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深度解析5G背后的專利技術和通信原理

2019-05-21

  2018年11月29日,中國首個跨省5G視頻通話在上海、蘇州、杭州、合肥四城實現互聯。

  “G”代表“generation”,5G網絡即是第五代移動通信網絡。簡單來說,1G時我們用手機打電話,2G時我們能互發短信、看文字信息,3G時上網看圖片,而4G時我們看視頻和直播,從1G到4G,不僅信號越來越好,安全性越來越高,上網也越來越快了。

  小小的1G之差,將顛覆我們的網上沖浪生活,給我們帶來三大改變。

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  圖源:圖蟲創意

  1.下載速度是當前4G上網速率的10倍,將達到10GB/秒,高清不是夢。

  2.延時也有了質的飛躍,理論延時1ms,是4G延時的幾十分之一,喜歡玩游戲的網友們有福了。

  3.支持更多的設備的同時上網,可以連接的物聯網終端數量理論值將達到百萬級別,是4G的十倍以上,在人潮擁擠的車站和大型活動現場,也不用擔心人太多上不了網。

  第一代移動通信技術時代,也就是1G時代,我們還在用大哥大,那時候還談不上上網,也沒有短信,拿起電話就是打。

  來到2G時代,那是我們的直板機時代,中國移動是霸主。短信成為交流的“時髦”方式,一條短信一毛錢在那個時代也算不上便宜,得省著點用。手機的上網功能也有了,但是30m/月的標配流量讓我們加載個圖片都膽戰心驚,也就看看小說比較讓人安心。

  3G時代的崛起,伴隨著智能機的出現,大屏幕給了我們觀賞高清大圖的機會,也讓攝像成了手機配置中不可忽視的一部分,這是圖片的時代。中國聯通抓住了這次機會,成功上位。但是來得快,去得也快,很快我們迎來了4G。

  當下的4G時代,是視頻的時代,無論是隨時隨地煲劇還是刷抖音,都無比暢快。網速的提升讓手機在我們手上黏得更牢了,也讓手機在生活中的重要性進一步得以凸顯,4G時代讓中國移動再次引領潮流。

  每一次移動通信技術的迭代,都顛覆了我們的生活,新的設備被開發出來,人們有了看世界的新方式,以及新的生活方式。

  說到5G,我們首先會關心哪部手機設備率先支持,哪家運營商率先支持,但是其實還有一個東西,如果它不行,前面兩方面都行不了,那就是在背后默默提供支持的——基站。

  基站就是我們通過手機連接到運營商網絡的設備,連接到運營商的網絡之后,我們才能實現打電話、發短信和上網。

  基站:即公用移動通信基站是無線電臺站的一種形式,是指在一定的無線電覆蓋區中,通過移動通信交換中心,與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。

  基站的覆蓋范圍通常是以基站為圓心的一個圓,這個圓覆蓋到地方,手機才會有信號,離基站越近,信號就越好,上網速度就越快,通話就越清楚,反之就是我們日常所說的信號不好。

  但是這里有一個問題,那就是通常在一個基站覆蓋的圓里,手機分布是不均勻的,手機扎堆的后果就是大家都變得信號不好了,而那些沒人的地方卻信號很好。為了解決這個問題,在5G時代,人們做了很多的技術創新。

  Massive-MIMO大容量多入多出技術

  目前我們的運營商基站上的天線,是長這樣的:

  你是不是跟賽貝小編一樣,有時候在路上也會偶遇它們,但是卻不知道它們是啥?這些天線,我們可以理解成他們是像探照燈一樣的東西,射出去的光覆蓋120度角的扇面(每個基站的三個天線覆蓋一個圓),被“照射”到的區域就有信號。

  因為“照射的光線”是均勻的,但是區域內的設備的分布并不均勻,就會造成我們上面所說的浪費,所以我們發明了“多入多出”技術。

  通過PatentCloud檢索相關專利信息,我們可以找到下面這個華為的專利。

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  目前主流的是“4T(Transit)4R(Receive)”,也就是在一個天線上,我們用4個“聚光燈”發送和接收數據。在5G時代,這一技術將推進到“8T8R”,而我國的華為目前已經可以做到“64T64R”,領跑業界。


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