5G背后的專利技術(shù)和通信原理分析

2018年11月29日，中國(guó)首個(gè)跨省5G視頻通話在上海、蘇州、杭州、合肥四城實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

“G”代表“generation”，5G網(wǎng)絡(luò)即是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單來說，1G時(shí)我們用手機(jī)打電話，2G時(shí)我們能互發(fā)短信、看文字信息，3G時(shí)上網(wǎng)看圖片，而4G時(shí)我們看視頻和直播，從1G到4G，不僅信號(hào)越來越好，安全性越來越高，上網(wǎng)也越來越快了。

小小的1G之差，將顛覆我們的網(wǎng)上沖浪生活，給我們帶來三大改變。

1.下載速度是當(dāng)前4G上網(wǎng)速率的10倍，將達(dá)到10GB/秒，高清不是夢(mèng)。

2.延時(shí)也有了質(zhì)的飛躍，理論延時(shí)1ms，是4G延時(shí)的幾十分之一，喜歡玩游戲的網(wǎng)友們有福了。

3.支持更多的設(shè)備的同時(shí)上網(wǎng)，可以連接的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量理論值將達(dá)到百萬級(jí)別，是4G的十倍以上，在人潮擁擠的車站和大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，也不用擔(dān)心人太多上不了網(wǎng)。

第一代移動(dòng)通信技術(shù)時(shí)代，也就是1G時(shí)代，我們還在用大哥大，那時(shí)候還談不上上網(wǎng)，也沒有短信，拿起電話就是打。

來到2G時(shí)代，那是我們的直板機(jī)時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)是霸主。短信成為交流的“時(shí)髦”方式，一條短信一毛錢在那個(gè)時(shí)代也算不上便宜，得省著點(diǎn)用。手機(jī)的上網(wǎng)功能也有了，但是30m/月的標(biāo)配流量讓我們加載個(gè)圖片都膽戰(zhàn)心驚，也就看看小說比較讓人安心。

3G時(shí)代的崛起，伴隨著智能機(jī)的出現(xiàn)，大屏幕給了我們觀賞高清大圖的機(jī)會(huì)，也讓攝像成了手機(jī)配置中不可忽視的一部分，這是圖片的時(shí)代。中國(guó)聯(lián)通抓住了這次機(jī)會(huì)，成功上位。但是來得快，去得也快，很快我們迎來了4G。

當(dāng)下的4G時(shí)代，是視頻的時(shí)代，無論是隨時(shí)隨地煲劇還是刷抖音，都無比暢快。網(wǎng)速的提升讓手機(jī)在我們手上黏得更牢了，也讓手機(jī)在生活中的重要性進(jìn)一步得以凸顯，4G時(shí)代讓中國(guó)移動(dòng)再次引領(lǐng)潮流。

每一次移動(dòng)通信技術(shù)的迭代，都顛覆了我們的生活，新的設(shè)備被開發(fā)出來，人們有了看世界的新方式，以及新的生活方式。

說到5G，我們首先會(huì)關(guān)心哪部手機(jī)設(shè)備率先支持，哪家運(yùn)營(yíng)商率先支持，但是其實(shí)還有一個(gè)東西，如果它不行，前面兩方面都行不了，那就是在背后默默提供支持的——基站。

基站就是我們通過手機(jī)連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，連接到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)之后，我們才能實(shí)現(xiàn)打電話、發(fā)短信和上網(wǎng)。

基站：即公用移動(dòng)通信基站是無線電臺(tái)站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺(tái)。

基站的覆蓋范圍通常是以基站為圓心的一個(gè)圓，這個(gè)圓覆蓋到地方，手機(jī)才會(huì)有信號(hào)，離基站越近，信號(hào)就越好，上網(wǎng)速度就越快，通話就越清楚，反之就是我們?nèi)粘Ｋf的信號(hào)不好。

但是這里有一個(gè)問題，那就是通常在一個(gè)基站覆蓋的圓里，手機(jī)分布是不均勻的，手機(jī)扎堆的后果就是大家都變得信號(hào)不好了，而那些沒人的地方卻信號(hào)很好。為了解決這個(gè)問題，在5G時(shí)代，人們做了很多的技術(shù)創(chuàng)新。

1Massive-MIMO大容量多入多出技術(shù)

目前我們的運(yùn)營(yíng)商基站上的天線，是長(zhǎng)這樣的：

你是不是跟賽貝小編一樣，有時(shí)候在路上也會(huì)偶遇它們，但是卻不知道它們是啥?這些天線，我們可以理解成他們是像探照燈一樣的東西，射出去的光覆蓋120度角的扇面(每個(gè)基站的三個(gè)天線覆蓋一個(gè)圓)，被“照射”到的區(qū)域就有信號(hào)。

