今年將會是5G商用的元年，這也意味著從今年下半年開始，消費者就能夠從市面上陸續(xù)看到支持5G網(wǎng)絡的手機了，相比4G網(wǎng)絡，5G在速度方面有了質(zhì)的飛躍，數(shù)據(jù)傳輸速度甚至能夠?qū)崿F(xiàn)百倍的提升。在了解了5G手機的優(yōu)勢之后，你是否知道在5G時代，你的手機是怎么上網(wǎng)的呢？今天我們就來一起了解下5G上網(wǎng)的那些事兒。
發(fā)現(xiàn)5G的高速通道
無論是4G還是5G時代，平時我們上網(wǎng)時都是將服務器的數(shù)據(jù)經(jīng)過基站的天線轉換為電磁波進行發(fā)送，當我們的手機收到這些數(shù)據(jù)信號后，會通過手機內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器進行轉換，從而將信號數(shù)據(jù)轉換為二進制的數(shù)據(jù)進行存儲，再經(jīng)過手機內(nèi)部的CPU進行數(shù)據(jù)處理，從而將網(wǎng)上的內(nèi)容轉換為圖片、視頻等信息在手機上瀏覽。
而5G的速度之所以比4G有了質(zhì)的變化，原因就在于基站發(fā)送電磁波到你手機收到信號的這段過程進行了改變，采用了與以往不同的技術。
數(shù)據(jù)的傳輸需要依靠頻譜，但是隨著數(shù)代通信技術的更，30Ghz以下的頻譜資源基本上已經(jīng)被運營商、廣播、電視等機構所占用，已經(jīng)沒有足夠的頻譜分配給5G網(wǎng)絡使用。目前的頻譜資源就好比早高峰的道路，基本處于飽和狀態(tài)，5G網(wǎng)絡要想順利的使用，就需要開辟新的道路。
毫米波就是5G網(wǎng)絡選擇的新道路，在此前的30年時間中，毫米波一直未曾被通信領域采用，也正是因此，毫米波頻段擁有廣闊的帶寬資源，成為5G網(wǎng)絡的高速公路。此前我們接觸到的2G網(wǎng)絡，帶寬只有200kHz，而到了3G網(wǎng)絡時代，帶寬達到了5MHz，在4G時代，帶寬達到了20MHz，5G時代則高達1GHz以上。
之所以毫米波一直未曾使用，一方面是因為此前消費者對于帶寬的需求并不高，現(xiàn)有資源就已經(jīng)能夠滿足；另一方面就是毫米波的成本要比現(xiàn)有的頻譜資源更高，需要大量的資金投入；最后就是技術不夠成熟，難以被廣泛的應用。
在過去的很長一段時間內(nèi)，毫米波都是被航空航天、雷達、遙感等領域所使用，沒有被用于民用的通信領域。5GNR（新空口）就是第一代使用毫米波天線的無線通信系統(tǒng)，能夠充分的利用毫米波海量的帶寬，實現(xiàn)更快的網(wǎng)絡傳輸速度。
利用毫米波的優(yōu)勢
通常電波的頻率越高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣仍娇?，單位時間內(nèi)的傳輸信息就更多，帶給用戶的直接感受就是網(wǎng)速的提升。毫米波屬于極高頻的頻段，速度快將會是普通用戶對于5G最直觀的的感受。此外，由于毫米波頻段基本沒有什么干擾源，因此毫米波信道也會非常穩(wěn)定，基本與有線光線的傳輸質(zhì)量相媲美。
此外，毫米波的另一個優(yōu)勢就是波束窄，所謂波束，可以簡單的理解為無線信號的傳輸方向，波束更窄，也意味著信號的傳輸方向能夠聚焦，能夠降低功耗，減少資源的浪費。
針對毫米波波束窄的特性，5G時代就需要使用新的信號發(fā)射技術。目前的的基站是全向發(fā)射，能夠?qū)⑿盘柎蠓秶陌l(fā)送到覆蓋的全部角落。就好像是屋里的燈光一樣，打開燈，整間屋子都是亮的。
這樣雖然能夠保證大范圍的信號覆蓋，但是卻有耗能大，資源浪費的問題，因為并不是所有范圍都需要信號的覆蓋。因此，在5G時代，信號天線使用的是波束成形的技術，將毫米波聚攏到一起，形成一個定向的波束，就像是激光筆，指向性更強。
與波束成形配合的還有波束導向技術及波束追蹤技術，信號發(fā)出的波束能夠跟隨用戶的移動作出相應的方向調(diào)整，當信號被遮擋后，能夠自動的切換其他信號基站發(fā)送的波束，保證手機信號的穩(wěn)定。以往在信號覆蓋差的區(qū)域，我們經(jīng)常調(diào)侃的“移動移不動、聯(lián)通聯(lián)不通”的情況將不復存在。
