科普 | 5G的超高下载速率是怎样做到的?

时间:2019-4-18 分享到:

现如今,不论哪个国家,哪个企业都在跟风发展5G技术,那么5G超高的下载速率是怎么做到的呢?今天小编就给大家科普一下,好好学习吧!

一、5G eMBB的实现

增强型移动宽带(eMBB),是现阶段5G最重要的发展方向,也是我们看得见摸得着的未来。

在5G基站下,国际电联的愿景是单小区可达20Gbps的速率。而在巴塞展上,国内的5G先锋中兴通讯曾经演示过惊人50Gbps峰值下载速率!

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中兴通讯的5G演示

在这一切的背后,到底是何方神圣,能拥有如此大的能量?

70年前,美国的克劳德•香农发表了一篇划时代的论文《通信的数学理论》,从而成为了无线通信理论的奠基人。

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帅气的祖师爷香农

香农公式,精确地描述了决定通信系统容量的几个因素和它们之间的关系。作为移动通信之“道”,2G,3G,4G要遵从,5G照样不例外。

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香农公式

这个公式看起来非常的“狰狞可怕”,我们如果能鼓起勇气硬着头皮看一遍的话,就会发现,系统容量和信道带宽成正比,就是说,信道带宽越大,系统容量就越大!容量大了,不就是上网速度快了么?

5G的设计者也是这么想的:大幅提升网络速率,增加信道带宽是第一要务。那么,就从4G的20M带宽提升到100M,甚至400M吧!

可是常用的频段都让2G/3G/4G给占了,连WiFi也占了一大段,留给5G的已经不多。巧妇也难为无米之炊,这可怎么办呢?

二、5G 毫米波的引入

于是,5G将眼光投向一片新的处女地。这里的带宽资源不但丰富,而且大部分都空闲着,正好为5G施展拳脚所用,真是一片流着蜜与奶的好地方。

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5G毫米波候选频谱

而这片处女地就是“毫米波”,又叫5G高频,一般指频率在30GHz到300GHz这段范围内的频谱,相对于传统的Sub6G来说频率要高得多,频率越高,波长越短。

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频率越高,波长越短

根据电磁波的“波长λ=光速C ÷ 频率f”这个公式可以得出,该段频谱的波长在1毫米到10毫米之间,因此得名“毫米波”,又叫mmWave,实际5G所用的毫米波下限是24GHz。

下图是5G毫米波的候选频段,可以看出,相比于拥挤的Sub6G频谱(2G/3G/4G/WiFi都在这一段狭窄的范围内),毫米波的频谱资源简直是太丰富了!就这还只是毫米波频段的一小部分而已。

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5G毫米波的带宽极为丰沛

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