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5G时代,你的手机是怎么上网的?

  今年将会是5G商用的元年,这也意味着从今年下半年开始,消费者就能够从市面上陆续看到支持5G网络的手机了,相比4G网络,5G在速度方面有了质的飞跃,数据传输速度甚至能够实现百倍的提升。在了解了5G手机的优势之后,你是否知道在5G时代,你的手机是怎么上网的呢?今天我们就来一起了解下5G上网的那些事儿。

  发现5G的高速通道

  无论是4G还是5G时代,平时我们上网时都是将服务器的数据经过基站的天线转换为电磁波进行发送,当我们的手机收到这些数据信号后,会通过手机内置的调制解调器进行转换,从而将信号数据转换为二进制的数据进行存储,再经过手机内部的CPU进行数据处理,从而将网上的内容转换为图片、视频等信息在手机上浏览。

  而5G的速度之所以比4G有了质的变化,原因就在于基站发送电磁波到你手机收到信号的这段过程进行了改变,采用了与以往不同的技术。

  数据的传输需要依靠频谱,但是随着数代通信技术的更,30Ghz以下的频谱资源基本上已经被运营商、广播、电视等机构所占用,已经没有足够的频谱分配给5G网络使用。目前的频谱资源就好比早高峰的道路,基本处于饱和状态,5G网络要想顺利的使用,就需要开辟新的道路。

  毫米波就是5G网络选择的新道路,在此前的30年时间中,毫米波一直未曾被通信领域采用,也正是因此,毫米波频段拥有广阔的带宽资源,成为5G网络的高速公路。此前我们接触到的2G网络,带宽只有200kHz,而到了3G网络时代,带宽达到了5MHz,在4G时代,带宽达到了20MHz,5G时代则高达1GHz以上。

  之所以毫米波一直未曾使用,一方面是因为此前消费者对于带宽的需求并不高,现有资源就已经能够满足;另一方面就是毫米波的成本要比现有的频谱资源更高,需要大量的资金投入;最后就是技术不够成熟,难以被广泛的应用。

  在过去的很长一段时间内,毫米波都是被航空航天、雷达、遥感等领域所使用,没有被用于民用的通信领域。5GNR(新空口)就是第一代使用毫米波天线的无线通信系统,能够充分的利用毫米波海量的带宽,实现更快的网络传输速度。

  利用毫米波的优势

  通常电波的频率越高,数据传输的速度越快,单位时间内的传输信息就更多,带给用户的直接感受就是网速的提升。毫米波属于极高频的频段,速度快将会是普通用户对于5G最直观的的感受。此外,由于毫米波频段基本没有什么干扰源,因此毫米波信道也会非常稳定,基本与有线光线的传输质量相媲美。

  此外,毫米波的另一个优势就是波束窄,所谓波束,可以简单的理解为无线信号的传输方向,波束更窄,也意味着信号的传输方向能够聚焦,能够降低功耗,减少资源的浪费。

  针对毫米波波束窄的特性,5G时代就需要使用新的信号发射技术。目前的的基站是全向发射,能够将信号大范围的发送到覆盖的全部角落。就好像是屋里的灯光一样,打开灯,整间屋子都是亮的。

  这样虽然能够保证大范围的信号覆盖,但是却有耗能大,资源浪费的问题,因为并不是所有范围都需要信号的覆盖。因此,在5G时代,信号天线使用的是波束成形的技术,将毫米波聚拢到一起,形成一个定向的波束,就像是激光笔,指向性更强。

  与波束成形配合的还有波束导向技术及波束追踪技术,信号发出的波束能够跟随用户的移动作出相应的方向调整,当信号被遮挡后,能够自动的切换其他信号基站发送的波束,保证手机信号的稳定。以往在信号覆盖差的区域,我们经常调侃的“移动移不动、联通联不通”的情况将不复存在。

▲图片来自网络

  因为毫米波的频率高、波长短,因此能够将天线尺寸做的很小,因此未来一个路灯或者是一个广告牌等,都可以加入信号基站。而以往,我们经常会看到由于部分民众对通信基站会造成辐射危害而与运营商起冲突的新闻。而在5G时代,由于可以更方便地部署基站,这一状况也会得到很大程度的改善。

▲图片来自网络

  此外,室内也可以部署5G基站,在商场、体育场等人流量高的地方,部署5G基站就可以保证通信的正常。总的来说,5G基站的部署相比以往更方便、更灵活,如此一来5G的信号覆盖非但不会比4G差,甚至会更胜一筹。

  至于一些普通用户担心的信号辐射问题,也完全不用担心,一方面小基站与现在的大型基站相比本身能耗就降低了非常多。此外,毫米波属于非电离辐射范畴,以目前的科学认知来看,并非发现对身体的不良影响,因此反而更加安全。

  从基站端,通过密集的天线阵列,能够实现多根天线的发送,那么到了设备端,又该怎么接受这些信号呢?这就需要解决接收端的问题,那就是大规模的MIMO(多进多出),能够实现多根天线的发送与接收。目前手机可实现2天线、4天线甚至8天线的MIMO,但是到了5G时代,则升级到了64/128以及256个,不但设计水平方向,垂直方向也能够接受,形成了全空间的覆盖。

  让毫米波成为“现实”

  前面讲了很多毫米波的优势,但是我们该如何将毫米波的技术运用到日常生活当中呢?这就需要依靠产业上游厂商针对毫米波进行技术的研发投入,目前来看,高通无疑是走在行业前端的,原因在于高通目前不仅有5G的调制解调器,同时也推出了毫米波天线模组。

  实际上,早在2016年,高通就率先推出了首款支持28GHz毫米波的调制解调器芯片骁龙X50,目前这也是首批5G手机所采用的5G芯片之一。骁龙X50的出现让用户能够在今年5G商用之后即可买到支持5G网络的手机。

  在2018年,高通推出了毫米波天线模块QTM052,它的尺寸非常小,这样就可以将信号发射端的天线轻易组建成一个天线阵列。此外,高通QTM052 毫米波天线模块因为体积小巧,也能够放置在手机中,通过2X2 MIMO技术,实现双向发送与接收,提升手机的信号强度。

  而在今年的MWC19期间,高通推出了第二代的5G移动终端解决方案,包含了全新的QTM525 5G毫米波天线模组以及高通骁龙X55 5G调制解调器。新的方案除了加强天线性能外,还增加了对更多频段的支持,意味着对于5G网络的支持更全面。

  第二代的QTM525 5G毫米波天线模组支持26GHz、28GHz、39GHz毫米波频段,也是目前主流国家的5G毫米波频段,因此未来采用QTM525 5G毫米波天线模组的手机也能够像现在的全网通手机一样,无论身在何地,都能够顺利的接入网络。

  而且,QTM525 5G毫米波天线模组体积进一步的减小,甚至能够放入厚度不足8mm的手机当中,让5G手机在设计上有更大的优化空间。

  总结

  对于用户来说,大家最关心的还是网络覆盖的问题。在5G发展初期,5G网络覆盖不到的地方,是不是就不能上网了呢?显然,大家多虑了。对此,高通已经有了一整套的解决方案,实现了2/3/4/5G网络的无缝衔接,即便是在5G网络发展初期,也不用担心网络覆盖问题。

  更低的延迟、更高的速度、更稳定的连接,这就是5G。在2018年1月,高通推出了5G领航计划,目前已经有超过20家运营商和终端厂商参与,并且已经有超过30款的5G手机正在研发当中,依托于高通的5G解决方案,5G时代将会在今年顺利到来,而采用第二代5G方案的设备最快也将会在今年年底前亮相。未来,已来,也值得大家期待。

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