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相信關注電子產品、熱愛科技的(de)你一定對 5G 這個詞毫不陌生，這個自去(qu)年一直被(bei)熱炒的(de)通訊技術總是會時(shi)不時(shi)的(de)進入我(wo)們的(de)視(shi)線。而且在剛(gang)剛(gang)結束的(de)CES上，高通也圍繞5G為我(wo)們描(miao)繪了一個觸手(shou)可及充滿科技感(gan)的(de)未來(lai)。

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現在(zai)讓我們想象一下5G也許就像3G時期我們想象4G一樣(yang)，除了速度(du)快(kuai)似乎(hu)也想象不出4G對比3G在(zai)其他方(fang)面能有什么提升。

5G速度堪比獵豹

的(de)(de)(de)確，按照理論(lun)數(shu)據，5G的(de)(de)(de)傳輸速(su)率將可以實現1Gb/s，比目前(qian)4G的(de)(de)(de)速(su)度快十倍以上。這意(yi)味著使用5G技(ji)術下載一部1GB大小的(de)(de)(de)高清電影僅僅需要(yao)10秒就可以下載完成！

那么5G從技(ji)術(shu)上到(dao)底有(you)哪些(xie)改變(bian)才(cai)能使其相較4G的速(su)度有(you) 質 的飛(fei)躍呢(ni)？除了速(su)度更快，5G對(dui)比4G還有(you)哪些(xie)方面的提(ti)升呢(ni)？

5G比(bi)4G不止(zhi)多 1G

接下來我就給各位揭示一(yi)下5G比(bi)4G多出(chu)來 1G 到底(di)藏著哪(na)些秘(mi)密(mi)。

毫米波是速度提(ti)升的(de)關(guan)鍵

眾(zhong)所(suo)(suo)周知，現(xian)如(ru)今我(wo)們(men)使(shi)用(yong)的手(shou)機所(suo)(suo)發(fa)射和接受的信號就是電磁波(bo)。不過由于(yu)電磁波(bo)的頻(pin)(pin)(pin)率是有(you)(you)限(xian)的，不同(tong)的工作所(suo)(suo)用(yong)到的電磁波(bo)又不能(neng)相(xiang)互(hu)干擾，所(suo)(suo)以，全球統(tong)一協商將有(you)(you)限(xian)的電磁波(bo)頻(pin)(pin)(pin)率統(tong)一劃分出不同(tong)的用(yong)處，比如(ru)，極低頻(pin)(pin)(pin)率被(bei)應用(yong)于(yu)超遠距離導(dao)航、至高頻(pin)(pin)(pin)率被(bei)應用(yong)于(yu)波(bo)導(dao)通信。

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無線電各頻率分段

而我們手機(ji)通訊用的電磁(ci)波(bo)頻率，則是(shi)被分配到了(le)中頻 超高頻段。簡單來說，從2G到3G一直到5G，其實(shi)就是(shi)頻率的遞增。

而(er)隨著頻率的提(ti)高，頻段(duan)也在逐步加寬。

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三大運營商網絡制式所(suo)占(zhan)頻段

比如(ru)，4G時期(qi)，我國運營商采(cai)用的頻段(duan)大致是2555-2575MHz.而5G目前國際上主要(yao)采(cai)用28GHz進行(xing)試(shi)驗。

很直觀的可以看(kan)出5G相較于4G的頻(pin)段不止高(gao)了一個數量級。

如果我(wo)們將(jiang)頻率(lv)代(dai)入(ru)到光速以(yi)及波(bo)長的公式就會得出很有(you)意思的結果。以(yi)5G的28GHz為例子：

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以28GHz為例(li)計算波長

然后(hou)我們就能得出5G下(xia)的(de)波長約為10.7mm（毫米），這也就是我們常說的(de)5G毫米波。

5G和4G形象對比

不(bu)過需要(yao)注意的是，雖然毫米(mi)波(bo)(bo)可以帶來更大的傳輸速(su)度，但是毫米(mi)波(bo)(bo)也有致(zhi)命的缺點 毫米(mi)波(bo)(bo)在(zai)空氣中衰(shuai)減較(jiao)大，且繞(rao)射能力較(jiao)弱。簡單(dan)來說，用毫米(mi)波(bo)(bo)實現信號穿(chuan)墻(qiang)是非常困難的。

為了解(jie)決這個問題(ti)，就要(yao)用(yong)到微基站技術了。

微基站使用戶均衡獲取信(xin)號

前面說到(dao)，由于5G毫米波穿(chuan)透力較差(cha)并且在空氣中(zhong)衰減很(hen)大(da)的(de)弱點，如果5G仍然采用以往在3G、4G時期使用的(de) 宏基站 ，就(jiu)不能為稍遠的(de)用戶提供足夠的(de)信號(hao)保障。

