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深度解析5G背后的专利技术和通信原理

出处:OFweek光通讯 发布于:2018-12-27 13:33:24 | 275 次阅读

  2018年11月29日,中国首个跨省5G视频通话在上海、苏州、杭州、合肥四城实现互联。
  “G”代表“generation”,5G网络即是第五代移动通信网络。简单来说,1G时我们用手机打电话,2G时我们能互发短信、看文字信息,3G时上网看图片,而4G时我们看视频和直播,从1G到4G,不仅信号越来越好,安全性越来越高,上网也越来越快了。
  小小的1G之差,将颠覆我们的网上冲浪生活,给我们带来三大改变。
  1.下载速度是当前4G上网速率的10倍,将达到10GB/秒,高清不是梦。
  2.延时也有了质的飞跃,理论延时1ms,是4G延时的几十分之一,喜欢玩游戏的网友们有福了。
  3.支持更多的设备的同时上网,可以连接的物联网终端数量理论值将达到百万级别,是4G的十倍以上,在人潮拥挤的车站和大型活动现场,也不用担心人太多上不了网。
  第一代移动通信技术时代,也就是1G时代,我们还在用大哥大,那时候还谈不上上网,也没有短信,拿起电话就是打。
  来到2G时代,那是我们的直板机时代,中国移动是霸主。短信成为交流的“时髦”方式,一条短信一毛钱在那个时代也算不上便宜,得省着点用。手机的上网功能也有了,但是30m/月的标配流量让我们加载个图片都胆战心惊,也就看看小说比较让人安心。
  3G时代的崛起,伴随着智能机的出现,大屏幕给了我们观赏高清大图的机会,也让摄像成了手机配置中不可忽视的一部分,这是图片的时代。中国联通抓住了这次机会,成功上位。但是来得快,去得也快,很快我们迎来了4G。
  当下的4G时代,是视频的时代,无论是随时随地煲剧还是刷抖音,都无比畅快。网速的提升让手机在我们手上黏得更牢了,也让手机在生活中的重要性进一步得以凸显,4G时代让中国移动再次引领潮流。
  每一次移动通信技术的迭代,都颠覆了我们的生活,新的设备被开发出来,人们有了看世界的新方式,以及新的生活方式。
  说到5G,我们首先会关心哪部手机设备率先支持,哪家运营商率先支持,但是其实还有一个东西,如果它不行,前面两方面都行不了,那就是在背后默默提供支持的——基站。
  基站就是我们通过手机连接到运营商网络的设备,连接到运营商的网络之后,我们才能实现打电话、发短信和上网。
  基站:即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式,是指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
  基站的覆盖范围通常是以基站为圆心的一个圆,这个圆覆盖到地方,手机才会有信号,离基站越近,信号就越好,上网速度就越快,通话就越清楚,反之就是我们日常所说的信号不好。
  但是这里有一个问题,那就是通常在一个基站覆盖的圆里,手机分布是不均匀的,手机扎堆的后果就是大家都变得信号不好了,而那些没人的地方却信号很好。为了解决这个问题,在5G时代,人们做了很多的技术创新。
  Massive-MIMO大容量多入多出技术
  目前我们的运营商基站上的天线,是长这样的:
 

  你是不是跟赛贝小编一样,有时候在路上也会偶遇它们,但是却不知道它们是啥?这些天线,我们可以理解成他们是像探照灯一样的东西,射出去的光覆盖120度角的扇面(每个基站的三个天线覆盖一个圆),被“照射”到的区域就有信号。
  因为“照射的光线”是均匀的,但是区域内的设备的分布并不均匀,就会造成我们上面所说的浪费,所以我们发明了“多入多出”技术。
  通过PatentCloud检索相关专利信息,我们可以找到下面这个华为的专利。
  

  深度解析5G背后的专利技术和通信原理
  目前主流的是“4T(Transit)4R(Receive)”,也就是在一个天线上,我们用4个“聚光灯”发送和接收数据。在5G时代,这一技术将推进到“8T8R”,而我国的华为目前已经可以做到“64T64R”,领跑业界。
  上下行解耦技术
  5G应用的主流频谱是3GHz-6GHz,这个波段也被业界称为黄金波段。
  为什么是黄金波段呢?因为这个波段频率很高,频率高传递的信息量就大,然而频率高也有缺点,频率越高,意味着传递距离就越短,还容易被阻挡,衰减的非常厉害。
  简单来说,就是你家买了个超厉害的路由器,它的速度非常快,但是你稍微离它远点就没信号,而且压根不穿墙,那可真是闹心。
  当然啦,工程师可能会跟你说:“解决方法也不是没有,为了享受极速网上冲浪的快感,你可以多买几个,家里每个角落放一个……”你一锤子把科学家锤晕:“你脑壳里是浆糊吗?家里又不是有矿!”
  这时候,华为提出了“上下行解耦”的解决方案。这个方案可以简单理解为“下载用5G,上传用4G”。下载的时候基站通过加大功率,增强5G频段的传输距离和穿墙能力,上传的时候就用4G频段,毕竟在实际的使用中,下载用的流量可比上传多多了。
  我们同样可以通过PatentCloud检索到相关专利信息。
 

  正是因为有上面这样的基站相关技术的突破,5G才能顺利落地。
  在我们沉迷4G网络无法自拔的时候,5G已经悄悄到来了。工信部完成了5G的组网测试,准备发布5G的频谱牌照。国内的移动、联通、电信三大运营商,也是悄咪咪在北京、杭州、深圳这三个城市建造了不少的5G实验站点。
  5G时代哪家运营商跑得快?中国移动不愿意重蹈3G时代被联通抢跑的覆辙,早早就做好了备战准备。最新数据显示,截至今年10月底,中国移动已围绕5G技术提交发明专利申请近1000件,是目前全球运营商中的领跑选手。
  中国移动本身就是个专利大户,今年来更是不断加大国内外专利布局的力度。目前已累计提交国内专利申请16000余件、国际专利申请500件,获得国内发明专利授权5260余件、国际专利授权220余件。手握这么多专利,中国移动在5G时代继续领跑的可能性自然很高。
  设备方面,英特尔近期表示旗下第一款5G商用芯片将早于预期时间投产,这意味着苹果iPhone以及其他智能手机有望提前在新设备上测试芯片。很有可能明年九月iPhone发布新机的时候5G就成为新的亮点了。
  每一次移动通信网络的进步,都带动我们的生活发生翻天覆地的变化,希望以上这些内容,能够帮你进一步了解即将到来的5G时代。
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