全国服务热线: 400-060-2580
新闻中心
专业开发、设计、定制、生产

新闻中心

News
推荐产品 / Products
发布时间: 2019 - 01 - 14
—————— ↑点击观看↑ ——————适用科室:
发布时间: 2019 - 01 - 14
百全毫米波治疗仪KFA-200型,将综合缓解各种疾病的功能集于一体,把医院的功能移到家里好比请了家庭全科医生,老人、孩子、妇女有病无病均可使用,以达到提高细胞质量、增强细胞活力的功效,不必花费昂贵的费用和耗费宝贵的时间,甚至可以免去在去医院途中由于堵车、挤车、挂号等多重烦恼以及由此带来的不可预知的其他风险。——————适用场景————————操作方法
发布时间: 2019 - 01 - 14
—————— ↑点击观看↑ ——————适用科室:
联系我们
电话: 400-060-2580
010-6601 4884
合作: 010-6360-2278   
地址: 北京市西城区宣武门西大街28号大成广场西座7门12层 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

日期: 2018-05-22
浏览次数: 27

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键
 

  第五代移动通信系统 (5th generation mobile networks,简称5G)离正式商用(2020年)越来越接近,这些日子华为、三星等各大厂商也纷纷发布了自己的解决方案,可谓“八仙过海,各显神通”。

  5G的一个关键指标是传输速率:按照通信行业的预期,5G应当实现比4G快十倍以上的传输速率,即5G的传输速率可实现1Gb/s。这就意味着用5G传输一部1GB大小的高清电影仅仅需要10秒!另外如此高的传输速度也会带来一些其他的应用,比如云端游戏(游戏在云端服务器执行,直把执行画面传回手机,这样手机配置不高也能玩大型游戏),虚拟现实(同理把运算放到云端,手机端只负责输出画面)等等。

  5G如何实现如此高的传输速率呢?

  无线传输增加传输速率大体上有两种方法,其一是增加频谱利用率,其二是增加频谱带宽。在无线传输中,数据以码元(symbol)的形式传送。在码元传送速率(码率)不变的情况下,信号占用的无线带宽不变,而每个码元传送的信息数据量是由调制方式决定的。

  调制方式是指如何用信号传递信息。

  在古代,人们用烽火台传递信息,有情况的时候点燃烽火,每有情况的时候熄灭烽火。从现代通讯理论来说,就是我们调制了烽火。由于普通的烽火一共只有两种状态(点燃和熄灭),因此烽火台一次只能传递1比特的信息(0=熄灭=没有敌人,1=点燃=有敌人)。烽火台能不能改善一下来一次传递更多信息呢?我们可以通过引入更多状态来实现这一点。例如,改进的烽火台里面我们可以控制烽火的火势,将火势分为熄灭、小火、中火和大火四种状态,这样我们就可以一次传递两比特的信息(00=熄灭=没有敌人,01=小火=有敌人且离我们很远,10=中火=有敌人且离我们不远,11=大火=有敌人且已经兵临城下)。

  然而,不能两全其美的是,引入更多状态的同时也会增加信息传递出错的可能。如果天气不好的时候可能会把中火看成小火,这样信息的传递就出错了。相对地,如果只有两种状态(熄灭和点燃),则出错的几率比较小。

  无线通讯中的调制也是这个道理,通过操纵无线电波的幅度和相位可以产生载波的不同状态。当调制方式由简单变到复杂时,载波状态数量增加,一个码元所代表的信息量(比特数)也增加。

  但另一方面每个码元状态之间的间距也变小,因此容易受到噪声干扰使得码元偏离原本应该在的位置从而造成解码出错。所以复杂调制对信道的要求比较高,在信道噪声很大的情况下使用复杂调制会导致数据传输误码率很高,而且解码所需要的电路也会非常复杂,导致功耗很大。
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

由简单(左)到复杂(右)调制的状态图
 

  相对于提高频谱利用率,增加频谱带宽的方法显得更简单直接。在频谱利用率不变的情况下,可用带宽翻倍则可以实现的数据传输速率也翻倍。但问题是,现在常用的5GHz以下的频段已经非常拥挤,到哪里去找新的频谱资源呢?各大厂商不约而同想到的方法就是使用毫米波技术。

  毫米波是什么?毫米波的特点?

  毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波,其频率大约在30GHz~300GHz之间。

  根据通信原理,无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右,因此载波频率越高,可实现的信号带宽也越大。在毫米波频段中,28GHz频段和60GHz频段是最有希望使用在5G的两个频段。28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz,而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz(整个9GHz的可用频谱分成了四个信道)。

  相比而言,4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下,而可用频谱带宽只有100MHz。因此,如果使用毫米波频段,频谱带宽轻轻松松就翻了10倍,传输速率也可得到巨大提升。5G时代,我们可以使用毫米波频段轻轻松松用手机5G在线看蓝光品质的电影,只要你不怕流量用完!
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

