在2015年的MWC上國内外(wài)廠商(shāng)紛紛展示各自在5G上的進展之後，5G就瞬間成爲了業界的讨論的焦點，在媒體(tǐ)竭盡溢美之詞的同時，芯片商(shāng)、通信設備商(shāng)以及電(diàn)信運營商(shāng)無一(yī)例外(wài)開(kāi)始傾其所有布局下(xià)一(yī)代通信技術，目的就是搶占話(huà)語權。

對于數消費(fèi)者而言，5G的價值在于它擁有比4g LTE更快的速度（峰值速率可達幾十Gbps），例如你可以在一(yī)秒鍾内下(xià)載一(yī)部高清電(diàn)影，而4G LTE可能要10分(fēn)鍾。也正是因爲這一(yī)得天獨厚的優勢，業界普遍認爲5G将在無人駕駛汽車(chē)、VR以及物(wù)聯網等領域發揮重要作用。

和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定義，5G具備高性能、低延遲與高容量特性，而這些優點主要體(tǐ)現在毫米波、小(xiǎo)基站、Massive MIMO、全雙工(gōng)以及波束成形這五大(dà)技術上。

毫米波

衆所周知(zhī)，随着連接到無線網絡設備的數量的增加，頻(pín)譜資(zī)源稀缺的問題日漸突出。至少就現在而言，我(wǒ)(wǒ)們還隻能在極其狹窄的頻(pín)譜上共享有限的帶寬，這極大(dà)的影響了用戶的體(tǐ)驗。

那麽5G提供的幾十個Gbps峰值速度如何實現呢？

衆所周知(zhī)，無線傳輸增加傳輸速率一(yī)般有兩種方法，一(yī)是增加頻(pín)譜利用率，二是增加頻(pín)譜帶寬。5G使用毫米波（26.5～300GHz）就是通過第二種方法來提升速率，以28GHz頻(pín)段爲例，其可用頻(pín)譜帶寬達到了1GHz，而60GHz頻(pín)段每個信道的可用信号帶寬則爲2GHz。

在移動通信的曆史上，這是首次開(kāi)啓新的頻(pín)帶資(zī)源。在此之前，毫米波隻在衛星和雷達系統上被應用，但現在已經有運營商(shāng)開(kāi)始使用毫米波在基站之間做測試。

當然，毫米波最大(dà)的缺點就是穿透力差、衰減大(dà)，因此要讓毫米波頻(pín)段下(xià)的5G通信在高樓林立的環境下(xià)傳輸并不容易，而小(xiǎo)基站将解決這一(yī)問題。

小(xiǎo)基站

上文提到毫米波的穿透力差并且在空氣中(zhōng)的衰減很大(dà)，但因爲毫米波的頻(pín)率很高，波長很短，這就意味着其天線尺寸可以做得很小(xiǎo)，這是部署小(xiǎo)基站的基礎。

可以預見的是，未來5G移動通信将不再依賴大(dà)型基站的布建架構，大(dà)量的小(xiǎo)型基站将成爲新的趨勢，它可以覆蓋大(dà)基站無法觸及的末梢通信。

因爲體(tǐ)積的大(dà)幅縮小(xiǎo)，我(wǒ)(wǒ)們設置可以在250米左右部署一(yī)個小(xiǎo)基站，這樣排列下(xià)來，運營商(shāng)可以在每個城市中(zhōng)部署數千個小(xiǎo)基站以形成密集網絡，每個基站可以從其它基站接收信号并向任何位置的用戶發送數據。當然，你大(dà)可不必擔心功耗問題，雷鋒網之前曾報道過：小(xiǎo)基站不僅在規模上要遠遠小(xiǎo)于大(dà)基站，功耗上也大(dà)大(dà)縮小(xiǎo)了。

除了通過毫米波廣播之外(wài)，5G基站還将擁有比現在蜂窩網絡基站多得多的天線，也就是Massive MIMO技術。

Massive MIMO

現有的4G基站隻有十幾根天線，但5G基站可以支持上百根天線，這些天線可以通過Massive MIMO技術形成大(dà)規模天線陣列，這就意味着基站可以同時從更多用戶發送和接收信号，從而将移動網絡的容量提升數十倍倍或更大(dà)。

