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新型5G天線亮相清明公祭軒轅黃帝典禮 或引發技術革新_風聞社區

日前,清明公祭軒轅黃帝典禮活動落下帷幕,在本次公祭活動中,黃陵縣8個5G基站,使用5G網絡新技術進行直播。

在公祭軒轅黃帝典禮活動中使用5G直播,一方面有"作秀"的成分,畢竟過去的方案也完全能夠實現全程直播,而要在公祭活動中使用5G直播,顯然有將5G和當下熱點結合起來的目的,為5G增加光環和流量。另一方面,采用5G進行直播,也是一次測試,測試5G在非"純凈測試"狀態下表現如何,以及不同廠家5G方案之間的優劣。

據業內人士告知,在本次清明公祭軒轅黃帝典禮活動采用的一項天線技術,有可能成為5G技術破局的關鍵點。

天線可能成為5G技術改進的突破口

鐵流以往的文章提到過:

5G的技術升級是虛假軟弱的,因為在最關鍵的幾項技術上——調制、編碼、多址、組網、多天線等方面,不是繼續沿用老技術,就是新技術不成熟、不可用,或者增益微乎其微。

調制從3G到4G,再到如今的5G基本沒變。

編碼方面,LDPC和Polar雖然炒得很火,但效率提升非常有限,因為此前的Turbo碼充分逼近了香農在1948年所提出的信道容量。

多址技術上雖然NOMA雖然被炒的很火,但相對于4G時代的多址技術OFDM的增益幾乎為零,雖然幾大巨頭極力鼓吹NOMA,但eMBB場景最終還是選定4G時代的OFDM,堪稱打臉。

MIMO則是實驗室擺拍可以,一實戰就不行了,商業應用始終不行。MIMO技術有很多種,簡單的可以用,有增益但是沒有那么夸張。增益大的能演示,但是應付復雜場景有困難。在一個選擇的場景下MIMO技術是很容易演示成功的,但是在復雜的實際環境中所涉及的問題的難度,是兩個數量級的差別。另外,MIMO功耗大的嚇人,光電費就讓運營商非常頭疼。不過,即便如此,廠商在宣傳上通過話術,使大眾無法識別和區分,只覺得演示用了MIMO,就很先進,能實戰,能商用。

就組網而言,CoMP相對于4G時代的SFR/MLSFR也是零增益,甚至是負增益。

因此,鐵流認為,當下5G需要真正的理論創新突破,或者對已有的先進理論進行梳理,并將其實用化、商業化。

目前,編碼技術提升的空間已經非常小了,無論是5G時代LDPC和Polar,還是3G、4G時代的Turbo都已經非常接近香農在1948年所提出的信道容量。

調制從3G到4G,再到如今的5G基本沒變,因為太基礎了,想變也變不動。

多址技術放棄巨頭鼓吹的NOMA,選擇4g的OFDM,暫時看不到替換OFDM的新選擇。

CoMP相對于4G時代的SFR/MLSFR也是零增益、負增益,還不如退回去用MLSFR。

MIMO天線則是實驗室擺拍可以,一實戰就不行,只能搞一些性能增益有限的應用,增益較大的只能用來演示。

可以說,在幾項關鍵技術上,都遭遇困境。

當下,已經進入測試環節,且有可能帶來技術革新的新技術,則出現在天線方面——龍勃透鏡天線。

龍勃透鏡天線技術優于市場主流方案

這項技術并非是為了迎合5G炒作出來的,其理論已經問世了半個多世紀。

龍勃透鏡理論早在半個多世紀前由德國人龍勃提出。之后,一個蘇聯科學家參照龍勃的理論把理論變成實物。后來,這位蘇聯科學家去了美國,把技術賣給了美國軍方。

目前,龍勃透鏡在尖端武器裝備上已經有了不少應用的例子,像J20、F22、F35等先進戰機上都安裝了龍勃透鏡。

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最近幾年,中美兩國都開始把龍勃透鏡天線技術民用化,美國馬斯丁公司做過一些嘗試,但由于成本太高,未能如愿。順帶說一下,那位把龍勃透鏡理論實用化的蘇聯科學家,后來就是去了美國馬斯丁公司。

慶幸的是,國內一家單位則成功開發出了人工介質合成的新材料,并制造出人工介質透鏡多波束天線,并聯合中移動力圖將技術商業化。這項技術從配方到制造工藝均屬國內國際首創,在中美兩國都申請了專利,是實打實的自主創新、中國智造。

采用這項技術的天線,能夠在性能、成本、功耗、體積和重量等方面全面優于現有市面上的主流產品。

這里對MIMO的能耗問題再說明一下,MIMO的一個問題就是天線口徑能耗比非常低。天線口徑能耗比是電磁場通過天線損耗后的能量比例,4G時代理論值是60-70%左右,但到了5G,天線口徑能耗比銳減,某廠商的方案只有14%左右。那么,為了彌補這個短板,就必須提升功率,因而能耗會大幅提升。作為對比,龍勃透鏡天線的天線口徑能耗比明顯優于市場上的主流方案,而且還是無緣天線,在運營維護上將產生極大的便利,在能耗上也具有很大的優勢。

