真正的6G來了!使用太赫茲(THz)電磁波,頻寬將可達5G的1百倍

2020-09-04 09:20

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6G為什麼使用太赫茲(THz)電磁波?

經由上面的介紹會發現,繞射效果最好的是KHz的電磁波,頻寬效果最好的是GHz的電磁波,兩者互相矛盾,因此最先被人類大量使用的是特性介於兩者之間頻率MHz的電磁波,無線電視、行動通訊、調幅廣播(AM)、調頻廣播(FM)都先用這個頻率,用完了該怎麼辦呢?總不能往下挖KHz的電磁波吧!前面介紹過KHz的頻寬太窄根本不夠用,因此只能往上挖GHz的電磁波了!

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第二代行動電話(2G)原本使用900MHz,就是所謂的「GSM900」,後來要再增加頻率只能提高到1800MHz,就是所謂的「GSM1800」,那麼3G和4G要再增加頻率只能提高到1~3GHz,現在5G第一階段要再增加頻率只能提高到3至6GHz,就是所謂的「Sub 6GHz」,5G第二階段要再增加頻率只能提高到20至60GHz,就是所謂的「毫米波(mmWave)」,那麼6G要再增加頻率怎麼辦?當然只能再往上挖使用頻率THz的「太赫茲(THz)」電磁波囉!

頻率愈高繞射效果愈差,該怎麼辦呢?

3G和4G使用1至3GHz的電磁波,這在室內勉強還可以收到,但是5G第一階段使用3至6GHz的電磁波在室內收訊效果就變差了!而5G第二階段使用的毫米波,在室內更幾乎沒有訊號,該怎麼辦呢?解決繞射問題的方法是大量建置基地台,因此5G第一階段(Sub 6GHz)的基地台數量是4G的2倍;5G第二階段(mmWave)的基地台數量是4G的10倍。

許多人聽到5G要建置這麼多基地台,想想都覺得發毛,其實這個不必擔心。前面介紹過,同一個空間內如果頻率相同會互相干擾,因此每個基地台都會限制通訊範圍,避免干擾別的基地台;意思是:基地台愈多,每個基地台的通訊範圍愈小,電磁波的功率愈小,因此不必太過緊張。

再提醒大家一次,基地台的通訊範圍愈小,服務的人數就愈少,每個人分到的資料傳輸率愈高,要讓大家上網速度變快,則基地台的通訊範圍愈小愈好,因此5G和未來的6G是朝向「小型基地台(Small cell)」發展而不是衛星。

5G未來:Sub 6GHz完全覆蓋地面,毫米波以熱點方式運作

5G的基地台目前是以頻率6GHz以下(Sub 6GHz)的電磁波比較可行,繞射效果好,基地台數目大約是4G的2倍;但是毫米波由於繞射效果不好,必須建置大量基地台,未來是否能夠完全覆蓋地面還有待觀察,或許在人多的地點以「熱點(Hotspot)」的方式建置比較可行,而且基地台的通訊範圍愈小能夠提供更多人高速上網。

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