遠(yuǎn)處墻壁上的圖釘,是不是一件很困難的事?
例如衛(wèi)星車就很難“動(dòng)中通”,開(kāi)動(dòng)起來(lái)車身?yè)u擺,天線(就是那個(gè)大鍋)就很難對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星,通常只能駐車后工作,而且必須精細(xì)調(diào)整天線的角度,使其電波的輻射方向正對(duì)著衛(wèi)星,否則就無(wú)法通信。
手機(jī)是移動(dòng)使用的,不可能打電話時(shí)還舉著手機(jī)瞄準(zhǔn)準(zhǔn)基站的方向,那樣實(shí)在是反人性。雖然在非正對(duì)方向也有信號(hào),但強(qiáng)度會(huì)明顯衰弱,使用體驗(yàn)會(huì)比4G之前要差得多。
電磁波有五種傳播模式,相對(duì)于未來(lái)的5G時(shí)代,我們現(xiàn)在手機(jī)的頻率要低得多,其繞射能力還是不錯(cuò)的,樓房陰影處的信號(hào)也沒(méi)太大問(wèn)題,因?yàn)樾盘?hào)可以繞著到達(dá)。
而未來(lái)5G的頻率會(huì)高得多,繞射能力會(huì)下降,信號(hào)只能傻楞楞地直著走,以往信號(hào)能到達(dá)的犄角旮旯就到不了了,那該怎么辦呢?這就引出了更一項(xiàng)技術(shù)—微基站技術(shù)。
3、微基站技術(shù)