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天线去哪了?
大家有没有发现,以前大哥大都有很长的天线,早期的手机也有突出来的小天线,为什么现在我们的手机都没有天线了?
其实,我们并不是不需要天线,而是我们的天线变小了。根据天线特性,天线长度应与波长成正比,大约在 1/10~1/4 之间。
随着时间变化,我们手机的通信频率越来越高,波长越来越短,天线也就跟着变短啦!毫米波通信,天线也变成毫米级。。。这就意味着,天线完全可以塞进手机的里面,甚至可以塞很多根。。。这就是 5G 的第三大杀手锏——
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Massive MIMO
(多天线技术)
MIMO 就是“多进多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天线发送,多根天线接收。在 LTE 时代,我们就已经有 MIMO 了,但是天线数量并不算多,只能说是初级版的 MIMO。到了 5G 时代,继续把 MIMO 技术发扬光大,现在变成了加强版的 Massive MIMO(Massive:大规模的,大量的)。
手机里面都能塞好多根天线,基站就更不用说了。以前的基站,天线就那么几根:
5G 时代,天线数量不是按根来算了,是按“阵”。。。“天线阵列”。。。一眼看去,要得密集恐惧症的节奏。。。
不过,天线之间的距离也不能太近。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。
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你是直的?还是弯的?
大家都见过灯泡发光吧?
其实,基站发射信号的时候,就有点像灯泡发光。信号是向四周发射的,对于光,当然是照亮整个房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都浪费了。。。
基站也是一样,大量的能量和资源都浪费了。我们能不能找到一只无形的手,把散开的光束缚起来呢?这样既节约了能量,也保证了要照亮的区域有足够的光。答案是:可以。这就是——波 束 赋 形
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波束赋形
在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。
直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的?
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别收我钱,行不行?
在目前的移动通信网络中,即使是两个人面对面拨打对方的手机(或手机对传照片),信号都是通过基站进行中转的,包括控制信令和数据包。。。而在 5G 时代,这种情况就不一定了。5G 的第五大特点——D2D,也就是 Device to Device(设备到设备)。
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D2D
5G 时代,同一基站下的两个用户,如果互相进行通信,他们的数据将不再通过基站转发,而是直接手机到手机。。。
这样,就节约了大量的空中资源,也减轻了基站的压力。不过,如果你觉得这样就不用付钱,那你就图样图森破了。控制消息还是要从基站走的,你用着频谱资源,运营商爸爸怎么可能放过你。。。
后记
相信大家通过本文,对 5G 和她背后的通信知识已经有了深刻的理解。而这一切,都只是源于一个小学生都能看懂的数学公式。不是么?通信技术并不神秘,5G 作为通信技术皇冠上最耀眼的宝石,也不是什么遥不可及的创新革命技术,它更多是对现有通信技术的演进。正如一位高人所说——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。如何在科学原理的范畴内,进一步发掘通信的潜力,是通信行业众多奋斗者们孜孜不倦的追求。好啦,今天就到这里吧。
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