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1、-电信业务相关知识：电信业务相关知识：5G5G 知识知识5G5G 技术通俗讲解技术通俗讲解互联网改变了世界，移动互联网重新塑造了生活， “在家不能没有网络，出门不能忘带手机已成为很多人的共同感受。人们对动互联网的要更高速、更便捷、更强大、更廉价，需求的“更是没有止境的，这促使着移动互联网技术突飞猛进，技术体制的更新换代也随之越来越快。很多用户刚刚踏入 4G 的门槛，5G 时代很快就要来到了。5g5g 的根本特点：覆盖率增大，传输速率提升，延迟减的根本特点：覆盖率增大，传输速率提升，延迟减少，传输带宽增加，少，传输带宽增加，M2MM2M 的的 costcost 降低降低4g4g 和和 5g5g
2、的根本区别就在于速度，的根本区别就在于速度， 有速度必须有高带宽。有速度必须有高带宽。 5G 技术是现有技术的新组合，是4G 技术的再演进。为什么要有个“再字.因为 4G LTE 的后三个字母就是长期演进的意思，5G 应是在 4G 根底上的再演进。5G 关键技术 1、增加带宽是关键5G 最显著的特点是高速，按规划速率会高达1050Gbps，人均月流量大约有 36TB，如此高的速率该靠什么资源来支撑呢.必须要靠更大的带宽！带宽用字母 B 来表示，它就好比是道路宽度，最大速率用 C 来表示，它就好比是道路的最大车流量。显然易见，4 车道的最大车流量是 2 车道的 2 倍，8 车道的是 2 车道的
3、4 倍，这非常好理解。增加车道数是提高最大车流量最直接有效的方法，同样地，提高速率的最直接有效的方法就是增加带宽。即高速就是宽带，宽带就是高速！人们对通信速率要求越来越高，迫使着信道的带宽就越来越宽，几根线的带宽不够，那就增加到几百根，几百根不够就换成同轴电缆，电缆带宽不够就换成光纤，有线通信的带宽就是这样一代代地递增着。而手机通信使用的是无线信道，那它的带宽是如何增加的呢.核心方法就是采用更高的频段。大家.z.-都知道【波速=频率波长】这个公式，频率与波长成反比，两者之积等于光速，即 30 万公里/秒。频率越高，波长越短，能量越大，穿刺能力越强。且频率高带宽大，传输速率高，传播距离近。甚低频
4、段的整个带宽是 27kHz,超高频段的整个带宽是 27GHz,后者是前者的 100 万倍！由此可见，频段越高且带宽越大。所以关系就来了：5G 时代假设想更高速，就得使用更大的带宽，而要取得更大的带宽，就得使用更高的频段。 4G 之前使用是特高频段，5G 就得往超高频甚至更高的频段开展了。根据国际电信联盟的专家预测，将来有可能使用30GHz60GHz的频段，俄罗斯专家甚至提出了 80GHz 的方案。无线电频谱的划分：极低频 VLF Very Low Frequency 频率围 10KHz - 30KHz 低频 LF俗称长波 LWLow Frequency 频率围 30KHz - 300KHz 中
5、频 MF 俗称中波 MW Medium Frequency 频率围 30KHz - 3000KHz 高频 HF俗称短波 SWHigh Frequency 频率围 3MHz - 30MHz 极高频 VHF俗称超短波，而频率在88-108MHZ 围的民用播送则俗称为调频电台 FMVery High Frequency 频率围30MHz - 300MHz 超高频 UHF Ultra High Frequency 频率围 300MHz - 3000MHz极超高频 SHF Super High Frequency 频率围 3000MHz - 30000MHz30GHz 以上的频段，比上表中最后一项的超高
6、频还要高，其波长自然要比厘米段更短，那就是更短的毫米波，因此毫米波就顺理成章地成为了 5G 的一项关键技术。微波的频率围分为：米波：波长10m1m。频率 30MHz300MHz。分米波：波长10dm1dm。 频率300MHz3000MHz。 厘米波： 波长10cm1cm。 频率3000MHz30000MHz。毫米波：波长 10mm1mm。频率 3ooooMHz300000MHz。2、毫米波技术电波传播的特性很有趣，频率越高即波长越短的电磁波，就越倾.z.-向于直线传播，当高到红外线和可见光以上时，就一点也不打弯了，这是个渐进的过程。 毫米波一般不用于移动通信领域， 原因就是它的频率都快接近红外
7、线了，信道太“直，移动起来不容易对准。请想象一个场景，您拿着激光笔指远处墙壁上的图钉，是不是一件很困难的事.例如卫星车就很难“动，开动起来车身摇摆，天线就是那个大锅就很难对准卫星，通常只能驻车后工作，而且必须精细调整天线的角度，使其电波的辐射方向正对着卫星，否则就无法通信。手机是移动使用的，不可能打时还举着手机瞄准准基站的方向，那样实在是反人性。虽然在非正对方向也有信号，但强度会明显衰弱，使用体验会比4G 之前要差得多。电磁波有五种传播模式，相对于未来的5G 时代，我们现在手机的频率要低得多，其绕射能力还是不错的，楼房阴影处的信号也没太大问题，因为信号可以绕着到达。而未来 5G 的频率会高得多