更關鍵的是,在采用新技術后,現在5G基站里的不少元器件都將成為"沒有必要"的多余零件,這樣一來,可以大幅降低5G基站的成本、功耗、體積和重量。同時,也會降低中國對美國芯片的依賴性,對于美國半導體產業來說也是一個打擊。

就成本問題再說明一下,也許有人會覺得,人工介質合成的新材料會很貴,但實際上,這種新材料的價格比較便宜。加上是屬于物理層方面的技術升級,以及采用這種新材料制造出的透鏡多波束天線結構簡單,其成本明顯優于市場主流方案。

龍勃透鏡天線有望解決5G覆蓋短板

龍勃透鏡天線還有助于解決5G基站的覆蓋問題。

鐵流以前的文章介紹過,5G技術供給是疲軟和虛假的,性能主要依靠暴力提升,也就是擴大占用的頻段,加大投資基站的密度,提升芯片數據處理速度等手段。

而選擇高頻擴容的一個問題就是覆蓋范圍會比較差,像美國的28Ghz覆蓋會非常感人。因此,國外普遍采用4G基站為主+5G基站熱點地區覆蓋的方案。

而中國工信部目前只選擇2.6Ghz、3.5Ghz和4.9Ghz,這個只能算中頻,根本沒敢上26Ghz。根源就在于高頻覆蓋不行。

就5G試點的實際情況來說,聯通在北京金融街區域布置了11個基站,只覆蓋了3.6公里的街道,換算一下就是平均一個基站覆蓋300米左右。

據業內人士介紹,采用龍勃透鏡天線,在2年前的一次路測就達到700多米,如今視測試環境差異,可以達到了1-2公里。

如果把5G覆蓋范圍小和成本問題解決掉,那么,5G的短板將不復存在。

就目前情況來看,已經進入測試環節的龍勃透鏡天線,則是非常有可能解決覆蓋范圍小和成本問題的關鍵技術。更可貴的是,這項技術還是自主創新、中國智造。

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(白色圓柱體為新型5G天線,邊上的都是板狀天線)

新型天線已經獲得了中移動的肯定

其實,本次清明公祭軒轅黃帝典禮活動并非龍勃透鏡天線的"首秀",在此前的進博會上,新技術已經和市場主流方案互為備份。而且在測試中吊打市場主流方案。

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在高鐵線路上新天線也進行測試。測試區域選擇了陜西咸陽市區東側,渭河鐵路橋上進行,該段鐵路橫跨渭河,長度約1.4Km,兩側開闊無建筑物阻擋,站軌距約30m。

從上圖行進中高鐵車廂內測試數據的來看,手機接收到的信號大于-90dBm的采樣點主要分布在距離基站1.1Km~2.4Km的位置(遠大于傳統高鐵天線覆蓋的500米),而在覆蓋方向上全路段信號電平大于-111dBm。超過中移動的-113dBm指標要求。

若在車外測量信號電平,則應將高鐵車內測的信號電平值增加+28dB(高鐵車廂穿透損耗)。因此若宏站上選用小型化透鏡天線,覆蓋距離更可超過2.3公里。加上它的垂直瓣寬30°垂直覆蓋面積將大大超過與小型化透鏡天線增益相當的20dBi的常規板狀基站天線(垂直瓣寬7°)。

必須指出的是,小型化透鏡天線是物理層的升級,不用電調機構,而常規板狀基站天線必用電調機構,這使小型化透鏡天線具備性能和運維(電費)雙重優勢。

在此之前從同類型高鐵測試,未有過超過800米的覆蓋記錄。業界認為覆蓋2.3公里的高鐵運行中車廂實測結果是前所未有的,因此認為其技術帶來的影響將是顛覆性的。之后,類似的高鐵測試又在其他地方做了三次,結果都是類似。

另外,在一些明星演唱會、城市馬拉松比賽中,中移動已經將龍勃透鏡天線進行應用,并取得了不錯的效果。在2018年中移動內部的應急技術評獎上,新型龍勃透鏡天線榮獲一等獎(特等獎1名,一等獎1名,二等級3名)。

可以說,就應急保障來說,新型龍勃透鏡天線技術已經獲得了中移動的肯定。

現在的問題是新技術的成熟度,畢竟,測試沒問題不代表大規模商業應用也不會出現問題。

如果這項軍轉民技術能夠有更多的驗證,并大規模商用,那么,5G就有可能從商業概念,變成技術升級。由于美國馬斯丁公司的民品龍勃透鏡天線價格高昂,屆時,想要購買物美價廉的龍勃透鏡天線,只能向中國購買了。

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