電信業務相關知識：5G知識5G技術通俗講解互聯網改變了世界，移動互聯網重新塑造了生活，“在家不能沒有網絡，出門不能忘帶手機〞已成為很多人的共同感受。人們對動互聯網的要求是更高速、更便捷、更強大、更廉價，需求的“更〞是沒有止境的，這促使著移動互聯網技術突飛猛進，技術體制的更新換代也隨之越來越快。很多用戶剛剛踏入4G的門檻，5G時代很快就要來到了。

5g的根本特點：覆蓋率增大，傳輸速率提升，延遲減少，傳輸帶寬增加，M2M的cost降低4g和5g的根本區別就在于速度，有速度必須有高帶寬。

5G技術是現有技術的新組合，是4G技術的再演進。為什么要有個“再〞字？因為4GLTE的后三個字母就是長期演進的意思，5G應是在4G根底上的再演進。

5G關鍵技術

1、增加帶寬是關鍵

5G最顯著的特點是高速，按規劃速率會高達10～50Gbps，人均月流量大約有36TB，如此高的速率該靠什么資源來支撐呢？必須要靠更大的帶寬！

帶寬用字母B來表示，它就好比是道路寬度，最大速率用C來表示，它就好比是道路的最大車流量。顯然易見，4車道的最大車流量是2車道的2倍，8車道的是2車道的4倍，這非常好理解。

增加車道數是提高最大車流量最直接有效的方法，同樣地，提高速率的最直接有效的方法就是增加帶寬。即高速就是寬帶，寬帶就是高速！人們對通信速率要求越來越高，迫使著信道的帶寬就越來越寬，幾根線的帶寬不夠，那就增加到幾百根，幾百根不夠就換成同軸電纜，電纜帶寬不夠就換成光纖，有線通信的帶寬就是這樣一代代地遞增著。

而手機通信使用的是無線信道，那它的帶寬是如何增加的呢？核心方法就是采用更高的頻段。

大家都知道【波速=頻率×波長】這個公式，頻率及波長成反比，兩者之積等于光速，即30萬公里/秒。

頻率越高，波長越短，能量越大，穿刺能力越強。且頻率高帶寬大，傳輸速率高，傳播距離近。甚低頻段的整個帶寬是27kHz,超高頻段的整個帶寬是27GHz,后者是前者的100萬倍！由此可見，頻段越高且帶寬越大。

所以關系就來了：5G時代假設想更高速，就得使用更大的帶寬，而要取得更大的帶寬，就得使用更高的頻段。4G之前使用是特高頻段，5G就得往超高頻甚至更高的頻段開展了。根據國際電信聯盟的專家預測，將來有可能使用30GHz~60GHz的頻段，俄羅斯專家甚至提出了80GHz的方案。無線電頻譜的劃分：極低頻VLFVeryLowFrequency頻率范圍10KHz-30KHz低頻LF〔俗稱長波LW〕LowFrequency頻率范圍30KHz-300KHz中頻MF〔俗稱中波MW〕MediumFrequency頻率范圍30KHz-3000KHz高頻HF〔俗稱短波SW〕HighFrequency頻率范圍3MHz-30MHz極高頻VHF〔俗稱超短波，而頻率在88-108MHZ范圍的民用播送則俗稱為調頻電臺FM〕VeryHighFrequency頻率范圍30MHz-300MHz超高頻UHFUltraHighFrequency頻率范圍300MHz-3000MHz極超高頻SHFSuperHighFrequency頻率范圍3000MHz-30000MHz

30GHz以上的頻段，比上表中最后一項的超高頻還要高，其波長自然要比厘米段更短，那就是更短的毫米波，因此毫米波就順理成章地成為了5G的一項關鍵技術。微波的頻率范圍分為：

米波：波長10m→1m。頻率30MHz→300MHz。

分米波：波長10dm→1dm。頻率300MHz→3000MHz。

厘米波：波長10cm→1cm。頻率3000MHz→30000MHz。

毫米波：波長10mm→1mm。頻率3ooooMHz→300000MHz。

2、毫米波技術

電波傳播的特性很有趣，頻率越高〔即波長越短〕的電磁波，就越傾向于直線傳播，當高到紅外線和可見光以上時，就一點也不打彎了，這是個漸進的過程。

毫米波一般不用于移動通信領域，原因就是它的頻率都快接近紅外線了，信道太“直〞，移動起來不容易對準。請想象一個場景，您拿著激光筆指遠處墻壁上的圖釘，是不是一件很困難的事？

例如衛星車就很難“動中通〞，開動起來車身搖擺，天線〔就是那個大鍋〕就很難對準衛星，通常只能駐車后工作，而且必須精細調整天線的角度，使其電波的輻射方向正對著衛星，否則就無法通信。