8、，绕射能力会下降，信号只能傻楞楞地直着走，以往信号能到达的犄角旮旯就到不了了，那该怎么办呢.这就引出了更一项技术微基站技术。3、微基站技术请您脑补一个场景，小区中心只立着一盏路灯，阴影面积当然会很大，而如果在小区里均匀设置很多路灯，阴影面积则会小得多了。所以说，将传统的站变成站点更多密度更大的微基站，是解决毫米波“直线问题的有效方法。这只是微基站的一个原由，还有一个更强大的原由。5G 时代的入网设备数量会呈爆炸性的增长，单位面积的入网设备可能会增至千倍，假设延续以往的站覆盖模式，即使基站的带宽再大也无力支撑。这个原由很好理解，以前的站覆盖 1000 个上网用户，这些用户均分这个基站的速率资源，
9、而进入 5G 时代后用户的速率要求高多了，一个基站的资源就远远不够分了，只能布设更多的基站，例如让每个基站只负责 20 个用户，分餐的人少了，每个人自然就能多吃。基站微型化则设布设密度会加大，为防止基站之间的频谱互扰，.z.-基站的辐射功率谱就会降低，同时手机的辐射功率也会降低，这有两个好外，一是功耗小了待机时间会增加，二是对人体的辐射会降低。传统基站好比是房屋中间的火炉子， 近处烫远处冷， 而 5G 的微基站就好比是地暖， 发热均匀更加舒适。微基站数量大幅度增加后，传统的铁塔和楼顶架设方式将会扩展，路灯杆、广告灯箱、楼宇部的天花板，都会是微基站架设的理想地点。波长缩短到毫米波还会有什么影响呢
10、.还会影响到手机天线的变化， 这就是下一节要说的 5G 另一项技术高阶 MIMO。4、高阶 MIMO 根据天线理论，天线长度应与波长成正比，大约在 1/101/4 之间，当前手机使用的是甚高频段即分米波，天线长线大约在几厘米左右， 通常安装在手机壳的上部。 天线的长度为什么应在波长的 1/101/4之间.因为这个比例可使电波的辐射和接收更有效，为什么会更有效.这我就不知道了，这得问物理学家。5G 时代的手机频率在提升几十倍后，相应的手线天线长度也会降低到以前的几十分之一，会变成毫米级的微型天线，手机里就可以布设很多个天线， 乃至形成多天线阵列。多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上，手
11、机的面积很小，现在的手机天线是几厘米长，多天线阵列是难以设置的。而随着天线长度的降低，特别是5G 时代的毫米尺寸天线，就可以布设多天线阵列了，就给高阶MIMO 技术的实现带来了可能。什么是 MIMO 呢.其英文简写是“多入多出的意思，高阶 MIMO 的意思是指基站与手机之间有很多对的信道并行通信， 每一对天线都独立传送一路信息， 经聚集后可成倍提高速率。因为手电筒的能量更集中，所以比灯泡照的更远，基站与*部手机的关系就相当于光源与被照射物的关系，现在基站与手机的关系就是灯泡模式，不管手机在哪个方位， 都会把针对这部手机的信号进展全向的辐射，当然绝大多数非正对方向的能量都是浪费掉了，而且还成为了
12、其它手机的干扰。能不能把灯泡模式改成有.z.-指向性的手电筒模式呢.这就是下节要说到的波束赋形技术。5、波束赋形技术中国主导的 3G 国际标准 TD-SCDMA 有六大技术特点， 其中有一项就是智能天线，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，并指向它所提供效劳的手机，而且能跟据手机的移动而转变方向。 由全向的信号覆盖变为了精准指向性效劳，这种新形式的无线电波束就不会干扰到其它方向的波束，从而可以在一样的空间中提供更多的通信链路，这种充分利用空间的无线电波束技术是一种空间复用技术， 这种技术可以极提高基站的效劳容量。遗憾的是这项技术并不在 3G
13、 时代得到应用，但在 5G 入网设备数量成百上千倍增加的情况下， 这种波束赋形技术所能带来的容量增加就显得非常有价值，波束赋形技术很可能成为5G 的关键性技术之一。波束赋形技术不仅能大幅度增加容量，还可大幅度提高基站定位精度，当前的手机基站定位的精度很粗劣，这是源于基站全向辐射的模式。而当波束赋型技术成功应用后，基站对手机的辐射波瓣是很窄的，这就知道了手机相对于基站的方向角，再加上通过接收功率大小推导出手机与基站的距离，就可以实现手机的精准定位了，并因此而扩展出非常多的定位增值效劳。6、综合分析任何更新换代的关键性技术，都必须是经历过多年研究的成熟技术，按规划还有 5 年就要进入 5G 时代了
14、，不太可能突然出现一个全新的技术并被吸纳为 5G 的国际标准中，考察 5G 的技术开展脉络还得从成熟技术中寻找答案。在传统的站大覆盖的情况下提速是非常困难的，20%的频谱利用率的提升都是了不起的成就，而在 5G 时代的千倍提速要求面前，这种部挖潜的方法是行不通的，只有通过大幅度的加大带宽才有可能。加大带宽是起点，由此而产生的毫米波、微基站、高阶MIMO、波束赋型等都是顺理成章的技术趋势。只要把基站做得足够小，其效劳围变窄了，单个用户获得的.z.-资源就能足够大，速度就可以提高到足够快。所以说，预计5G 的任何一项关键技术都不会有革命性的突破，其上千倍综合能力的提升，更多地是来自移动网络的重新布局，基站数量将越来越密集。备注：中国移动截止 2021 年底 4G 基站数是 151 万个，2021 年底目标 177 万个，然而在 3G 时期基站数最多时才 45 万个。.z.
