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5G”一词通常用于指代第5代移动网络。5G是继之前的标准(1G、2G、3G、4G 网络)之后的更新全球无线标准,并为数据密集型应用提供更高的带宽。除其他好处外,5G有助于建立一个新的、更强大的网络,该网络能够支持通常被称为 IoT 或“物联网”的设备爆炸式增长的连接——该网络不仅可以连接人们通常使用的端点,还可以连接一系列新设备,包括各种家用物品和机器。
公认的5G优势是:
•具有更高可用性和容量的更可靠的网络
•更高的峰值数据速度(多Gbps)
•超低延迟
与前几代网络不同,5G网络利用在26GHz 至40GHz范围内运行的高频波长(通常称为毫米波)。由于干扰建筑物、树木甚至雨等物体,在这些高频下会遇到传输损耗,因此需要更高功率和更高效的电源。
5G部署最初可能会以增强型移动宽带应用为中心,满足以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求。增强型移动宽带用例将包括全新的应用领域、性能提升的需求和日益无缝的用户体验,超越现有移动宽带应用所支持的水平。
毫米波通信是未来无线移动通信重要发展方向之一,目前已经在大规模天线技术、低比特量化ADC、低复杂度信道估计技术、功放非线性失真等关键技术上有了明显研究进展。但是随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的军用、民用特殊应用场景的需求,针对毫米波无线通信的理论研究与系统设计面临重大挑战,开展面向长距离、高移动毫米波无线宽带系统的基础理论和关键技术研究,已经成为新一代宽带移动通信更具潜力的研究方向之一。
毫米波的优势:毫米波由于其频率高、波长短,具有如下特点:
频谱宽,配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务;可靠性高,较高的频率使其受干扰很少,能较好抵抗雨水天气的影响,提供稳定的传输信道;方向性好,毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大,使得传输波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信;波长极短,所需的天线尺寸很小,易于在较小的空间内集成大规模天线阵。
毫米波的缺点:毫米波也有一个主要缺点,那就是不容易穿过建筑物或者障碍物,并且可以被叶子和雨水吸收,对材料非常敏感。这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。
电磁波(Electromagnetic wave)是由同相 且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性,其粒子形态称为光子,电磁波与光子不是非黑即白的关系,而是根据实际研究的不同,其性质所体现出的两个侧面。由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电磁波在真空中速率固定,速度为光速。见麦克斯韦方程组。
电磁波伴随的电场方向,磁场方向,传播方向三者互相垂直,因此电磁波是横波。电磁波实际上分为电波和磁波,是二者的总称,但由于电场和磁场总是同时出现,同时消失,并相互转换,所以通常将二者合称为电磁波,有时可直接简称为电波。
在量子力学角度下,电磁波的能量以一份份的光子呈现,光子本质上来说就是波包,即以局域性能量呈现的波。电磁波的能量是量子化的,当其能级阶跃迁过辐射临界点,便以光子的形式向外辐射,此阶段波体为光子,光子属于玻色子。
一定频率范围的电磁波可以被人眼所看见,称之为可见光,或简称为光,太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态。电磁波不依靠介质传播。
电磁辐射通常意义上指所有电磁辐射特性的电磁波,非电离辐射是指无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线。而X射线及γ射线通常被认为是放射性的辐射。称作电离辐射。
要特别注意,电磁波并非与传统的机械波一样发生了空间上的震动,而是传播路径上不同点电场与磁场属性的改变。
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