Qual è la differenza chiave tra la matrice di canale di una banda mmWave e le matrici di canale di altre bande di frequenza come le microonde?

Scusa questa risposta se è fuori base. La domanda è aperta a qualche interpretazione.

Presumo che la domanda sia legata agli standard di trasmissione e ricezione radio 5G New Radio (NR) User Equipment (UE) recentemente rilasciati.

Le bande di frequenza per 5G NR sono separate in due gamme di frequenza distinte: Frequency Range One (FR1) e Frequency Range Two (FR2).

FR1 include bande di frequenza sub-6-GHz, molte delle quali sono utilizzate nelle reti cellulari 3GPP conformi "precedenti al 5G", con estensione per coprire nuove opzioni di spettro da 410 a 7125 MHz.

FR2 include bande di frequenza da 24,25 a 52,6 GHz. Queste bande sono nella gamma millimetrica (mmW) dello spettro elettromagnetico (EM) "radio", il che significa che le loro lunghezze d'onda nello spazio libero sono generalmente numeri interi a una o due cifre che rappresentano "millimetri" (esempio: le lunghezze d'onda nello spazio libero della banda di frequenza FR2 vanno da circa 5,7 a 12,3 mm).

Riferimenti:

https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/13810101/15.03.00_60/ts_13810101v150300p.pdf

https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/13810102/15.03.00_60/ts_13810102v150300p.pdf

5G | ShareTechnote

Una differenza chiave tra le bande di frequenza FR1 e FR2 dietro la loro ovvia posizione nello spettro radio EM (e le loro risposte relative alle condizioni atmosferiche) è la loro larghezza di banda del canale (BWs).

Le bande FR2 (da n257 a n261) hanno dei BW di canale "supportati" (dalle specifiche 3GPP 5G NR) di 50, 100, 200, 400 MHz, a seconda del Subcarrier Spacing (SCS) selezionato.

Alcune delle circa 97 bande di frequenza FR1 (da n1 a n96) supportano BW di canale massimi di 50 o 100 MHz, e la maggior parte delle bande supportano BW di canale massimi inferiori a 50 o 100 MHz.

Con forme avanzate di modulazione COFDM il grande vantaggio che le bande FR2 avranno sulle bande FR1 è la velocità massima e/o "burst" dei dati che può avvicinarsi o eventualmente superare i 4 Gbps.

Qui c'è qualcosa su cui riflettere:

Anche senza l'espansione della larghezza di banda (BW) e i maggiori benefici potenziali di velocità dei dati che porta, il 5G varrebbe ancora i costi di sviluppo, le spese di capitale e i costi di implementazione.

Perché?

L'insieme di specifiche 5G NR, compresi i documenti Radio Access Network (RAN), Service and System Aspects (SA), e Core Network and Terminals (CT) si combinano per far progredire la rete cellulare in modi qualitativi e quantitativi significativi.

Ho avuto il distinto privilegio di essere un osservatore autorizzato e di contribuire al 5G NR RAN WG4 (RAN = Radio Access Network e WG4 è Working Group 4) nel periodo 2017-19 mentre lavoravo per Duet Microelectronics Incorporated.

RAN WG4 lavora sugli aspetti RF di UTRAN-E - UTRAN. Il RAN WG4 esegue simulazioni di diversi scenari di sistemi RF e ricava i requisiti minimi per i parametri di trasmissione e ricezione, e per la demodulazione del canale. Anche i ripetitori sono specificati nel RAN WG4.

Alcune delle caratteristiche e delle capacità più impattanti delle reti basate sul 5G NR che non dipendono dall'aumento del BW del canale includono:

1. Miglioramento della qualità del servizio (QoS) in tutti i casi d'uso degli User Equipment (UE). Ciò viene realizzato in diversi modi innovativi, uno dei quali è la capacità autonoma della rete 5G NR di valutare la qualità dei singoli collegamenti in tempo reale utilizzando la modulazione vettoriale degli errori trasmessi (EVM) come una metrica, e assegnando ad ogni UE locale-utente, HETNET, Fixed Wireless Access (FWA), o Repeaters valutazioni ponderate della qualità. La rete 5G NR può riallocare la vostra trasmissione per essere "instradata" (ritrasmessa) da un trasmettitore vicino nella rete che mostra un migliore EVM del trasmettitore. Questo migliora di molto le chiamate vocali (le "cadute" di chiamata scompariranno del tutto) e i trasferimenti di dati rispetto alle reti cellulari di oggi.
2. Comunicazioni a bassa latenza ultra-affidabili (URLLC) - la bassa latenza è stata un requisito di progettazione centrale per molti casi d'uso 5G quando per 4G/LTE/LTE-A la bassa latenza non è mai stata un requisito centrale e fondamentale. La bassa latenza è essenziale per aiutare a implementare le comunicazioni dei primi soccorritori, V2X (vehicle-to-EVERYTHING), i sensori robotici e la mobilità autonoma, le applicazioni industriali Internet-of-Things (IIoT).
3. Time Sensitive Networking (TSN) - di nuovo, reso fattibile dal focus fondamentale del 5G sulla segnalazione a bassa latenza.
4. Posizionamento - continuano gli sforzi per ottenere che il 5G NR permetta una precisione di posizionamento della rete fino a 0,3m (30cm) senza l'uso di aiuti alla navigazione satellitare GNSS/GPS/ BeiDou Navigation Satellite System (BDS)/NavIC.
   1. Posizionamento a singola cella
      1. Non è accurato come il posizionamento del sistema cellulare 5G NR, ma richiede meno risorse di rete, un'implementazione più semplice e veloce, e una minore potenza DC da impiegare all'interno degli User Equipment (UE).
5. Private 5G Networks - not possible in previous 3GPP cellular networking systems.
6. Wireless Industrial Ethernet (primarily for IIoT).
7. NR - Light: lower DC power dissipation networking for:
   1. Smart City applications (e.g., Parking Meters; Parking-Space-Finders)
   2. Sensors for “Low-End” IIot
   3. “Low-End” wearables
   4. “Low-End” asset trackers
   5. Smart Grid applications
   6. “High-End” logistical trackers
   7. Healthcare monitoring
   8. Industrial cameras
   9. Robotics
   10. Extended reality (Virtual Reality (VR) applications)
8. Sensor Data Sharing
   1. For C-V2X this helps make fully autonomous driving and highways possible