為(wei)了應(ying)對這個(ge)困難，5G開始才用(yong)全新的(de)基站(zhan) 微基站(zhan)。顧名思(si)義，微基站(zhan)做(zuo)的(de)足夠小的(de)基站(zhan)。

為(wei)了更容易理解宏基站(zhan)和微基站(zhan)的(de)區別，我們(men)用一個取暖(nuan)的(de)例子來形象的(de)比(bi)喻(yu)宏基站(zhan)和微基站(zhan)。

宏基(ji)站：在一(yi)個(ge)(ge)寒冷(leng)的(de)(de)冬(dong)天，一(yi)個(ge)(ge)班(ban)(ban)(ban)級(ji)(ji)里面(mian)只有一(yi)個(ge)(ge)熾(chi)熱的(de)(de)火(huo)爐，老師為了讓(rang)班(ban)(ban)(ban)級(ji)(ji)暖和起來，將這個(ge)(ge)熾(chi)熱的(de)(de)火(huo)爐放在班(ban)(ban)(ban)級(ji)(ji)的(de)(de)正中間。結果事與(yu)愿違，班(ban)(ban)(ban)級(ji)(ji)整體并沒有都熱起來，僅僅是距(ju)離火(huo)爐比較近的(de)(de)幾個(ge)(ge)學生暖和（事實上，由于(yu)溫度太高，可能已經有灼熱的(de)(de)感覺(jue)）而距(ju)離這個(ge)(ge)火(huo)爐很遠的(de)(de)在班(ban)(ban)(ban)級(ji)(ji)邊緣(yuan)的(de)(de)學生可能絲毫感覺(jue)不到火(huo)爐的(de)(de)溫度，凍的(de)(de)瑟(se)瑟(se)發抖(dou)。

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微基站 取暖 方案

微基(ji)站：如果我們將(jiang)上述班級(ji)中心熾熱的火(huo)(huo)爐 拆分開 ，分成(cheng)四(si)五個火(huo)(huo)爐，雖(sui)然每(mei)個小火(huo)(huo)爐的功率(lv)不及(ji)原先(xian)的大火(huo)(huo)爐，但是我們將(jiang)這(zhe)幾個小火(huo)(huo)爐平均分到班級(ji)的各(ge)個區(qu)域(yu)，這(zhe)樣(yang)每(mei)個人都能感受到暖(nuan)意了。

所以(yi)，微(wei)基(ji)站不僅在(zai)體(ti)積上要遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)于宏(hong)基(ji)站，在(zai)功(gong)耗(hao)上也會有所降(jiang)低(di)。

你也(ye)許(xu)想問，為(wei)什么(me)(me)(me)宏基站(zhan)的(de)天(tian)(tian)線都(dou)那么(me)(me)(me)大，而(er)(er)微基站(zhan)的(de)天(tian)(tian)線這么(me)(me)(me)小(xiao)？或者引申一下(xia)，為(wei)什么(me)(me)(me)以前我們(men)的(de)手(shou)機都(dou)要(yao)長(chang)長(chang)的(de)天(tian)(tian)線，而(er)(er)現在我們(men)的(de)手(shou)機都(dou) 沒有 天(tian)(tian)線了？

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天線的(de)長度與(yu)波長的(de)關系

這是因(yin)為(wei)，隨著頻率逐(zhu)漸(jian)(jian)升高，該(gai)頻率相對應的(de)波(bo)長在逐(zhu)漸(jian)(jian)的(de)縮短，而天線也就跟著變短了！根據實驗得出的(de)數據顯示(shi)，天線的(de)長度(du)大(da)約為(wei)波(bo)長的(de)1/10~1/4.

所以，5G的毫(hao)米(mi)波，也就使得天線達到了 毫(hao)米(mi) 的級別。

Massive MIMO使帶寬(kuan)容(rong)量提升數十倍

5G時(shi)代的 毫(hao)米 天線(xian)能帶來一個巨大的好處，那就是可以在微小的基站中放入更多的天線(xian)。

這就(jiu)用到了(le)MIMO技術，英文(wen)全稱是Multiple-Input Multiple-Output，意為 多(duo)進多(duo)出 ，說白(bai)了(le)就(jiu)是基站(zhan)的天線變多(duo)了(le)，并且手(shou)機的接受能力也變強了(le)，源頭上(shang)多(duo)根天線發(fa)送，接收對象(xiang)多(duo)根天線接受。

而5G由于可以放入更多的天線，也就成為(wei)了加(jia)強版的Massive（海量(liang)的） MIMO技術。

雖(sui)然4G時期(qi)(qi)已(yi)經開(kai)始使用(yong)MIMO技術，但是(shi)4G時期(qi)(qi)由于天(tian)(tian)(tian)線比較大(da)，一般都是(shi)使用(yong)4天(tian)(tian)(tian)線、8天(tian)(tian)(tian)線居多，并(bing)沒有做到 大(da)規模、海量 的Massive MIMO天(tian)(tian)(tian)線。