各个频段可用频谱带宽比较
 

  毫米波频段的另一个特性是在空气中衰减较大,且绕射能力较弱。换句话说,用毫米波实现信号穿墙基本是不可能。但是,毫米波在空气中传输衰减大也可以被我们所利用,所谓”It's not a bug,it's a feature!”:你手机使用的毫米波信号衰减确实比较大,但是同样地其他终端发射出的毫米波信号(对你而言是干扰信号)的衰减也很大,所以毫米波系统在设计的时候不用特别考虑如何处理干扰信号,只要不同的终端之间不要靠得太近就可以。选择60GHz更是把这一点利用到了极致,因为60GHz正好是氧气的共振频率,因此60GHz的电磁波信号在空气中衰减非常快,从而可以完全避免不同终端之间的干扰。

  当然,毫米波在空气中衰减非常大这一特点也注定了毫米波技术不太适合使用在室外手机终端和基站距离很远的场合。各大厂商对5G频段使用的规划是在户外开阔地带使用较传统的6GHz以下频段以保证信号覆盖率,而在室内则使用微型基站加上毫米波技术实现超高速数据传输。
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

毫米波必须配合微型基站(或接入点)使用
 

  毫米波相比于传统6GHz以下频段还有一个特点就是天线的物理尺寸可以比较小。这是因为天线的物理尺寸正比于波段的波长,而毫米波波段的波长远小于传统6GHz以下频段,相应的天线尺寸也比较小。因此我们可以方便地在移动设备上配备毫米波的天线阵列,从而实现各种MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量)技术,包括波束成型(有关波束成型,我们会在下一篇文章里面详细介绍)。

  毫米波收发机芯片如何实现

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

NICT研发的毫米波收发机架构图
 

  商用的毫米波收发机芯片会使用CMOS(CMOS=complementary metal-oxide-semiconductor,指用半导体-氧化层-金属堆叠形成半导体器件的工艺,是最常用的集成电路制造工艺)工艺,这一方面为了能够和数字模块集成,另一方面为了节省成本。

  毫米波收发机芯片的结构和传统频段收发机很相似,但是毫米波收发机有着独特的设计挑战。

  其一是如何控制功耗。毫米波收发机要求CMOS器件能工作在毫米波频段,所以要求CMOS器件对信号的灵敏度很高。我们可以参照日常生活中的水龙头来说明这个问题。

  大家一定都经常有开关水龙头的经验,很多水龙头在关着时,需要拧很多下才会出来一点点水,然后随着水流越来越大,只要多拧一点点水流就会变大很多。在这里,手拧龙头的动作就是激励信号,而对应的水流变化就是输出响应。CMOS器件本质上和水龙头很像,都是通过控制端(即CMOS的栅极)调整输出流量(对水龙头是水流,对CMOS则是输出电流)。

  因此,如果需要CMOS器件对微弱的毫米波信号能快速响应,必须把它的直流电流调到很大(相当于把水龙头设置在水流很大的状态)。这样一来,CMOS电路就需要很大的功耗才能处理毫米波信号。
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键
 

  另一个毫米波芯片必须考虑的问题是传输线效应。

  相信大家还记得高中物理里面的受力分析,(下图左)分析一根静止绳子的受力情况(静力分析)是很简单的,绳子的弹力即等于人对绳子的拉力,而且每一点都相同,这样的问题在高中物理考试里面属于送分题。但如果不是静止地拉绳子,而是用手挥动绳子呢(下图右)?这时在绳子上产生了一列机械波,每一点的受力情况都不相同,而且受力的变化不仅取决于手挥动绳子手的施力还取决于绳子的材质(决定了波长)。这时候分析受力就比较困难,属于高中物理竞赛级别的题目。
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键
 

  毫米波电路设计也会遇到类似的挑战。我们可以把电路中的导线类比成绳子,而把电路中的信号源类比为对绳施力的人。当信号变化的频率很慢的时候,就近似地等于静力分析,此时导线上每一点的信号都近似地等于信号源的信号。当信号变化很快时,由于信号的波长接近或小于导线的长度,我们必须仔细考虑导线上每一点的情况,而且导线的性质(特征阻抗)会极大地影响信号的传播。

  这种效应在电磁学中被称为“传输线效应”,在设计毫米波芯片时必须仔细考虑传输线效应才能确保芯片正常工作。

  不过,尽管设计充满挑战,毫米波芯片大规模商用化目前已现曙光。Broadcom已经推出了60GHz的收发机芯片(BCM20138),该产品主要针对60GHz频段的WiFi标准(802.11.ad),也可以看作是为5G毫米波芯片解决方案投石问路。Qualcomm也于两年前不甘落后收购了专注于毫米波技术的Wilocity。同时,三星,华为海思等重量级选手也在加紧研发毫米波芯片。相信在近期我们就会看到毫米波射频芯片市场变得热闹非凡。
 

5G通信技术解读|如何实现比4G快十倍?毫米波技术是5G的关键

Wilocity推出的60GHz芯片
 

  结语

  毫米波技术可以通过提升频谱带宽来实现超高速无线数据传播,从而成为5G通讯技术中的关键之一。毫米波芯片设计必须克服功耗和电磁设计两大难关,当这两个问题解决后大规模商用只是时间问题。


