《電子技術(shù)應(yīng)用》
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深度解析5G背后的專(zhuān)利技術(shù)和通信原理

2019-05-21

  2018年11月29日,中國(guó)首個(gè)跨省5G視頻通話在上海、蘇州、杭州、合肥四城實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

  “G”代表“generation”,5G網(wǎng)絡(luò)即是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),1G時(shí)我們用手機(jī)打電話,2G時(shí)我們能互發(fā)短信、看文字信息,3G時(shí)上網(wǎng)看圖片,而4G時(shí)我們看視頻和直播,從1G到4G,不僅信號(hào)越來(lái)越好,安全性越來(lái)越高,上網(wǎng)也越來(lái)越快了。

  小小的1G之差,將顛覆我們的網(wǎng)上沖浪生活,給我們帶來(lái)三大改變。

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  圖源:圖蟲(chóng)創(chuàng)意

  1.下載速度是當(dāng)前4G上網(wǎng)速率的10倍,將達(dá)到10GB/秒,高清不是夢(mèng)。

  2.延時(shí)也有了質(zhì)的飛躍,理論延時(shí)1ms,是4G延時(shí)的幾十分之一,喜歡玩游戲的網(wǎng)友們有福了。

  3.支持更多的設(shè)備的同時(shí)上網(wǎng),可以連接的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量理論值將達(dá)到百萬(wàn)級(jí)別,是4G的十倍以上,在人潮擁擠的車(chē)站和大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng),也不用擔(dān)心人太多上不了網(wǎng)。

  第一代移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)代,也就是1G時(shí)代,我們還在用大哥大,那時(shí)候還談不上上網(wǎng),也沒(méi)有短信,拿起電話就是打。

  來(lái)到2G時(shí)代,那是我們的直板機(jī)時(shí)代,中國(guó)移動(dòng)是霸主。短信成為交流的“時(shí)髦”方式,一條短信一毛錢(qián)在那個(gè)時(shí)代也算不上便宜,得省著點(diǎn)用。手機(jī)的上網(wǎng)功能也有了,但是30m/月的標(biāo)配流量讓我們加載個(gè)圖片都膽戰(zhàn)心驚,也就看看小說(shuō)比較讓人安心。

  3G時(shí)代的崛起,伴隨著智能機(jī)的出現(xiàn),大屏幕給了我們觀賞高清大圖的機(jī)會(huì),也讓攝像成了手機(jī)配置中不可忽視的一部分,這是圖片的時(shí)代。中國(guó)聯(lián)通抓住了這次機(jī)會(huì),成功上位。但是來(lái)得快,去得也快,很快我們迎來(lái)了4G。

  當(dāng)下的4G時(shí)代,是視頻的時(shí)代,無(wú)論是隨時(shí)隨地煲劇還是刷抖音,都無(wú)比暢快。網(wǎng)速的提升讓手機(jī)在我們手上黏得更牢了,也讓手機(jī)在生活中的重要性進(jìn)一步得以凸顯,4G時(shí)代讓中國(guó)移動(dòng)再次引領(lǐng)潮流。

  每一次移動(dòng)通信技術(shù)的迭代,都顛覆了我們的生活,新的設(shè)備被開(kāi)發(fā)出來(lái),人們有了看世界的新方式,以及新的生活方式。

  說(shuō)到5G,我們首先會(huì)關(guān)心哪部手機(jī)設(shè)備率先支持,哪家運(yùn)營(yíng)商率先支持,但是其實(shí)還有一個(gè)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(guò)手機(jī)連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備,連接到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)之后,我們才能實(shí)現(xiàn)打電話、發(fā)短信和上網(wǎng)。

  基站:即公用移動(dòng)通信基站是無(wú)線電臺(tái)站的一種形式,是指在一定的無(wú)線電覆蓋區(qū)中,通過(guò)移動(dòng)通信交換中心,與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線電收發(fā)信電臺(tái)。

  基站的覆蓋范圍通常是以基站為圓心的一個(gè)圓,這個(gè)圓覆蓋到地方,手機(jī)才會(huì)有信號(hào),離基站越近,信號(hào)就越好,上網(wǎng)速度就越快,通話就越清楚,反之就是我們?nèi)粘Kf(shuō)的信號(hào)不好。

  但是這里有一個(gè)問(wèn)題,那就是通常在一個(gè)基站覆蓋的圓里,手機(jī)分布是不均勻的,手機(jī)扎堆的后果就是大家都變得信號(hào)不好了,而那些沒(méi)人的地方卻信號(hào)很好。為了解決這個(gè)問(wèn)題,在5G時(shí)代,人們做了很多的技術(shù)創(chuàng)新。

  Massive-MIMO大容量多入多出技術(shù)

  目前我們的運(yùn)營(yíng)商基站上的天線,是長(zhǎng)這樣的:

  你是不是跟賽貝小編一樣,有時(shí)候在路上也會(huì)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(gè)基站的三個(gè)天線覆蓋一個(gè)圓),被“照射”到的區(qū)域就有信號(hào)。

  因?yàn)椤罢丈涞墓饩€”是均勻的,但是區(qū)域內(nèi)的設(shè)備的分布并不均勻,就會(huì)造成我們上面所說(shuō)的浪費(fèi),所以我們發(fā)明了“多入多出”技術(shù)。

  通過(guò)PatentCloud檢索相關(guān)專(zhuān)利信息,我們可以找到下面這個(gè)華為的專(zhuān)利。

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  目前主流的是“4T(Transit)4R(Receive)”,也就是在一個(gè)天線上,我們用4個(gè)“聚光燈”發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在5G時(shí)代,這一技術(shù)將推進(jìn)到“8T8R”,而我國(guó)的華為目前已經(jīng)可以做到“64T64R”,領(lǐng)跑業(yè)界。


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