5G的科普

 

5G的科普

1. 通信起源公式

 

 

 

2. 5G在有线与无线的应用

1. 主要在无线上的突破

2. 因为有线也就是(电缆，光纤，双绞线)这些传输介质，特别是光纤，以及完全达到我们平时通信所需求的速率

3. 那么瓶颈在哪？短板就在于 手机与基站之间的信号传输，也就是无线上的瓶颈。

4. 目前主流的移动通信标准，是4G LTE，理论速率只有150Mbps（不包括载波聚合）。这个和有线是完全没办法相比的。

5. 如下图:

 

3. 5G的频率

图1为各种波的频率范围

 

图2为各频谱段的波长与名称，以及用途

1. 随着1G、2G、3G、4G的发展，使用的电波频率是越来越高的。

2. 这主要是因为，频率越高，能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富，能实现的传输速率就越高。

3. 第二句话怎么理解：

   首先,我们先说明什么是信息.信息,在现代技术的条件下,我们可以很确定的假设,它是一种数字信息,对它的衡量用比特来进行.你所说的信息量大,也可以说是每秒钟可以传输、承载的比特数目更多. 在数字调制方式中,FSK、PSK、MSK是三种最基本的方式,用2FSK为例说明.要准确地识别其中一个载波的存在,现代技术至少需要接收三个周期的波形,因此,假设载波频率为3M,那么最快可能的传输速度为每秒1M比特.但是如果载波频率上升到3G,那么理论上的最大传输速度可以为每秒1G比特.所以,我们可以说,频率越高,则传输,承载的信息量越大. 这个原则,对于PSK、MSK同样成立.

4. 目前5G所使用的两种频谱，以第二种为准，目前测试的商用频率为28GHZ

4. 电磁波传输的特性

1. 从公式 光速c = 波长*频率 可知 ，频率越高，波长越短，波长越短，越趋近于直线传播，也就是被挡住就无法绕过去(绕射能力差), 所以在传输介质中衰减的快。

   如图：

 

2. 从第一句看出，高频率会导致传输距离缩减，那么基站覆盖的范围变小了，信号就会弱。

   也就说明需要的基站数量会大大增加，如图:

   

3. 所以5G的出现必定会导致成本的增加，代价的提高，所以出现了微基站。

   如图：传统基站与微基站的对比

   

   

   

5.关于多个微基站与单个传统基站的辐射对比

有人担心：多个微基站会对人体的辐射比单个基站更大，危害高

 

微基站的功率会变小，辐射也会变小，而且覆盖的范围让附近的人受益高，从图可知，传统基站的信号覆盖

不均匀。

6. Massive MIMO

Massive版的MIMO技术（Multiple-Input Multiple-Output）天线的多进多出技术

多进多处和同一信道的冲突碰撞有关系，就跟路由器上的天线数量一个道理。

6.1 高频段对天线的影响

由于频道越高，波长越短，所以天线也越短。换算公式如图:

 

所以现在的智能手机天线以及可以嵌入在手机内部，不用露在外头。而且由于非常短，所以可以放置很多根天线。

这样配合基站的天线阵列堆叠：如图

就可以很好的实现Massive MIMO技术

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。如果距离近了，就会互相干扰，影响信号的收发。

7. 波 束 赋 形

 

灯泡发光：覆盖范围是直线散射出去的，但是有一些地方是没有人的，所以这些电磁波会被浪费掉。

原理:

在基站上架设天线阵列，并通过对射频信号的相位进行控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣就会变得很窄，如图:

8.D2D

Device TO Device (设备到设备)

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但是信令还是会经过基站，所以运营商还是能收到你的钱，毕竟是运营商买的频段，所以收钱是应该的