相关新闻 / Related News More
2020 - 03 - 20
《中国实用医药》杂志刊发的《综合治疗肱骨外上髁炎60例》论文截图那么大家知道《中国实用医药》杂志是一本怎样的刊物吗? 小编带你认识一下这位可敬的管主任:已发表于《中华骨科杂志》《中华显微外科杂志》《中国骨伤》《中国矫形外科杂志》《中国临床康复杂志》《中国误诊学杂志》《中国骨与关节损伤杂志》医学科研论文30余篇。被中国管理科学研究院聘为学术委员会特约研究员,被《中国误诊学杂志》编辑部聘为特约编辑,被《中华现在外科杂志》专家编辑委员会聘为专家编辑委员会常务编委,被《中国临床康复杂志》杂志社聘为第七届编委会编委。大家都了解管主任和中成康富的渊源吗?早在2018年9月8日,由首都医科大学宣武医院、中国疼痛康复产业技术创新战略联盟、中国科技产业化促进会、中华中医药学会疼痛学分会、中华医学会麻醉学分会、世界疼痛医师协会中国分会共同主办的,2018中国疼痛诊疗产学研论坛暨第十二届全国临床疼痛学...
2020 - 03 - 19
2月2日,为助力抗击疫情,中国健康管理协会协同北京中成康富科技股份有限公司发起“将军县——湖北省红安县人民医院捐助项目”,前期已向湖北省红安县人民医院捐助价值50万元的百全KFA系列产品。     目前,捐赠的设备已投入临床使用,针对新冠肺炎在临床各个阶段的辅助治疗起到了非常积极的作用。据临床使用证实,在及时、精准的毫米波物理照射下,可以有效提升体内白细胞数量,增强人体非特异性免疫的生物学效应,从而有益于新型冠状病毒感染的肺炎临床各个阶段的辅助治疗。     中成康富作为国内专业从事毫米波医用设备研制、开发、生产和经营的国家级高新技术企业,专注研究生产毫米波医用设备16年,是全球三大供应商之一。毫米波医疗技术的研发始于20世纪60年代,毫米波疗法治疗范围广、无毒副作用、疗效显著、安全易操作,用于治疗的设备称为毫...
2020 - 06 - 01
北京市妇女联合会、北京市人力资源和社会保障局、北京市总工会联合下发的关于开展北京市三八红旗奖章和三八红旗集体评选表彰工作的通知的文件截图近日,北京市妇女联合会、北京市人力资源和社会保障局、北京市总工会联合下发表彰决定,授予620名先进个人“北京市三八红旗奖章”、300个先进集体“北京市三八红旗集体”称号。中国农工民主党北京市市委委员、北京中成康富科技股份有限公司董事总经理张雪,作为一名健康管理产业的企业负责人,她始终把企业的发展与民营企业需要承担的社会责任、反哺社会相结合,多年来一直投身于公益医疗健康事业,主动参与多个扶贫协作及健康管理工作,有效地推动了医疗健康事业在缺医少药地区的均衡发展,为“健康中国”宏伟目标的早日实现,贡献了一个民营企业家应尽的责任和义务。因此,经过各级部门和领导的层层筛选和评比,获得了2019年度“北京市三八红旗奖章”的光荣称号。让我们一起来了解下她!张雪担任总经理...
2020 - 05 - 18
今天上午,在“百全5.18超级品牌月”1周年大型云直播现场,歌唱家 蒋大为,影视演员 杜玉明,知名歌手 尹相杰 ,相声演员 侯耀华,通过直播连线的方式为百全加油,为健康加油,与毫米波一起为中国加油!用户反响空前热烈!2020抗疫纪念版(KFA-200型)中成康富在2020年5月18日推出的抗疫纪念版机型。旨在加强人类对“2020年”这个疫情特殊时期的印记,2020年必将载入人类健康的史册,百全毫米波KFA-200型的抗疫纪念版,凝聚着科技人员和医务工作者以及广大用户共同的心血和期待,共同缅怀人类对2020年的记忆。它的诞生,让我们记住今天,永远记住健康是最宝贵的。借以此版,向抗疫中的医务工作者致敬!向全国的抗疫英雄们致敬!在此感谢所有为本次直播背后辛勤付出的医务工作者、百全事业者、新老用户朋友以及所有可爱的“中成人”!中成有你 一路同行  扫码回看直播盛况
北京中成康富科技股份有限公司logo
北京中成康富科技股份有限公司
医疗器械生产企业许可证    KFA-100A型注册证、KFA-200型注册证、KFA-S1型注册证
京ICP备120211670号-1
京公安安备1101102004154
公司名称:北京中成康富科技股份有限公司
公司地址:北京市西城区宣武门西大街28号大成广场西座7门12层
研发中心地址:北京市房山区琉璃河镇中粮健康科技园15号楼
中国区服务电话:400-060-2580
公众号二维码扫一扫关注我们
订阅号二维码扫一扫关注我们
链接:
Copyright ©2018 - 2020 北京中成康富科技股份有限公司
犀牛云提供企业云服务
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-63602278
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开