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）的意思是多輸入多輸出，實際上這種技術已經在一(yī)些4G基站上得到了應用。 但到目前爲止，Massive MIMO僅在實驗室和幾個現場試驗中(zhōng)進行了測試。

隆德大(dà)學教授Ove Edfors曾指出，“Massive MIMO開(kāi)啓了無線通訊的新方向——當傳統系統使用時域或頻(pín)域爲不同用戶之間實現資(zī)源共享時，Massive MIMO則導入了空間域(spatial domain)的途徑，其方式是在基地台采用大(dà)量的天線以及爲其進行同步處理，如此則可同時在頻(pín)譜效益與能源效率方面取得幾十倍的增益。”

毋庸置疑，Massive MIMO是5G能否實現商(shāng)用的關鍵技術，但是多天線也勢必會帶來更多的幹擾，而波束成形就是解決這一(yī)問題的關鍵。

波束成形

Massive MIMO的主要挑戰是減少幹擾，但正是因爲Massive MIMO技術每個天線陣列集成了更多的天線，如果能有效地控制這些天線，讓它發出的每個電(diàn)磁波的空間互相抵消或者增強，就可以形成一(yī)個很窄的波束，而不是全向發射，有限的能量都集中(zhōng)在特定方向上進行傳輸，不僅傳輸距離(lí)更遠了，而且還避免了信号的幹擾，這種将無線信号（電(diàn)磁波）按特定方向傳播的技術叫做波束成形(beamforming)。

這一(yī)技術的優勢不僅如此，它可以提升頻(pín)譜利用率，通過這一(yī)技術我(wǒ)(wǒ)們可以同時從多個天線發送更多信息；在大(dà)規模天線基站，我(wǒ)(wǒ)們甚至可以通過信号處理算法來計算出信号的傳輸的最佳路徑，并且最終移動終端的位置。因此，波束成形可以解決毫米波信号被障礙物(wù)阻擋以及遠距離(lí)衰減的問題。

除此之外(wài)，雷鋒網(公衆号：雷鋒網)最後要提到5G的另一(yī)大(dà)特色——全雙工(gōng)技術。

全雙工(gōng)

全雙工(gōng)技術是指設備的發射機和接收機占用相同的頻(pín)率資(zī)源同時進行工(gōng)作，使得通信兩端在上、下(xià)行可以在相同時間使用相同的頻(pín)率，突破了現有的頻(pín)分(fēn)雙工(gōng)（FDD）和時分(fēn)雙工(gōng)（TDD）模式，這是通信節點實現雙向通信的關鍵之一(yī)，也是5G所需的高吞吐量和低延遲的關鍵技術。

在同一(yī)信道上同時接收和發送，這無疑大(dà)大(dà)提升了頻(pín)譜效率。但是5G要使用這一(yī)颠覆性技術也面臨着不小(xiǎo)的挑戰，根據《移動通信》之前發布的資(zī)料顯示，主要有一(yī)下(xià)三大(dà)挑戰：

1.電(diàn)路闆件設計，自幹擾消除電(diàn)路需滿足寬頻(pín)（大(dà)于100MHZ）和多MIMO（多于32天線）的條件，且要求尺寸小(xiǎo)、功耗低以及成本不能太高。

2.物(wù)理層、MAC層的優化設計問題，比如編碼、調制、同步、檢測、偵聽(tīng)、沖突避免、ACK等，尤其是針對MIMO的物(wù)理層優化。

3.對全雙工(gōng)和半雙工(gōng)之間動态切換的控制面優化，以及對現有幀結構和控制信令的優化問題。

因此，雷鋒網想說的是，盡管5G的勢頭遠遠超過了之前的4G，但5G的未來仍充滿了不确定性，現在我(wǒ)(wǒ)們需要等待的是這些技術從實驗階段走向實用。

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