5G无线通信的五个特点详解

好大一个波。。。

大家都知道，电波和光波都属于电磁波。。。

电磁波的频率资源有限，根据不同的频率特性，有不同的用途。。。

我们目前主要使用电波进行通信。。。

电波属于电磁波的一种，它的频率资源也是有限的。。。

▼不同频率电波的用途

大家注意上面图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频~超高频进行手机通信的。。。随着1G、2G、3G、4G的发展，使用的频率是越来越高的。。。

因为频率越高，速度越快，车道（频段）越宽。。。

5G的频段具体是多少呢？

上个月，我们国家工信部下发通知，明确了我国的5G初始中频频段：

3.3-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段

同时，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在征集意见。

目前，国际上主要使用28GHz进行试验（这个频段也有可能成为5G最先商用的频段）。

如果按28GHz来算，根据前文我们提到的公式：

好啦，这个就是5G的第一个技术特点——

毫米波

继续，继续。。。

既然，频率高这么好，你一定会问：“为什么以前我们不用高频率呢？”

原因很简单——不是不想用。。。是用不起。。。

电磁波的一个显著特点：频率越高（波长越短），就越趋近于直线传播（绕射能力越差）。。。

而且，频率越高，传播过程中的衰减也越大。。。

你看激光笔（波长635nm左右），射出的光是直的吧，挡住了就过不去了。。。

再看卫星通信和GPS导航（波长1cm左右），如果有遮挡物，就没信号了吧。。。

而且，卫星那口大锅，必须校准瞄着卫星的方向。。。稍微歪一点，都会有影响。。。

如果5G用高频段，那么它最大的问题，就是覆盖能力会大幅减弱。

覆盖同一个区域，需要的基站数量将大大超过4G。

这就是为什么这些年，电信、移动、联通为了低频段而争得头破血流。。。

所以，基于以上原因。。。

在高频率的前提下，为了减轻覆盖方面的成本压力，5G必须寻找新的出路。。。

首先，是微基站。

微基站

基站有两种，微基站和宏基站。看名字就知道，微基站很小，宏基站很大！

以前都是大的基站，建一个覆盖一大片

以后更多的将是微基站，到处都装，随处可见。

▼微基站看上去是不是很酷炫？

微基站的造型有很多种，灵活地与周围的环境相融合（伪装），不会让用户在心理上产生不适。。。

基站越小巧，数量越多，覆盖就越好，速度就越快。。。

天线去哪了？

大家有没有发现，以前大哥大都有很长的天线，早期的手机也有突出来的小天线，为什么后来我们就看不到带天线的手机了？

主要的原因是——天线变小了。。。

根据天线特性，天线长度应与波长成正比，大约在1/10~1/4之间。

频率越高，波长越短，天线也就跟着变短啦！

毫米波，天线也变成毫米级。。。

这就意味着，天线完全可以塞进手机的里面，甚至可以塞很多根。。。

这就是5G的第三大杀手锏——

Ｍassive MIMO

MIMO就是“多进多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天线发送，多根天线接收。

在LTE时代就已经有MIMO了，5G继续发扬光大，变成了加强版的MassiveMIMO（Massive：大规模的，大量的）。

手机都能塞好多根，基站就更不用说了。。。

以前的基站，天线就那么几根，5G时代，就不是按根来算了，是按“阵”。。。“天线阵列”。。。

▼天线多得排成阵了。。。一眼看去一大片的节奏。。。

不过，天线之间的距离也不能太近。

因为天线特性要求，多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。

不要问我为什么，去问科学家。。。

你是直的？还是弯的？

大家都见过灯泡发光吧？

其实，基站发射信号的时候，就有点像灯泡发光。

信号是向四周发射的，对于光，当然是照亮整个房间，如果只是想照亮某个区域或物体，那么，大部分的光都浪费了。。。

基站也是一样，大量的能量和资源都浪费了。

我们能不能找到一只无形的手，把散开的光束缚起来呢？

答案是：可以。

这就是——

波束赋形

波束赋形：

在基站上布设天线阵列，通过对射频信号相位的控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，并指向它所提供服务的手机，而且能跟据手机的移动而转变方向。

这种空间复用技术，由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，波束之间不会干扰，在相同的空间中提供更多的通信链路，极大地提高基站的服务容量。

直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的？

在目前的通信网络中，即使是两个人面对面拨打对方的手机（或手机对传照片），信号都是通过基站进行中转的，包括控制信令和数据包。。。

而在5G时代，这种情况就不一定了。。。

5G的第五大特点——D2D，也就是Device to Device。

Ｄ２Ｄ

5G时代，同一基站下的两个用户，如果互相进行通信，他们的数据将不再通过基站转发，而是直接手机到手机。。。

这样，就节约了大量的空中资源，也减轻了基站的压力。

不过，如果你觉得这样就不用付钱，那你就图样图森破了。。。

控制消息还是要从基站走的，而且用着频谱资源，运营商爸爸怎么可能放过你。。。