【杂谈】重新认知5G：无线带宽、频段到底怎么回事儿？

第四代蜂窝收集技能在2008年被国际电信同盟（ITU）指定为支持最高1 Gb/s的下行速率。可是，在实际中因为体系性的多面缘故起因，凡是最多只到达几百兆比特，而均匀只有几十兆比特。

现在，第五代蜂窝收集技能——5G来了。5G可行使6GHz以下的中低频段举办中长间隔通讯，短波频率则可行使24GHz以上的毫米波进而提供高带宽通讯处事。按照5G的预期理睬，能实现支持高达10 Gb/s的高吞吐量通讯以及低至1~4ms的耽误。

在接收性方面，无线信号也许会被墙壁、树叶或氛围等接收。而光纤电缆中的光束也许会被光纤玻璃芯中的细小缺陷接收，当携带信号的光子被这些情形中的障碍物接收时，会呈现信号变弱、不不变的环境。

众所周知，信息转达都必要前言，而数字信号也是一系列的信息标记，在选择信息传输渠道时便必要衡量弃取。模仿无线电是通过无线电波“空中”传输的，它可以在长间隔的各个偏向上承载简朴的信号。互联网的主干网在行使光纤电缆中以引导光波在远间隔传输大量信息中，必要制作和安装大量的电缆，因此其首要存在昂贵的本钱题目。

因为差异的通道可以承载差异频率的EM波，通道可以承载的频率范畴称为其带宽。带宽的计较简朴地是从最大值中减去通道可以承载的最小频率。范畴从0到1,000 Hz的信道具有1,000 Hz的可用带宽，而范畴从100,000到101,000 Hz的信道具有沟通的带宽。带宽有助于确定一个信道可以发送几多信息，因此更多的带宽也就意味着更多的信息容量。

在给定牢靠命量的带宽和恒定信噪比的环境下，信道可以承载的信息吞吐量有理论上的限定。闻名的香农-哈特利定理（凡是称为香农极限）给出了其极限制式。C是信道支持的最大速率（信道容量）；B是信道的带宽；S是均匀信号功率；N是均匀噪声功率；S/N即信噪比。

无需彻底领略数学定理，这反应的也就是：更多的带宽意味着更多的容量，更好的信噪比也是云云。假如信道的带宽和信号功率是牢靠的，那么噪声越大意味着容量越小。香农定理使我们可以操作某种介质的物理特征，譬喻铜线或光纤，能快捷的计较出我们也许会挤出几多的容量，纵然今朝的本领还不能实现也能给出计较上的功效。

凡是而言，信号撒播的间隔越长，信号功率因衰减而变得越弱。按照香农定理，这低落了SNR，并低落了信号可以携带的所有信息。因此，在不知道信号会走多远的环境下就不行能评论信道的容量。

无线宽带办理了与有线和光纤等有线技能基础差异的题目。有线技能可将处事提供到牢靠所在，譬喻家庭或企业端。无线技能通过空中向移动装备提供数据处事，这是向大型民众地区提供机动的宽带处事的独一要领。

在已往的二十多年中，无线和有线宽带技能在互联网生态体系中调和共存。可是，一些行业代表以为，5G无线宽带将可以或许直接与有线宽带睁开全新的竞争乃至于会完全更换有线宽带。

无线互联网的陈设还受到有线体系不受限定的束缚。低频无线信号的应用中，譬喻AM/FM广播和广播电视，可以不成题目地穿过树木、构筑物和露天地区等情形。因为较高的频带具有更多的带宽，凡是可携带更多的信息。

可是，高频信号也更轻易被接收和散射，从而限定了它们可以传输的间隔。固然2.4 GHz WiFi可以穿过墙壁，但5 GHz WiFi便谋面对穿透性差的题目。据悉，下一代WiFi技能称为是WiGig，它操作高达60GHz的频带。在该频率下，60GHz路由器将最得当四面的视线通讯。

4G通过在700 MHz和2.6 GHz频段之间举办运行，可觉得间隔较远的农村、州里的装备提供处事。从技能上讲，4G体系应该可以或许为低移动性装备提供1 Gb/s的下载速率。可是，在实际天下中，大大都运营商提供的速率现实为下行10~50 Mb/s，上行3~20 Mb/s。

5G有望在吞吐量和耽误方面比4G有所改进。对付长间隔链路，5G将行使4G当前行使的沟通频谱，譬喻介于700 MHz和4 GHz之间。天线和编码技能的改造将使载波可以或许更好地操作沟通频谱。在吞吐量方面，长间隔5G也许不是迈出的重大一步：低于6GHz 5G陈设的测试发明，在最佳环境下它可以或许到达数百 Mb/s的速率。

除了从头行使4G频谱外，5G还将支持26 GHz及更高频率的“毫米波（mmWave）”频率。更高频率的频道很有吸引力，由于它们提供了更多可用带宽，因此可以支持更高的最大吞吐量。行使mmWave频谱，5G发射机将可以或许提供更好的传输速率，在最佳前提下最大可达1到10 Gb/s。

可是因为毫米波信号的频率比传统的蜂窝信号高得多，因此它们蒙受的接收和散射要大得多。毫米波信号无法穿过大大都墙壁，茂密的树叶乃至还会受恶劣的气候影响。另外纵然在明朗的前提下，它们的功耗也比6 GHz以下的信号快得多。这意味着mmWave不能很好地用于室外到室内的通讯。mmWave发射器将更像WiFi，可觉得较小的开放地区提供处事，暂不能成为4G的现成更换品。

5G尚有望改进4G的耽误题目。尽量海表里运营商都理睬会维持在1~4毫秒之间，但这些数字仅合用于mmWave频谱。海外的一些测试发明，已发货的低于6GHz的5G装备的氛围耽误在9到12毫秒之间，与4G概略相等。

（编辑：湖南网）

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