7、5G与物联网融合：通信技术的现状与未来

5G与物联网融合：通信技术的现状与未来

1. 毫米波通信

在移动通信领域，当前大部分通信活动是在几百兆赫兹到几吉赫兹的频谱范围内进行的，对应的波长从几厘米到大约一米。然而，在像市场和节日现场这类人群密集的区域，这个频段已十分拥挤。为了满足不断增长的高速连接需求和用户数量的增加，人们开始考虑使用射频频谱中更高的频率，即30 - 300吉赫兹的频段，其对应的波长在1 - 10毫米之间，这类波被称为毫米波。

在这个频率范围内，60吉赫兹附近的频段尤为重要，因为它属于非标准频段，用户和运营商在使用这些频率时无需获得监管机构的授权。随着能够在该频段工作的电子电路的发展以及其价格的逐渐降低，移动通信领域对60吉赫兹频段的应用考虑得到了有力推动。

不过，在使用毫米波之前，有几个要点需要关注：
- 传播特性 ：信号的损耗会随着频率的增加而增大，因此毫米波的覆盖距离较短。但这也有好处，即与附近小区的干扰会显著减少。
- 遮挡与衍射问题 ：毫米波会因一些障碍物的阻挡而增加损耗，并且其衍射现象较弱，使得电磁波难以绕过障碍物到达传输源被阻挡的点。此外，由于毫米波波长较短，发射或接收端位置的简单移动就可能导致接收信号角度的显著变化，同时由于其高频特性，多普勒频移带来的频率变化也会加倍。因此，开发毫米波频率下无线电波传播的数学模型，对于设计该频率下的任何系统都是一项主要要求。
- 天线设计难题 ：在毫米波频率下设计天线较为困难，因为天线尺寸会很小，这意味着可用于接收毫米波信号的空间较少。可以通过使用天线矩阵来增强信号强度，但如何控制多个天线，使它们的信号和谐组合以增