因?yàn)椤罢丈涞墓饩€”是均勻的，但是區(qū)域內(nèi)的設(shè)備的分布并不均勻，就會(huì)造成我們上面所說的浪費(fèi)，所以我們發(fā)明了“多入多出”技術(shù)。

通過PatentCloud檢索相關(guān)專利信息，我們可以找到下面這個(gè)華為的專利。

目前主流的是“4T(Transit)4R(Receive)”，也就是在一個(gè)天線上，我們用4個(gè)“聚光燈”發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在5G時(shí)代，這一技術(shù)將推進(jìn)到“8T8R”，而我國(guó)的華為目前已經(jīng)可以做到“64T64R”，領(lǐng)跑業(yè)界。

2上下行解耦技術(shù)

5G應(yīng)用的主流頻譜是3GHz-6GHz，這個(gè)波段也被業(yè)界稱為黃金波段。

為什么是黃金波段呢?因?yàn)檫@個(gè)波段頻率很高，頻率高傳遞的信息量就大，然而頻率高也有缺點(diǎn)，頻率越高，意味著傳遞距離就越短，還容易被阻擋，衰減的非常厲害。

簡(jiǎn)單來說，就是你家買了個(gè)超厲害的路由器，它的速度非?？欤悄闵晕㈦x它遠(yuǎn)點(diǎn)就沒信號(hào)，而且壓根不穿墻，那可真是鬧心。

當(dāng)然啦，工程師可能會(huì)跟你說：“解決方法也不是沒有，為了享受極速網(wǎng)上沖浪的快感，你可以多買幾個(gè)，家里每個(gè)角落放一個(gè)……”你一錘子把科學(xué)家錘暈：“你腦殼里是漿糊嗎?家里又不是有礦!”

這時(shí)候，華為提出了“上下行解耦”的解決方案。這個(gè)方案可以簡(jiǎn)單理解為“下載用5G，上傳用4G”。下載的時(shí)候基站通過加大功率，增強(qiáng)5G頻段的傳輸距離和穿墻能力，上傳的時(shí)候就用4G頻段，畢竟在實(shí)際的使用中，下載用的流量可比上傳多多了。

我們同樣可以通過PatentCloud檢索到相關(guān)專利信息。

正是因?yàn)橛猩厦孢@樣的基站相關(guān)技術(shù)的突破，5G才能順利落地。

在我們沉迷4G網(wǎng)絡(luò)無法自拔的時(shí)候，5G已經(jīng)悄悄到來了。工信部完成了5G的組網(wǎng)測(cè)試，準(zhǔn)備發(fā)布5G的頻譜牌照。國(guó)內(nèi)的移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商，也是悄咪咪在北京、杭州、深圳這三個(gè)城市建造了不少的5G實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)。

5G時(shí)代哪家運(yùn)營(yíng)商跑得快?中國(guó)移動(dòng)不愿意重蹈3G時(shí)代被聯(lián)通搶跑的覆轍，早早就做好了備戰(zhàn)準(zhǔn)備。最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年10月底，中國(guó)移動(dòng)已圍繞5G技術(shù)提交發(fā)明專利申請(qǐng)近1000件，是目前全球運(yùn)營(yíng)商中的領(lǐng)跑選手。

中國(guó)移動(dòng)本身就是個(gè)專利大戶，今年來更是不斷加大國(guó)內(nèi)外專利布局的力度。目前已累計(jì)提交國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)16000余件、國(guó)際專利申請(qǐng)500件，獲得國(guó)內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)5260余件、國(guó)際專利授權(quán)220余件。手握這么多專利，中國(guó)移動(dòng)在5G時(shí)代繼續(xù)領(lǐng)跑的可能性自然很高。

設(shè)備方面，英特爾近期表示旗下第一款5G商用芯片將早于預(yù)期時(shí)間投產(chǎn)，這意味著蘋果iPhone以及其他智能手機(jī)有望提前在新設(shè)備上測(cè)試芯片。很有可能明年九月iPhone發(fā)布新機(jī)的時(shí)候5G就成為新的亮點(diǎn)了。

每一次移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步，都帶動(dòng)我們的生活發(fā)生翻天覆地的變化，希望以上這些內(nèi)容，能夠幫你進(jìn)一步了解即將到來的5G時(shí)代。