浅谈5g技术.docx

浅谈5G技术互联网改变了世界,移动互联网重新塑造了生活,“在家不能没有网络,出门不能忘带手机”已成为很多人的共同感受。人们对动互联网的要求是更高速、更便捷、更强大、更便宜,需求的“更”是没有止境的,这促使着移动互联网技术突飞猛进,技术体制的更新换代也随之越来越快。很多用户刚刚踏入4G的门槛,5G时代很快就要来到了。5G该会有什么样的技术?很多专家都有过预测,但能让外行人能看懂的文章一篇都没有,毕竟通信专业的门槛较高,特别是对未来技术的演进问题更难以科普,这篇文章的写法很特别,初中生水平就能看懂,通篇只需要您懂一个公式【光速=频率×波长】。一、绪论1、双驼峰规律一项新技术概念出现后,在业界会出现一个研究讨论的高潮,这是第一个驼峰。相关的学术论文会产为热点,成堆的博士硕士依托这项新技术完成了毕业论文,虽然很热闹,但这仅仅局限在学术研讨层面上,而在具体的技术实现方面还存在着很多问题,或者因成本原因而根本无法量产。研究讨论高潮逐渐降温,这是第一个驼峰的下落期,接下来是低调务实的技术攻关,这个平台期可能几年也可能一二十年,当技术问题都解决后,就会迎来商家量产和投入市场的热潮,这就是第二个驼峰。按照国际电信联盟关于2020年的规划,5年后就要全面进入5G了,而到现在核心技术体系还没有确立。回顾3G技术发展史,国际电信联盟于1998年6月30日接收了3G技术提案,并迎来了第一个驼峰期,直到2009年1月7日,工业和信息化部正式发放了三张3G牌照,这才进入到第二个驼峰,平台期持续了11年,特别是三张牌照之一的TD-SCDMA,直到2013年才真正成熟,平台期长达15年,可刚成熟4G时代就来临了。按照“双驼峰规律”,5年后将在全球推广使用的技术,应在2010年左右就迎来第一个驼峰,而不会在2020前的两三年横空出世,然后迅速被国际电信联盟确定为全球的5G标准,这违反了一般的技术发展规律,不太可能成真。2、通信技术的极限通信技术可以用八个字概括,那就是调制、解调、编码、解码,这些技术发展到现在,已经普遍到了平台期,例如编码的效率已经接近了极限,内部挖潜增效的余地越来越小,有些业界大牛甚至觉得通信已经没啥搞头了,转行去了医疗设备行业,把其扎实的通信功底用在了高精尖医疗电子设备研发方面,以追求更有希望的未来。您可能会有疑问:科学技术越来越强,为什么不能把极限突破了呢?其实通信技术的极限并不是技术工艺方面的限制,而是建立在严谨数学基础上的推论,在可以遇见的未来是基本不可能突破的。根据技术发展的“双驼峰规律”和通信技术发展的现状,不大可能会在未来几年里横空出世个令人惊异的新技术,5G技术应是现有技术的新组合,是4G技术的再演进。为什么要有个“再”字?因为4GLTE的后三个字母就是长期演进的意思,5G应是在4G基础上的再演进。二、5G关键技术1、增加带宽是关键5G最显著的特点是高速,按规划速率会高达10~50Gbps,人均月流量大约有36TB,如此高的速率该靠什么资源来支撑呢?必须要靠更大的带宽!带宽用字母B来表示,它就好比是道路宽度,最大速率用C来表示,它就好比是道路的最大车流量。显然易见,4车道的最大车流量是2车道的2倍,8车道的是2车道的4倍,这非常好理解。增加车道数是提高最大车流量最直接有效的方法,同样地,提高速率的最直接有效的方法就是增加带宽。我依然记得读研究生时,老师在讲到带宽时掷地有声地说“你们给我记住:高速就是宽带,宽带就是高速!”。人们对通信速率要求越来越高,迫使着信道的带宽就越来越宽,几根电话线的带宽不够,那就增加到几百根,几百根不够就换成同轴电缆,电缆带宽不够就换成光纤,有线通信的带宽就是这样一代代地递增着。而手机通信使用的是无线信道,那它的带宽是如何增加的呢?核心方法就是采用更高的频段。上过初中的都知道【光速=频率×波长】这个公式,知道这个公式就能看懂上面这个表格了,频率与波长成反比,两者之积等于光速,即30万公里/秒。请看表格中两个黄色块的数据,数值都是3~30,但单位不同,甚低频段的整个带宽是27kHz,超高频段的整个带宽是27GHz,后者是前者的100万倍!由此可见,频段越高且带宽越大,这点非常好理解,好比是低保户和大富豪都拿出全部的财产,后者会比前者多得多。所以关系就来了:5G时代若想更高速,就得使用更大的带宽,而要取得更大的带宽,就得使用更高的频段。4G之前使用是特高频段,5G就得往超高频甚至更高的频段发展了。根据国际电信联盟的专家预测,将来有可能使用30GHz~60GHz的频段,俄罗斯专家甚至提出了80GHz的方案。30GHz以上的频段,比上表中最后一项的超高频还要高,其波长自然要比厘米段更短,那就是更短的毫米波,因此毫米波就顺理成章地成为了5G的一项关键技术。2、毫米波技术电波传播的特性很有趣,频率越高(即波长越短)的