好大一個波。。。

大家都知道，電波和光波都屬于電磁波。。。

電磁波的頻率資源有限，根據不同的頻率特性，有不同的用途。。。

我們目前主要使用電波進行通信。。。

電波屬于電磁波的一種，它的頻率資源也是有限的。。。

▼不同頻率電波的用途

大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。。。隨著1G、2G、3G、4G的發展，使用的頻率是越來越高的。。。

因為頻率越高，速度越快，車道（頻段）越寬。。。

5G的頻段具體是多少呢？

上個月，我們國家工信部下發通知，明確了我國的5G初始中頻頻段：

3.3-3.6GHz、4.8-5GHz兩個頻段

同時，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高頻頻段正在征集意見。

目前，國際上主要使用28GHz進行試驗（這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）。

如果按28GHz來算，根據前文我們提到的公式：

好啦，這個就是5G的第一個技術特點——

毫米波

繼續，繼續。。。

既然，頻率高這么好，你一定會問：“為什么以前我們不用高頻率呢？”

原因很簡單——不是不想用。。。是用不起。。。

電磁波的一個顯著特點：頻率越高（波長越短），就越趨近于直線傳播（繞射能力越差）。。。

而且，頻率越高，傳播過程中的衰減也越大。。。

你看激光筆（波長635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過不去了。。。

再看衛星通信和GPS導航（波長1cm左右），如果有遮擋物，就沒信號了吧。。。

而且，衛星那口大鍋，必須校準瞄著衛星的方向。。。稍微歪一點，都會有影響。。。

如果5G用高頻段，那么它最大的問題，就是覆蓋能力會大幅減弱。

覆蓋同一個區域，需要的基站數量將大大超過4G。

這就是為什么這些年，電信、移動、聯通為了低頻段而爭得頭破血流。。。

所以，基于以上原因。。。

在高頻率的前提下，為了減輕覆蓋方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路。。。

首先，是微基站。

微基站

基站有兩種，微基站和宏基站。看名字就知道，微基站很小，宏基站很大！

以前都是大的基站，建一個覆蓋一大片

以后更多的將是微基站，到處都裝，隨處可見。

▼微基站看上去是不是很酷炫？

微基站的造型有很多種，靈活地與周圍的環境相融合（偽裝），不會讓用戶在心理上產生不適。。。

基站越小巧，數量越多，覆蓋就越好，速度就越快。。。

天線去哪了？

大家有沒有發現，以前大哥大都有很長的天線，早期的手機也有突出來的小天線，為什么后來我們就看不到帶天線的手機了？

主要的原因是——天線變小了。。。

根據天線特性，天線長度應與波長成正比，大約在1/10~1/4之間。

頻率越高，波長越短，天線也就跟著變短啦！

毫米波，天線也變成毫米級。。。

這就意味著，天線完全可以塞進手機的里面，甚至可以塞很多根。。。

這就是5G的第三大殺手锏——

Ｍassive MIMO

MIMO就是“多進多出”（Multiple-Input Multiple-Output），多根天線發送，多根天線接收。

在LTE時代就已經有MIMO了，5G繼續發揚光大，變成了加強版的MassiveMIMO（Massive：大規模的，大量的）。

手機都能塞好多根，基站就更不用說了。。。

以前的基站，天線就那么幾根，5G時代，就不是按根來算了，是按“陣”。。。“天線陣列”。。。

▼天線多得排成陣了。。。一眼看去一大片的節奏。。。

不過，天線之間的距離也不能太近。

因為天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上。

不要問我為什么，去問科學家。。。

你是直的？還是彎的？

大家都見過燈泡發光吧？

其實，基站發射信號的時候，就有點像燈泡發光。

信號是向四周發射的，對于光，當然是照亮整個房間，如果只是想照亮某個區域或物體，那么，大部分的光都浪費了。。。

基站也是一樣，大量的能量和資源都浪費了。

我們能不能找到一只無形的手，把散開的光束縛起來呢？

答案是：可以。

這就是——

波束賦形

波束賦形：

在基站上布設天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，并指向它所提供服務的手機，而且能跟據手機的移動而轉變方向。

這種空間復用技術，由全向的信號覆蓋變為了精準指向性服務，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路，極大地提高基站的服務容量。

直的都能掰成彎的。。。還有什么是通信磚家干不出來的？

在目前的通信網絡中，即使是兩個人面對面撥打對方的手機（或手機對傳照片），信號都是通過基站進行中轉的，包括控制信令和數據包。。。

而在5G時代，這種情況就不一定了。。。

5G的第五大特點——D2D，也就是Device to Device。

Ｄ２Ｄ

5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進行通信，他們的數據將不再通過基站轉發，而是直接手機到手機。。。

這樣，就節約了大量的空中資源，也減輕了基站的壓力。

不過，如果你覺得這樣就不用付錢，那你就圖樣圖森破了。。。

控制消息還是要從基站走的，而且用著頻譜資源，運營商爸爸怎么可能放過你。。。