電磁頻率如何傳輸數(shù)據(jù)？解釋毫米波、低頻段和中頻段

5G毫米波技術(shù)是5G應(yīng)用中一項重要的基礎(chǔ)技術(shù) [2] ，毫米波指的是一種特殊電磁波，波長為1毫米到10毫米，波動頻率為30GHz-300GHz 。

相對于6GHz以下的頻段，毫米波具有大帶寬、低空口時延和靈活彈性空口配置等獨(dú)特優(yōu)勢，可滿足未來無線通信對系統(tǒng)容量、傳輸速率和差異化應(yīng)用v等方面的需求。您可能聽說過5G使用 mmWave(毫米波)頻譜來達(dá)到10 Gbps 的速度。但它也使用低頻段和中頻段頻譜，就像 4G 一樣。如果沒有這三個頻譜，5G 將不可靠。

毫米波是指波長為1毫米到10毫米的電磁波。從聲音到光之間，真實(shí)地存在著一大段人類平常感覺不到的頻譜，這段頻譜中有一段屬于毫米波。波動越快，頻率越高。從頻率范圍來看，毫米波是指30 GHz到300 GHz之間的電磁波。毫米波是5G的重要組成部分，5G標(biāo)準(zhǔn)同時定義了Sub-6 GHz(6 GHz以下頻段)和毫米波的設(shè)計。 [1]

全球超過150家運(yùn)營商正在投資毫米波技術(shù):意大利、日本、新加坡和美國已經(jīng)部署毫米波商用網(wǎng)絡(luò)，中國也于2020年啟動了毫米波技術(shù)部署的相關(guān)準(zhǔn)備和測試工作。

那么，這些光譜有什么區(qū)別呢?為什么它們以不同的速度傳輸數(shù)據(jù)，為什么它們都對 5G 的成功至關(guān)重要?

電磁頻率如何傳輸數(shù)據(jù)?

在深入研究低頻段、中頻段和毫米波之前，我們需要了解無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髟?。否則，我們將難以理解這三個頻譜之間的差異。

無線電波和微波是肉眼看不見的，但它們的外觀和行為就像水池中的波浪。隨著波的頻率增加，每個波之間的距離(波長)變得更短。您的手機(jī)測量波長以識別頻率并“聽到”某個頻率試圖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

但是穩(wěn)定、不變的頻率無法與您的手機(jī)“對話”。它需要通過巧妙地增加和降低頻率速率來進(jìn)行調(diào)制。您的手機(jī)通過測量波長的變化來觀察這些微小的調(diào)制，然后將這些測量值轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。

如果有幫助，請將其視為二進(jìn)制和摩爾斯電碼的結(jié)合。如果您嘗試使用手電筒傳輸摩爾斯電碼，則不能只打開手電筒。你必須以一種可以解釋為語言的方式“調(diào)制”它。

5G 最適合所有三個頻譜

無線數(shù)據(jù)傳輸有一個嚴(yán)重的限制：頻率與帶寬的關(guān)系過于緊密。

以低頻運(yùn)行的波具有長波長，因此調(diào)制以蝸牛的速度發(fā)生。換句話說，他們“說話”的速度很慢，這導(dǎo)致帶寬低(互聯(lián)網(wǎng)速度慢)。

如您所料，以高頻運(yùn)行的波“說話”非?？臁５鼈?nèi)菀资д?。如果有什么東西擋住了它們(墻壁、大氣、雨)，你的手機(jī)可能會丟失波長變化的軌跡，這類似于丟失一大塊摩爾斯電碼或二進(jìn)制文件。因此，與高頻段的不可靠連接有時會比與低頻段的良好連接慢

過去，運(yùn)營商避免使用高頻毫米波頻譜，轉(zhuǎn)而使用中頻頻譜，中頻頻譜以中等速度“說話”。但我們需要 5G 比 4G 更快 、更穩(wěn)定，這就是為什么 5G 設(shè)備使用一種稱為 自適應(yīng)波束切換的東西在頻段之間快速跳轉(zhuǎn)的原因。

自適應(yīng)波束切換使 5G 成為 4G 的可靠替代品。從本質(zhì)上講，5G 手機(jī)在連接到高頻 (mmWave) 頻段時會持續(xù)監(jiān)控其信號質(zhì)量，并密切關(guān)注其他可靠信號。如果手機(jī)檢測到其信號質(zhì)量即將變得不可靠，它會無縫跳轉(zhuǎn)到新的頻段，直到有更快、更可靠的連接可用。這可以防止在觀看視頻、下載應(yīng)用程序或進(jìn)行視頻通話時出現(xiàn)任何問題——這就是 5G 在不犧牲速度的情況下比 4G 更可靠的原因。5G毫米波典型的應(yīng)用場景主要有熱點(diǎn)流量覆蓋、企業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用、用戶FWA幾種。隨著未來毫米波頻段使用許可的發(fā)放，中國有望成為全球最大的毫米波市場。

數(shù)據(jù)寶統(tǒng)計，A股中布局毫米波產(chǎn)業(yè)鏈的上市公司共有21股，1月4日13股上漲，通富微電、紅相股份、共進(jìn)股份漲幅居前，均超過2%。通富微電公告顯示，公司為中興通訊等國內(nèi)外客戶成功開發(fā)了毫米波、超大功率等多款新應(yīng)用產(chǎn)品。資金流向上來看，12月以來，北上資金對毫米波概念股持股量增長超3000萬股，其中TCL中環(huán)、盛路通信、航天發(fā)展持股量增長居前。