Actualmente estoy investigando la tecnología 5G. Muchos videos / artículos sobre este tema afirman que 5G está diseñado para comunicarse en distancias más bajas (que 4G), debido a la frecuencia más alta (que 4G). Así que para construir una red necesitamos una red más densa de puntos de acceso. ¿Es esto una regla general, que la frecuencia más alta significa menos rango, o está conectada a este rango de frecuencia exacto, específico para 5G?
Respuesta
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En general, sí, las frecuencias más altas se atenúan más la mayor distancia que recorren. Hay dos efectos que son responsables de esto.
En primer lugar, mayor frecuencia de ondas de radio tienden a ser absorbidas más fácilmente por los objetos (es decir: de la profundidad de penetración en el material es más corto). Usted puede haber notado este efecto con su red WiFi doméstica. Si tiene un enrutador de banda dual, usted probablemente tiene dos redes, una en 2.4 GHz y uno en la de 5 GHz. Usted puede haber notado que la de 2.4 GHz de la red llega a los rincones de tu casa que en la de 5 GHz de la red no - esto es debido a que las frecuencias de 2,4 GHz de red penetra las paredes mejor que la de 5 GHz de la red.
En términos de la quinta generación de redes celulares, este es el efecto principal que limita la gama: la gente prefiere vivir en casas y edificios de apartamentos y las casas de absorber más energía de RF en frecuencias más altas.
El segundo efecto es menos intuitivo, y se cae la ecuación de Friis para el espacio libre la pérdida del camino.
$$ FSPL= 20\log_{10}(d) + 20\log_{10}(f) + 20\log_{10}\left(\frac{4\pi}{c}\right)$$
Donde \$FSPL\$ es el espacio libre la pérdida en dB, \$d\$ es la distancia en metros, y \$f\$ es la frecuencia en hertz, y \$c\$ es la velocidad de la luz. Tenga en cuenta que como \$f\$ aumenta, aumenta la pérdida: una duplicación en la frecuencia de los resultados en un aumento de 6 dB en la pérdida del camino.
Esta ecuación podría llevar a creer que el espacio libre en cierto modo atenúa las frecuencias altas más que en las bajas frecuencias, pero que en realidad no es la verdad, aunque sea una mentira conveniente que los ingenieros decimos a nosotros mismos. El "espacio libre la pérdida del camino" es en realidad un geométricas efecto que capta la "propagación" de la onda electromagnética a medida que se propaga en el espacio libre, la misma como la forma en que el haz de una linterna se extiende cuando se perfilaba en una gran habitación oscura.
La razón por la que es dependiente de la frecuencia es debido a que no tiene en cuenta la ganancia de la antena transmisora y una receptora - se supone que para ser isotrópico. Una antena isotrópica en una frecuencia más alta es físicamente más pequeño que una a una frecuencia más baja, lo que significa que geométricamente se tiene una pequeña apertura efectiva.
Si se mantiene la apertura efectiva de ambas antenas en ambos extremos del enlace del mismo tamaño físico a medida que vas subiendo en frecuencia, vemos que el camino de la pérdida es independiente de la frecuencia. Sin embargo, usted también encontrará que las antenas son ahora direccional: a medida que aumenta el tamaño de la abertura, la antena de transmisión dispara un estrecho haz, y la antena receptora sólo puede recibir señales de una más estrecha del cono. Desde los ingenieros suelen pensar en términos de la preservación de un determinado patrón de antena y no en el tamaño de la abertura (ya que señala que las antenas pueden ser problemático), que comúnmente se consideran espacio libre para tener una "pérdida" que aumenta con la frecuencia cuando en realidad ese no es el caso.
