4G通信技術已經普及,第五代通信技術5G也正在加快商用的腳步。本文我們將簡單聊一聊5G的天線技術。為了帶來更快的速度,基站的天線有了哪些變化?5G手機的天線又會有哪些特點?
5G的特點5G具有高速率、海量設備聯(lián)接、低功耗、低時延和高可靠的優(yōu)點。不過想像很美好,現(xiàn)實很骨感,5G實現(xiàn)過程困難重重。具體表現(xiàn)為:
5G相比4G要滿足的場景更復雜,性能要求也較高;
5G需要新增大量基站,來實現(xiàn)超密集部署;
5G也需要大量頻譜資源來實現(xiàn)超高速率;
5G微基站對天線需求大增山鼻祖仙農提出了通信界的金科玉律:C=B log2(1+S/N)。
簡單地說:理論傳輸速率C與帶寬B直接相關,這個很好理解,道路寬度直接決定車流量上限。
同理,要提高車流量,與其制定更為復雜的道路規(guī)則(對應通信里的各種協(xié)議,編解碼規(guī)則),不如增加車道數(shù)來提高車流量最為有效,這是最簡單粗暴——公主抱般的方式。
移動通信的頻譜資源太有限,想要增加帶寬(B)只有采用更高的頻段。5G的毫米波方案就像多條N車道的超寬高速公路,對每輛車的限速有了大幅提升。但是問題來了,電磁波的傳播特性很有趣,頻率越高傳播路徑越直,不能掰彎。這樣的話打個電話還得對著天線方向。也太反人性了。聰明的通信人想到了微基站技術。想像手術臺上的無影燈,通過增加光源實現(xiàn)全覆蓋。
通過把宏基站變成多個微基站來增加覆蓋面積,解決直線傳播的問題。同時,宏基站不再負責對接入網設備,而是由每個微基站來做這部分工作,有了更多的基層工作人員,上層領導可以管理更多人。麻煩的事還有:高頻段信號傳播損耗大,需要大規(guī)模多天線技術(MassiveMIMO)來實現(xiàn)空間分集,抑制傳播損耗。這里的MIMO是多輸入多輸出的意思,基站與手機間有更多的信道并行通信,每對天線獨立傳送一路信息,匯集后成倍提高速率,想想也是極好的。
就像戀愛約會時,感覺除了心上人其他的聲音都是噪音。通信人又想到用大規(guī)模天線陣列控制每一個天線單元的發(fā)射(或接收)信號的相位和信號幅度,產生具有指向性的波束(像手電一樣),消除來自四面八方的干擾,增強波束方向的信號。
這種對空間資源的充分挖掘,可以有效利用寶貴的頻帶資源,幾十倍地提升網絡容量。同時,可以更為精確地定位設備。
天線長度約為1/2波長或者1/4波長,5G毫米波時代天線越來越小,數(shù)量成對增加?,F(xiàn)在4G手機多為2&TImes;2,5G至少為4&TImes;4,同時基站天線也多達128或者256根天線。萬物互聯(lián),也還都是需要天線的。
上面已經介紹了根據(jù)5G的特點,所需的天線會有一定的變化,那么對于終端來說,天線相比4G會有什么特點?