先从一个“神奇的公式”说起。。。一个神奇的公式。。。就是这个公式！还记得这个公式的童鞋，请骄傲地为自己鼓个掌。。。如果不记得，或是看不懂，也没关系，无忌解释一下。。。就是这个超简单的公式，蕴含了我们无线通信技术的博大精深。。。无论是往事随风的1G、2G、3G，还是意气风发的4G、5G，说来说去，都是在这个数学公式上做文章。。。且听我慢慢道来。。。有线？无线？……通信技术，无论什么黑科技白科技，只分两种——有线通信和无线通信我和你打电话，信息数据要么在空中传播（看不见、摸不着）要么在实物上传播（看得见、摸得着）。。。在有线介质上传播数据，想要高速很容易。。。实验室中，单条光纤最大速度已达到了26Tbps。。。是传统网线的两万六千倍。。。而空中传播这部分，才是移动通信的瓶颈所在。。。所以，5G重点是研究无线这部分的瓶颈突破好大一个波。。。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。。。当然，光波通信也在崛起，例如可见光通信LiFi（LightFidelity）不偏题，回到电波先。。。电波属于电磁波的一种，它的频率资源也是有限的。。。为了避免干扰和冲突，我们在电波这条公路上进一步划分车道，分配给不同的对象和用途。。。▼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。。。例如经常说的“GSM”、“CDMA”，其实就是工作频段MHz和MHz的意思。。。目前主流的4GLTE，属于超高频和特高频。。。我们国家主要使用超高频：随着1G、2G、3G、4G的发展，使用的频率是越来越高的。。。为什么呢？因为频率越高，速度越快。。。又为什么呢？因为频率越高，车道（频段）越宽。。。看懂了吧。。。车道按指数级扩大。。。更高的频率→更大的带宽→更快的速度5G的频段具体是多少呢？工信部明确我国的5G初始中频频段：3.3-3.6GHz4.8-5GHz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。。。基站就是要花钱买的啊。。。能不玩命争取么。。。有的频段甚至被称为——黄金频段。。。这也是为什么5G时代，运营商拼命怼设备商。。。甚至威胁要自己研发通信设备。。。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。。。提醒基站对人体健康不会造成影响。而且，恰好相反，其实基站数量越多，辐射反而越小！你想一下，冬天，一群人的房子里，一个大功率取暖器好，还是几个小功率取暖器好？大功率方案▼小功率方案▼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？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——ＭassiveMIMOMIMO就是“多进多出”（Multiple-InputMultiple-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？这样既节约了能量，也保证了要照亮的区域有足够的光。答案是：可以。这就是——波束赋形波束赋形直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的？别收我钱，行不行？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DevicetoDevice。Ｄ２Ｄ5G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。。。后记。。。能看到这的，都是真爱。。。通信技术的极限，并不是技术工艺方面的限制，而是建立在严谨数学基础上的推论，在可以遇见的未来是基本不可能突破的。如何在科学原理的范畴内，进一步发掘通信的潜力，是通信行业众多奋斗者们孜孜不倦的追求。。。整理自互联网

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