▲圖片來自網(wǎng)絡
因為毫米波的頻率高、波長短，因此能夠?qū)⑻炀€尺寸做的很小，因此未來一個路燈或者是一個廣告牌等，都可以加入信號基站。而以往，我們經(jīng)常會看到由于部分民眾對通信基站會造成輻射危害而與運營商起沖突的新聞。而在5G時代，由于可以更方便地部署基站，這一狀況也會得到很大程度的改善。
▲圖片來自網(wǎng)絡
此外，室內(nèi)也可以部署5G基站，在商場、體育場等人流量高的地方，部署5G基站就可以保證通信的正常?？偟膩碚f，5G基站的部署相比以往更方便、更靈活，如此一來5G的信號覆蓋非但不會比4G差，甚至會更勝一籌。
至于一些普通用戶擔心的信號輻射問題，也完全不用擔心，一方面小基站與現(xiàn)在的大型基站相比本身能耗就降低了非常多。此外，毫米波屬于非電離輻射范疇，以目前的科學認知來看，并非發(fā)現(xiàn)對身體的不良影響，因此反而更加安全。
從基站端，通過密集的天線陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)多根天線的發(fā)送，那么到了設備端，又該怎么接受這些信號呢？這就需要解決接收端的問題，那就是大規(guī)模的MIMO（多進多出），能夠?qū)崿F(xiàn)多根天線的發(fā)送與接收。目前手機可實現(xiàn)2天線、4天線甚至8天線的MIMO，但是到了5G時代，則升級到了64/128以及256個，不但設計水平方向，垂直方向也能夠接受，形成了全空間的覆蓋。
讓毫米波成為“現(xiàn)實”
前面講了很多毫米波的優(yōu)勢，但是我們該如何將毫米波的技術運用到日常生活當中呢？這就需要依靠產(chǎn)業(yè)上游廠商針對毫米波進行技術的研發(fā)投入，目前來看，高通無疑是走在行業(yè)前端的，原因在于高通目前不僅有5G的調(diào)制解調(diào)器，同時也推出了毫米波天線模組。
實際上，早在2016年，高通就率先推出了首款支持28GHz毫米波的調(diào)制解調(diào)器芯片驍龍X50，目前這也是首批5G手機所采用的5G芯片之一。驍龍X50的出現(xiàn)讓用戶能夠在今年5G商用之后即可買到支持5G網(wǎng)絡的手機。
在2018年，高通推出了毫米波天線模塊QTM052，它的尺寸非常小，這樣就可以將信號發(fā)射端的天線輕易組建成一個天線陣列。此外，高通QTM052 毫米波天線模塊因為體積小巧，也能夠放置在手機中，通過2X2 MIMO技術，實現(xiàn)雙向發(fā)送與接收，提升手機的信號強度。
而在今年的MWC19期間，高通推出了第二代的5G移動終端解決方案，包含了全新的QTM525 5G毫米波天線模組以及高通驍龍X55 5G調(diào)制解調(diào)器。新的方案除了加強天線性能外，還增加了對更多頻段的支持，意味著對于5G網(wǎng)絡的支持更全面。
第二代的QTM525 5G毫米波天線模組支持26GHz、28GHz、39GHz毫米波頻段，也是目前主流國家的5G毫米波頻段，因此未來采用QTM525 5G毫米波天線模組的手機也能夠像現(xiàn)在的全網(wǎng)通手機一樣，無論身在何地，都能夠順利的接入網(wǎng)絡。
而且，QTM525 5G毫米波天線模組體積進一步的減小，甚至能夠放入厚度不足8mm的手機當中，讓5G手機在設計上有更大的優(yōu)化空間。
總結
對于用戶來說，大家最關心的還是網(wǎng)絡覆蓋的問題。在5G發(fā)展初期，5G網(wǎng)絡覆蓋不到的地方，是不是就不能上網(wǎng)了呢？顯然，大家多慮了。對此，高通已經(jīng)有了一整套的解決方案，實現(xiàn)了2/3/4/5G網(wǎng)絡的無縫銜接，即便是在5G網(wǎng)絡發(fā)展初期，也不用擔心網(wǎng)絡覆蓋問題。
更低的延遲、更高的速度、更穩(wěn)定的連接，這就是5G。在2018年1月，高通推出了5G領航計劃，目前已經(jīng)有超過20家運營商和終端廠商參與，并且已經(jīng)有超過30款的5G手機正在研發(fā)當中，依托于高通的5G解決方案，5G時代將會在今年順利到來，而采用第二代5G方案的設備最快也將會在今年年底前亮相。未來，已來，也值得大家期待。
