5G为何一定要高频?低频不可以吗?是技术问题还是其他原因~?

laputaaaaa


应邀回答本行业问题。

5G分为高频和低频部分,目前国内四大运营商使用的频谱都属于5G的低频部分。

3GPP定义了两类频率范围:

其中FR1(频率范围1)定义的就是5G使用的低频部分,也就是通常说的Sub-6G的频率。

而FR2定义的就是5G使用的高频部分,也就是通常被称为毫米波的频段。

其中,工信部分配给国内三大运营商的5G频段,移动的160M的2.6Ghz,100M的4.9Ghz,电信联通的100M 3.5Ghz,都是属于FR1,也就是5G的低频频段。而广电可能启用的700M频段也是属于FR1。

而FR2也就是5G的毫米波频段,中国暂时还没有启用。

也就是说,如果按照3GPP的分类来说,现在国内5G应用的频段,都是属于低频频段。

之所以这次三大运营商先被分配的是TDD频段,在低频之中相对的频谱较高,这是由于TDD支持eMBB(增强型移动宽带)决定的。

在5G之中有三大应用场景,分别是eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(超高可靠低时延)和mMTC(海量机器类终端通信)。


我们国内目前三大运营商分配的都是支持eMBB(增强型移动宽带)的TDD频段,主要的原因是目前3GPP的5GNR制定的标准都是支持eMBB的,后续的URLLC和mMTC还没有完成。

eMBB(增强型移动宽带)要求的是高速率,而高速率需要的是大带宽支持,而且也需要Massive MIMO。

而这些频段是如何划分出来的呢?其实这些频段的划分,到底是TDD还是FDD有技术原因,也有非技术原因。

  • 技术原因和Massive MIMO有关,频率越低,天线振子的尺寸也就越大。

而Massive MIMO等于是把多个天线振子安装到同一面天线之中,比如现在我们说的64T64R的天线就需要把256个天线振子集成到一个天线之中,所以Massive MIMO天线也被称为大规模天线阵列。

而未来的毫米波的天线要求集成度更高。

非技术原因:

无线频谱是宝贵的,目前相对更低的频谱都被目前的2/3/4G使用,而且被分配给不同的运营商,这也使得相对更低的频谱,无法找到足够大的频谱带宽,也就无法划分给TDD使用了。

在5G之中未来也会启动目前2/3/4G使用的低频频率,这些FDD频段会被应用在URLLC以及mMTC场景中。

TDD可以有效的支持eMBB(增强型移动宽带),但是5G里也有一些应用不需要很高的速度,这样的应用主要是一些物联网类的应用,以及一些用户的低带宽应用,这些应用则可以使用FDD频段。

总而言之,我们国内现在使用的5G频段其实都是属于3GPP划分的低频频段的,毫米波暂时还没有在国内应用。而未来5G低频频段里的更低频的频段,也不会浪费,未来也会被应用。

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通信一小兵


我不是5G专业研发人员,但是可以从一名普通IT从业者的角度理解这项技术。

速度快有几大原则:

1、误码率低;

2、抗干扰能力强;

这两项决定了传输的距离不能太远,从实际的实施来看,华为的5G基站覆盖范围在500米左右。也就是说,大概500米就要有一个基站。而传统的基站,笔者在过去的工作经验当中,一般以人口密集区为中心布设GSM基站。间隔几公里或者几十公里都有。整体上呈蜂窝状网络覆盖。

传输的距离短还有一个好处,就是可以在最短的时间内校验数据的正确性,不容易出错。间接提高了由于距离因素导致的抗干扰能力。

3、高频;

要提高传输速度,有两个选择:

(1)、单位数据包携带数据量大;

(2)、单位数据包数据正常,但是传输速率增加。

这就决定了5G必须要走高频传输的基调;

4、超高的路由交换能力:

如果单位传输能力在平均300M左右,那么以500米为半径,闹市区人口密度在1000人计算,则接入带宽在300X1000=300G左右。

这一项要求核心设备超级牛啊,这种级别是什么概概念,过去基本是省际出口了,My God,不算不知道。


月亮与五毛


这个低频是怎么定义的?按照5g自身的定义,是以6ghz划分高低频的,高于6ghz为高频,低于6ghz为低频。现阶段的主流产品是3.5ghz,按照5g自身的标准就属于低频了,不过还是比4g的1.8、1.9、2.6高一些。划给中移动的5g则是2.6ghz,和现网的d频段持平,但是需要频率重耕以获取更大的带宽。

5g本身速率要求在那里,tdd制式的带宽需求又大,而且频率越高mimo技术实现起来越容易,所以对5g来说,低频是比高频实现起来要麻烦一些,性能也要有损失。

不过有的人总把5g和毫米波划等号,张口闭口覆盖差那就是纯傻逼了,3.5g依然是厘米波的范畴,比lte频率高,但没高的很离谱,再有mimo的空间分集增益,覆盖能力和lte几乎不相上下的。


Nemo9107121


5G之所以用高频是因为随着移动通信的发展,频率资源几乎被用光了,各国政府和国际组织已经把所有“好”频率都分配完毕!现在,频率资源就像房子,可以用一个字形容,“贵”!对房子来说,第一是地段,第二还是地段,第三依然是地段。这种说法也是适用于无线频率资源的!北京房子从里往外一环一环向外扩,有一天,高频资源也用完了,就会向超高频进发了,只要有需求,新科技发展,自然能往前迈进!


根据3GPP 38.101协议的规定,5G NR主要使用两段频率:FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz,又叫sub 6GHz频段;FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz,人们通常叫它毫米波(mmWave)。

严格来说,毫米波(mmWave)只能指EHF频段,即频率范围是30GHz——300GHz的电磁波。因为30GHz电磁波的波长是10毫米,300GHz电磁波的波长是1毫米。24.25GHz电磁波的波长是12.37毫米,可以叫它毫米波,也可以叫它厘米波。毫米波只是个约定俗成的名称。


在很长一段历史时期,毫米波段属于蛮荒之地。为什么呢?原因很简单,因为几乎没有电子元件或设备能够发送或者接收毫米波。为什么没有电子设备发送或者接收毫米波?有两个原因。

第一个原因是,毫米波不实用。虽然毫米波能提供更大的带宽,更高的数据速率,但是以前的移动应用不需要这么大的带宽和这么高的数据速率,毫米波没有市场需求。而且毫米波还有一些明显的限制,比如传播损耗太大,覆盖范围太小等等。

第二个原因是,毫米波太贵。生产能工作于毫米波频段的亚微米尺寸的集成电路元件一直是一大挑战。克服传播损耗、提高覆盖范围也意味着大把的金钱投入。

但是,近十几年以来,一切都改变了。 毫米波就像美洲新大陆,给移动用户和移动运营商提供了“无穷无尽”的频率资源。

需求总是创新的最大动力。生产出价廉物美的毫米波频段集成电路元件的技术难题迅速被攻克。通过使用SiGe、GaAs、InP、GaN等新材料,以及新的生产工艺,工作于毫米波段的芯片上已经集成了小至几十甚至几纳米的晶体管,大大降低了成本。


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