在解决无线通信领域的一个关键争议时,美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员发现,针对高速、数据丰富的5G系统的毫米波(mmWave)频谱的不同频段的传输性能是一致的。
无线系统正在向10-100千兆赫(GHz)的毫米波频谱移动,超过拥挤的蜂窝频率,以及早期的5G系统约3千兆赫。系统操作员倾向于选择新毫米波频谱的较低波段。一个原因是,他们受到一个公式的影响,该公式表示,由于波长较小,导致有用的天线面积较小,因此在较高频率下会丢失更多信号。但到目前为止,许多组织对这一影响的衡量方法对于这是否属实存在分歧。
NIST研究人员以26.5-40 GHz频段为例,开发了一种测量频率效应的新方法。在实验室和两个真实环境中进行广泛研究后,NIST的结果证实,主信号路径鈥攐在发射机和接收机之间建立清晰的“视线”鈥攄oes不随频率变化,这是传统无线系统的一个普遍接受的理论,但到目前为止,尚未证明适用于毫米波频谱。研究结果发表在《IEEE天线与传播开放杂志》上的一篇新论文中。
研究小组还发现,次要路径中的信号丢失鈥攚在这里,传输被反射、弯曲或扩散成反射簇鈥攃根据路径的类型,频率会有所不同。反射路径是第二强的路径,也是保持连接的关键路径,在更高的频率下,反射路径只损失了一点信号强度。较弱的弯曲和漫反射路径损失更多。到目前为止,频率对这种所谓的多径效应的影响尚不清楚。
NIST电气工程师卡米洛·詹蒂莱(CamilloGentile)说:“这项工作可能有助于消除关于5G和6G中更高频率传播的许多误解。”。“简言之,虽然频率越高性能越差,但性能的下降是渐进的。因此,我们确实希望在5G和最终在6G的部署能够成功。”
NIST方法强调创新的测量程序和增强的设备校准,以确保只测量传输通道。研究人员使用了NIST的SAMURAI(入射角合成孔径测量不确定度)通道发声器,它支持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,可以将天线波束转向任何方向,以精确估计到达角。
正如本文所讨论的,NIST在这项新研究中的主要创新是校准程序,以消除通道测深仪设备对测量的影响,扩展现有算法,通过单个测量确定各个路径如何随频率变化,在工业控制中心和会议室进行研究,对涉及的路径类型进行分类,并确定任何频率效应。