为什么5G手机需支持毫米波频段?
从电子技术上讲,提升手机上网速率无非四大技术:无线频率带宽、QAM调制方式、载波聚合和MIMO技术。
对于4G手机,理论上讲,若支持最大5CC载波聚合(LTE最大信道带宽为20MHz,5CC载波聚合即100MHz带宽)、256QAM调制方式和4×4 MIMO技术,最大下载速率可接近2Gbps。
不过,这只是4G手机速率的理论极限,在实际设计中,支持更高阶的调制方式和更多的载波聚合,意味着更耗电,需要更复杂、更高性能的射频和基带电路;更高阶的MIMO技术,即支持更多的天线,则意味着面临天线的物理尺寸、隔离度和辐射效率的限制。可5G的KPI是支持10-20Gbps的峰值速率,显然这是4G手机无法完成的设计任务。因此,5G手机需要支持毫米波频段,原因主要有两点:
首先,毫米波频段支持更宽的带宽,5G NR在毫米波频段的最大单信道带宽为400MHz,远大于4G LTE的20MHz,更宽的、连续的频率带宽可大幅提升5G速率。
其次,毫米波频段意味着天线尺寸大幅减小,可实现波束赋形(beamforming)和多天线空间复用技术,利于智能手机小型化、轻薄化的外观设计。相较于小于6GHz频段,高频段毫米波的传播损耗更高,覆盖距离更近,信号穿墙能力弱,还受氧气、湿度、雾和雨的影响,因此,为提升信号覆盖,需在基站和手机两端采用多天线和波束赋形技术。
最后,毫米波波束赋形面临的最大问题是(人体阻挡衰减,当我们的手握住手机,放在耳边打电话,都会阻挡毫米波波束信号),根据一份IEEE的技术报告,为了支持毫米波波束赋形,5G手机需引入多个波束赋形模块(5G Beamforming Module),并将这些波束赋形模块分布式设计于手机后壳。
2018年12月10日 17:07
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