手機是移動使用的，不可能打時還舉著手機瞄準準基站的方向，那樣實在是反人性。雖然在非正對方向也有信號，但強度會明顯衰弱，使用體驗會比4G之前要差得多。

電磁波有五種傳播模式，相對于未來的5G時代，我們現在手機的頻率要低得多，其繞射能力還是不錯的，樓房陰影處的信號也沒太大問題，因為信號可以繞著到達。

而未來5G的頻率會高得多，繞射能力會下降，信號只能傻楞楞地直著走，以往信號能到達的犄角旮旯就到不了了，那該怎么辦呢？這就引出了更一項技術—微基站技術。

3、微基站技術

請您腦補一個場景，小區中心只立著一盞路燈，陰影面積當然會很大，而如果在小區里均勻設置很多路燈，陰影面積則會小得多了。所以說，將傳統的宏基站變成站點更多密度更大的微基站，是解決毫米波“直線問題〞的有效方法。

這只是微基站的一個原由，還有一個更強大的原由。5G時代的入網設備數量會呈爆炸性的增長，單位面積內的入網設備可能會增至千倍，假設延續以往的宏基站覆蓋模式，即使基站的帶寬再大也無力支撐。這個原由很好理解，以前的宏基站覆蓋1000個上網用戶，這些用戶均分這個基站的速率資源，而進入5G時代后用戶的速率要求高多了，一個基站的資源就遠遠不夠分了，只能布設更多的基站，例如讓每個基站只負責20個用戶，分餐的人少了，每個人自然就能多吃。

基站微型化則設布設密度會加大，為防止基站之間的頻譜互擾，基站的輻射功率譜就會降低，同時手機的輻射功率也會降低，這有兩個好外，一是功耗小了待機時間會增加，二是對人體的輻射會降低。傳統基站好比是房屋中間的火爐子，近處燙遠處冷，而5G的微基站就好比是地暖，發熱均勻更加舒適。

微基站數量大幅度增加后，傳統的鐵塔和樓頂架設方式將會擴展，路燈桿、廣告燈箱、樓宇內部的天花板，都會是微基站架設的理想地點。

波長縮短到毫米波還會有什么影響呢？還會影響到手機天線的變化，這就是下一節要說的5G另一項技術—高階MIMO。

4、高階MIMO

根據天線理論，天線長度應及波長成正比，大約在1/10~1/4之間，當前手機使用的是甚高頻段〔即分米波〕，天線長線大約在幾厘米左右，通常安裝在手機殼內的上部。

天線的長度為什么應在波長的1/10~1/4之間？因為這個比例可使電波的輻射和接收更有效，為什么會更有效？這我就不知道了，這得問物理學家。

5G時代的手機頻率在提升幾十倍后，相應的手線天線長度也會降低到以前的幾十分之一，會變成毫米級的微型天線，手機里就可以布設很多個天線，乃至形成多天線陣列。

多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上，手機的面積很小，現在的手機天線是幾厘米長，多天線陣列是難以設置的。而隨著天線長度的降低，特別是5G時代的毫米尺寸天線，就可以布設多天線陣列了，就給高階MIMO技術的實現帶來了可能。

什么是MIMO呢？其英文簡寫是“多入多出〞的意思，高階MIMO的意思是指基站及手機之間有很多對的信道并行通信，每一對天線都獨立傳送一路信息，經聚集后可成倍提高速率。

因為手電筒的能量更集中，所以比燈泡照的更遠，基站及某部手機的關系就相當于光源及被照射物的關系，現在基站及手機的關系就是燈泡模式，不管手機在哪個方位，都會把針對這部手機的信號進展全向的輻射，當然絕大多數非正對方向的能量都是浪費掉了，而且還成為了其它手機的干擾。

能不能把燈泡模式改成有指向性的手電筒模式呢？這就是下節要說到的波束賦形技術。

5、波束賦形技術

中國主導的3G國際標準TD-SCDMA有六大技術特點，其中有一項就是智能天線，在基站上布設天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，并指向它所提供效勞的手機，而且能跟據手機的移動而轉變方向。

由全向的信號覆蓋變為了精準指向性效勞，這種新形式的無線電波束就不會干擾到其它方向的波束，從而可以在一樣的空間中提供更多的通信鏈路，這種充分利用空間的無線電波束技術是一種空間復用技術，這種技術可以極大地提高基站的效勞容量。

遺憾的是這項技術并不在3G時代得到應用，但在5G入網設備數量成百上千倍增加的情況下，這種波束賦形技術所能帶來的容量增加就顯得非常有價值，波束賦形技術很可能成為5G的關鍵性技術之一。

波束賦形技術不僅能大幅度增加容量，還可大幅度提高基站定位精度，當前的手機基站定位的精度很粗劣，這是源于基站全向輻射的模式。而當波束賦型技術成功應用后，基站對手機的輻射波瓣是很窄的，這就知道了手機相對于基站的方向角，再加上通過接收功率大小推導出手機及基站的距離，就可以實現手機的精準定位了，并因此而擴展出非常多的定位增值效勞。

6、綜合分析

任何更新換代的關鍵性技術，都必須是經歷過多研究的成熟技術，按規劃還有5就要進入5G時代了，不太可能突然出現一個全新的技術并被吸納為5G的國際標準中，考察5G的技術開展脈絡還得從成熟技術中尋找答案。

在傳統的宏基站大覆蓋的情況下提速是非常困難的，20%的頻譜利用率的提升都是了不起的成就，而在5G時代的千倍提速要求面前，這種內部挖潛的方法是行不通的，只有通過大幅度的加大帶寬才有可能。

加大帶寬是起點，由此而產