信号频域分析方法的理解,频谱

无线频谱是什么?

信号频域分析方法的理解,频谱


随着5G网络在全球范围内的逐步推出 , 消费者们也开始接触到以往闻所未闻的一个词汇——频谱 。这一概念对于下一代无线设备而言至关重要 。无线频谱虽然肉眼不可见 , 但大家可以将其视为一条包含多条狭窄车道的高速公路 , 能够确保车辆在各个目的地之间安全地并行行驶 。从19世纪末到20世纪初 , 最早的无线电信号能够由用户随意操作和设定;但对于随后出现的无线设备 , 包括电视、雷达、卫星以及手机等 , 政府要求将无线频率(即频谱)根据目的进行划分 , 从而建立起这条包含多条数据“车道”的隐形数据高速公路 。
换一个比喻 。我们还可以将无线频谱想象成一片湖泊 , 其中的船只则代表着不同的数据类型 。如果湖上只有几艘小小的帆船漂浮 , 那么即使不制定任何航行规则 , 这些船只之间也不太可能发生碰撞 。然而 , 一旦摩托艇、汽船以及游艇不断涌现 , 我们就必须得制定规则以防止碰撞事故的发生 。最终 , 湖泊当中可能挤满船只 , 因此需要建立明确的通道以保证各条船只的顺利行进 。
无线通信世界当中的情况也正是如此 。大家可以想象一下 , 摩托艇需要强制运行在三条笔直但又狭窄的“仅限汽船”通道上;在它旁边 , 则是以物理方式划分的“仅限摩托艇”与“仅限游艇”通道 , 各条通道之间无法彼此穿越 。换言之 , 即使您的汽船拥有极为强大的引擎 , 它也需要及时减速以避免与其它船只或者通道边缘发生碰撞 , 同时也得考虑不可产生影响相邻船只的尾流(干扰) 。
随着我们快速迎来5G时代 , 工程师们也开始为5G设备寻找新的可用通道 , 并通过共享方式改善已经建立的无线通道 。如果部分或者全部船只都能够相互流通 , 那么原本“仅限汽船”的通道能够变得更宽 , 从而在同一共享空间之内容纳两到三种不同类型的船只 。通过这种方式 , 每一种船只都不再受限于自己的通道、不受所谓碰撞边缘的影响 , 且整体运行速度也远超明确划分的原有形式 。
【信号频域分析方法的理解,频谱】大家甚至能够凭借着更为宽阔的通道让我们的湖泊运行起体积更庞大的新型船舶 。这实际上正是频谱共享机制背后的核心概念 。如果把4G看成是一艘汽船 , 那么5G则像一种气垫船 , 它能够从更宽的通道当中受益 。然而 , 气垫船不能单纯只是在湖面上挤来挤去 , 它还需要找到共享水面空间的方法 。对此 , 移动通信运营商与监管机构投入了大约两年时间划拨出5G专用频谱——相当于权限气垫船通行的通道 。
为了实现这一目标 , 他们着手利用以往蜂窝设备从未用过的“毫米波”频谱 , 使得运营商能够获取仅适用于5G的超宽通道 。遗憾的是 , 这类通道构建成本高昂——甚至可以说是过于高昂 , 并带来了其它一系列难以快速克服的挑战 。工程师们预测到了这些问题 , 并逐步开发出让5G信号共享旧有非5G频谱的方法 。其中一种解决方案被称为动态频谱共享(简称DSS) , 其允许5G信号共享4G通道 。
DSS使得运营商能够有效根据未来的气垫船规划现有通道而无需淘汰汽船 , 或者说将现有的4G通道转变为两条更狭窄的独立4G与5G专用通道 。这种通道能够同时接纳4G与5G流量 , 并且随着4G用量的逐渐降低 , 其能够以很高甚至完全动态化的方式转化为5G通道 。一部分运营商及设备将支持这种5G技术 , 也就是所谓双连接 , 简称EN-DC 。

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