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美国研究员解决无线通信领域一个关键争议:5G毫米波频段传输性能一致

2022-05-11 11:08:45 NIST 阅读:
美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员解决了无线通信领域的一个关键争议,发现针对高速、数据丰富的5G的毫米波 (mmWave) 频谱的不同频段的传输性能是一致的系统。

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员解决了无线通信领域的一个关键争议,发现针对高速、数据丰富的 5G 的毫米波 (mmWave) 频谱的不同频段的传输性能是一致的系统。  UyXednc

无线系统正在转向 10-100 吉赫 (GHz) 的毫米波频谱,高于拥挤的蜂窝频率以及 3 GHz 附近的早期 5G 系统。系统运营商往往更喜欢新毫米波频谱的较低频段。一个原因是它们受到一个公式的影响,该公式说,由于波长较小,因此在较高频率下会丢失更多信号,从而导致有用的天线面积更小。但直到现在,许多组织对这种影响的测量是否可靠存在分歧。UyXednc

UyXednc

无线传输可以通过许多路由到达预期的接收器。彩色线是 NIST 工业控制室中发射器(不可见)和接收器(中下)之间毫米波信号测量路径的重建。每条路径都根据接收器的长度和角度精确表征。这些路径都是次要的,即反射或衍射信号。学分:NISTUyXednc

NIST 研究人员开发了一种测量频率效应的新方法,使用 26.5-40 GHz 频段作为目标示例。在实验室和两个真实世界环境中进行广泛研究后,NIST 结果证实,主要信号路径——通过发射器和接收器之间清晰的“视线”——不随频率而变化,这是传统无线系统普遍接受的论点,但直到现在还没有证明毫米波频谱。结果在一篇新论文中进行了描述。UyXednc

该团队还发现,次级路径中的信号损失——传输被反射、弯曲或扩散成反射簇——可能会因频率而有所不同,具体取决于路径的类型。反射路径是第二强且对保持连通性至关重要的反射路径,在较高频率下仅损失一点信号强度。较弱的弯曲和扩散路径损失更多。到目前为止,频率对这种所谓的多径的影响是未知的。UyXednc

“这项工作可能有助于揭开关于 5G 和 6G 中更高频率传播的许多误解,”NIST 电气工程师 Camillo Gentile 说。“简而言之,虽然在较高频率下性能会更差,但性能下降是渐进式的。所以我们确实希望在 5G 和最终在 6G 上的部署能够成功。”UyXednc

NIST 方法强调创新的测量程序和增强的设备校准,以确保仅测量传输通道。研究人员使用了 NIST 的SAMURAI(入射角合成孔径测量不确定性)通道测深仪,它支持对 5G 毫米波设备的设计和可重复测试,在各种信号频率和场景中具有前所未有的精度。NIST 系统的独特之处在于可以在任何方向上控制天线波束,以实现精确的到达角估计。UyXednc

正如论文中所讨论的,NIST 在新研究中的主要创新是校准程序,以从测量中消除通道探测设备的影响,扩展现有算法以从单个测量中确定单个路径如何随频率变化,以及研究一个工业控制中心和一个会议室,用于对所涉及的路径类型进行分类并确定任何频率效应。UyXednc

论文:D. Guven、B. Jamroz、J. Chuang、C. Gentile、R. Horansky、K. Remley、D. Williams、J. Quimby、A. Weiss 和 R. Leonhardt。测量毫米波频谱中多径信道频率依赖性的方法。IEEE 天线与传播公开期刊。2022 年 4 月 19 日在线发表。DOI:10.1109/OJAP.2022.3168401UyXednc

参考链接:NIST Finds Wireless Performance Consistent Across 5G Millimeter-Wave Bands;Demi Xia编译UyXednc

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