第五代移動通信系統(tǒng) (5th generation mobile networks,簡稱5G),5G的一個關(guān)鍵指標(biāo)是傳輸速率:按照通信行業(yè)的預(yù)期,5G應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)比4G快十倍以上的傳輸速率,即5G的傳輸速率可實現(xiàn)1Gb/s。這就意味著用5G傳輸一部1GB大小的高清電影僅僅需要10秒!另外如此高的傳輸速度也會帶來一些其他的應(yīng)用,比如云端游戲(游戲在云端服務(wù)器執(zhí)行,直把執(zhí)行畫面?zhèn)骰厥謾C(jī),這樣手機(jī)配置不高也能玩大型游戲),虛擬現(xiàn)實(同理把運算放到云端,手機(jī)端只負(fù)責(zé)輸出畫面)等等。
5G如何實現(xiàn)如此高的傳輸速率呢?
無線傳輸增加傳輸速率大體上有兩種方法,其一是增加頻譜利用率,其二是增加頻譜帶寬。在無線傳輸中,數(shù)據(jù)以碼元(symbol)的形式傳送。在碼元傳送速率(碼率)不變的情況下,信號占用的無線帶寬不變,而每個碼元傳送的信息數(shù)據(jù)量是由調(diào)制方式?jīng)Q定的。
調(diào)制方式是指如何用信號傳遞信息。
無線通訊中的調(diào)制通過操縱無線電波的幅度和相位可以產(chǎn)生載波的不同狀態(tài)。當(dāng)調(diào)制方式由簡單變到復(fù)雜時,載波狀態(tài)數(shù)量增加,一個碼元所代表的信息量(比特數(shù))也增加。
但另一方面每個碼元狀態(tài)之間的間距也變小,因此容易受到噪聲干擾使得碼元偏離原本應(yīng)該在的位置從而造成解碼出錯。所以復(fù)雜調(diào)制對信道的要求比較高,在信道噪聲很大的情況下使用復(fù)雜調(diào)制會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率很高,而且解碼所需要的電路也會非常復(fù)雜,導(dǎo)致功耗很大。
由簡單(左)到復(fù)雜(右)調(diào)制的狀態(tài)圖
相對于提高頻譜利用率,增加頻譜帶寬的方法顯得更簡單直接。在頻譜利用率不變的情況下,可用帶寬翻倍則可以實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率也翻倍。但問題是,現(xiàn)在常用的5GHz以下的頻段已經(jīng)非常擁擠,到哪里去找新的頻譜資源呢?各大廠商不約而同想到的方法就是使用毫米波技術(shù)。