無線通信探究，從1G到5G（二）

舉個例子

假設手機基站用100Hz表示1，105Hz表示0，這時又接進一個新電話，那新電話的1可以用110Hz，0用115Hz，如果再來新電話，依次類推。這就是1G的思路，簡稱FDMA。

這樣2個電話就用掉了從100Hz到115Hz的頻段，占用的15Hz就叫帶寬。外行也看出來了，這路子太費帶寬了。好在那會的手機只是傳個語音，數據量不大，但也架不住手機數量的增加，很快就不夠用了！

換個思路，大家都用100Hz表示1，105Hz表示0，但是第1秒給甲用，第2秒給乙用，第3秒給丙用，只要輪換的好，5Hz的帶寬就夠3個手機用，就是延時嚴重點而已。這就是2G的思路，簡稱TDMA。

再到后來，數據量越來越大，2G也玩不轉了。不過，只要有需求，就不怕沒套路：在各自的信號前面加上序列碼，再揉成一串發送，接收端按序列號只接受自己的信號。就好像快遞員一次性送了一疊信過來，大家按照信封上的名字打開各自的信。這就是3G的思路，簡稱CDMA。本僧這把年紀的人，應該都被聯通的CDMA廣告轟炸過吧？

再發展就是正交頻分多址技術，把2個互不干擾的正交信號揉成一串發送。所謂正交信號，和量子力學的疊加態有點類似。把信號疊在一起發送，就是4G的思路，簡稱OFDMA。

每個終端在網絡上都有一個地址，所以這種讓很多手機一起打電話的技術，從1G到4G，統稱：多址接入技術。咱5G特別時髦，叫“新多址接入技術”，這貨怎么個“新”法呢？

稀疏碼多址接入、非正交多址接入、圖分多址接入……好吧，我承認有點云里霧里了，總體思路就是疊加更多信號或者把前面的技術混到一起，這里涉及大量的數學知識，奉勸各位好自為之吧！

暫時就說這么多吧，5G要實現10Gb／秒的峰值速率、1百萬的連接數密度、1毫秒的時延，必須要先解決這三大關鍵技術。

2016年4月，華為的第一階段“關鍵技術驗證”，主要也是驗證這仨技術。新多址接入采用濾波正交頻分復用、稀疏碼多址接入、極化碼，結合大規模天線，吞吐率提升10倍以上，在100MHz帶寬下，平均吞吐量達到3．6Gb／秒；全雙工采用了無源模擬對消、有源模擬對消和數字對消三重對消框架，可以實現113dB的自干擾消除能力，獲得了90％以上的吞吐率增益。

2017年6月，華為完成第二階段“多種關鍵技術融合測試及單基站性能測試”，在200MHz帶寬下，單用戶下行吞吐率超過6Gb／秒，小區峰值超過18Gb／秒，配套業內首個小型化5G測試終端，單個5G基站可同時支持上百路超高清4K視頻。

2018年9月，華為完成第三階段“基于獨立組網的5G核心網關鍵技術與業務流程測試”。

這三個階段測試，華為均以100％通過率順利完成。

除了三大關鍵技術之外，無數用戶要組成網絡，事情自然少不了。比如，分配傳輸資源和指揮交通一樣讓人頭大，一條道路分配不合理，半個城市就得跟著癱瘓，所以，華為完成關鍵技術驗證后，又花了2年時間才進行獨立組網測試。再比如，能耗不能太離譜，價格不能高上天，諸如此類的基本要求。

又是芯片

可以看到，5G要處理的數據量遠大于4G，所謂數據就是1，0，但凡涉及1，0的東西，基本都用芯片。控制電磁波發射要用射頻芯片，編碼解碼要用基帶芯片，等等，這些也屬于5G核心關鍵技術。

2019年1月24日，華為發布了全球首款5G基站核心芯片：天罡，以及，全球首款單芯片多模5G基帶芯片：巴龍5000。既然是世界首款，免不了拿下N個全球第一。

把條件放寬到調制解調芯片，玩家就比較多了。5G的主流頻率是28GHz，有能力處理這個頻段的芯片，目前是4家。

高通是最早的，三星是唯一做到39GHz的，華為是工藝最先進的，英特爾是哪里都不掉隊的，臺灣聯發科據說馬上也要來了。

多說一句，華為2018年2月發布的這款巴龍5G01芯片，因塊頭太大無法用在手機上，2019年1月就推出了手機使用的巴龍5000，同時還沒耽誤手機處理器芯片麒麟和服務器芯片鯤鵬，這進展還是不錯的！