到(dao)了(le)5G時(shi)(shi)期，當頻率處(chu)于30Ghz時(shi)(shi)，基站最多(duo)可(ke)使用256個(ge)天線同時(shi)(shi)收發信號，5G可(ke)以(yi)將移動(dong)網絡的(de)帶寬容量提(ti)升數十(shi)倍乃至(zhi)更大。

信號像手電(dian)筒 精準打(da)擊 用戶

雖然現(xian)在信(xin)號(hao)和天線(xian)的(de)(de)問題都解決了，但是5G還有(you)一(yi)個(ge)問題困擾(rao)著我(wo)們，就是我(wo)們放射信(xin)號(hao)的(de)(de)時候(hou)能不能不像4G那樣漫無目的(de)(de)的(de)(de)放射，雖然有(you)一(yi)個(ge)很大(da)的(de)(de)覆蓋(gai)面，但是利用率卻(que)有(you)高有(you)低。能不能 精準打(da)擊 只給有(you)需(xu)要(yao)的(de)(de)人用，從而節省資(zi)源。

通俗的說，4G就像電燈一(yi)樣，打開電燈后，不管某一(yi)個地方需不需要(yao)光，這(zhe)束(shu) 4G 之光都(dou)會覆蓋到，一(yi)定程度上造成了資源的浪費(fei)。

到(dao)了5G，為了解決這種資源浪費(fei)的行為，開始使(shi)用(yong)波束賦形技(ji)術。

波束(shu)賦形是什么？來看(kan)下維基百科的解釋：

波束賦形（Beamforming）又叫波束成型(xing)、空(kong)域濾波，是一種使(shi)用傳感(gan)器陣列(lie)定向發(fa)送和接收信(xin)(xin)號的(de)信(xin)(xin)號處理技術(shu)。 波束賦形技術(shu)通過(guo)調(diao)整相(xiang)位陣列(lie)的(de)基本單元的(de)參數(shu)，使(shi)得(de)某些(xie)角度(du)的(de)信(xin)(xin)號獲得(de)相(xiang)長(chang)干涉，而(er)另一些(xie)角度(du)的(de)信(xin)(xin)號獲得(de)相(xiang)消(xiao)干涉。波束賦形既可以用于(yu)信(xin)(xin)號發(fa)射端(duan)，又可以用于(yu)信(xin)(xin)號接收端(duan)。

簡單(dan)來(lai)說，5G將(jiang)4G的(de)(de)電(dian)燈(deng)變成(cheng)了 手(shou)電(dian)筒(tong) ，如果在一間黑屋子(zi)里電(dian)量這盞5G 手(shou)電(dian)筒(tong) ，他不(bu)會使整(zheng)個屋子(zi)都亮，而是尋(xun)求特(te)定(ding)的(de)(de)有需求的(de)(de)方向打擊(ji)。

D2D技(ji)術使終(zhong)端點對(dui)點溝(gou)通

5G另一項領先的地方就是可以(yi)實(shi)現基于蜂窩網絡的D2D通(tong)(tong)信(xin)，也被稱為鄰近服務，通(tong)(tong)過此技術，用戶的數據可以(yi)不(bu)經基站中(zhong)轉就可以(yi)直接(jie)在(zai)兩個(ge)終端之間進行(xing)傳輸。

使用D2D技術(shu)，一舉兩得 即可(ke)以節約(yue)大量(liang)空(kong)中(zhong)資源，同時(shi)也(ye)減(jian)輕了基站的壓力。

不過(guo)，你不要認為這樣(yang)就可以逃過(guo)運營商的(de)(de) 魔爪 ，不用交通信(xin)費(fei)了(le)，因為總的(de)(de)信(xin)號控制和(he)資(zi)源分配還是通過(guo)基(ji)站來進行調控的(de)(de)，所以，我們(men)還是要乖乖給運營商交錢。

總的(de)來說，5G雖然只比4G多了 1G ，但是(shi)(shi)這(zhe) 1G 蘊含的(de)內容和進步可(ke)是(shi)(shi)太多了，無論是(shi)(shi)帶寬還是(shi)(shi)基站，5G相較于4G都有了 質 的(de)飛(fei)躍。

雖然現在(zai)階段我們(men)5G離我們(men)的日常(chang)生活(huo)(huo)還(huan)有(you)些遙遠(yuan)，但是(shi)現在(zai)就像像暴風雨來臨前夜沉寂的安靜(jing)，一旦等到5G這(zhe)場(chang)風暴來襲，無人駕駛、物聯(lian)網(wang)這(zhe)些與我們(men)日常(chang)生活(huo)(huo)息息相關的科技產品將隨著(zhu)5G共同顛覆我們(men)的日常(chang)生活(huo)(huo)。

當然，最重要的(de)，還是網速(su)的(de)提升(sheng)。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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