5G背后的专利技术和通信原理分析

2018年11月29日，中国首个跨省5G视频通话在上海、苏州、杭州、合肥四城实现互联。

“G”代表“generation”，5G网络即是第五代移动通信网络。简单来说，1G时我们用手机打电话，2G时我们能互发短信、看文字信息，3G时上网看图片，而4G时我们看视频和直播，从1G到4G，不仅信号越来越好，安全性越来越高，上网也越来越快了。

小小的1G之差，将颠覆我们的网上冲浪生活，给我们带来三大改变。

1.下载速度是当前4G上网速率的10倍，将达到10GB/秒，高清不是梦。

2.延时也有了质的飞跃，理论延时1ms，是4G延时的几十分之一，喜欢玩游戏的网友们有福了。

3.支持更多的设备的同时上网，可以连接的物联网终端数量理论值将达到百万级别，是4G的十倍以上，在人潮拥挤的车站和大型活动现场，也不用担心人太多上不了网。

第一代移动通信技术时代，也就是1G时代，我们还在用大哥大，那时候还谈不上上网，也没有短信，拿起电话就是打。

来到2G时代，那是我们的直板机时代，中国移动是霸主。短信成为交流的“时髦”方式，一条短信一毛钱在那个时代也算不上便宜，得省着点用。手机的上网功能也有了，但是30m/月的标配流量让我们加载个图片都胆战心惊，也就看看小说比较让人安心。

3G时代的崛起，伴随着智能机的出现，大屏幕给了我们观赏高清大图的机会，也让摄像成了手机配置中不可忽视的一部分，这是图片的时代。中国联通抓住了这次机会，成功上位。但是来得快，去得也快，很快我们迎来了4G。

当下的4G时代，是视频的时代，无论是随时随地煲剧还是刷抖音，都无比畅快。网速的提升让手机在我们手上黏得更牢了，也让手机在生活中的重要性进一步得以凸显，4G时代让中国移动再次引领潮流。

每一次移动通信技术的迭代，都颠覆了我们的生活，新的设备被开发出来，人们有了看世界的新方式，以及新的生活方式。

说到5G，我们首先会关心哪部手机设备率先支持，哪家运营商率先支持，但是其实还有一个东西，如果它不行，前面两方面都行不了，那就是在背后默默提供支持的——基站。

基站就是我们通过手机连接到运营商网络的设备，连接到运营商的网络之后，我们才能实现打电话、发短信和上网。

基站：即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

基站的覆盖范围通常是以基站为圆心的一个圆，这个圆覆盖到地方，手机才会有信号，离基站越近，信号就越好，上网速度就越快，通话就越清楚，反之就是我们日常所说的信号不好。

但是这里有一个问题，那就是通常在一个基站覆盖的圆里，手机分布是不均匀的，手机扎堆的后果就是大家都变得信号不好了，而那些没人的地方却信号很好。为了解决这个问题，在5G时代，人们做了很多的技术创新。

1Massive-MIMO大容量多入多出技术

目前我们的运营商基站上的天线，是长这样的：

你是不是跟赛贝小编一样，有时候在路上也会偶遇它们，但是却不知道它们是啥?这些天线，我们可以理解成他们是像探照灯一样的东西，射出去的光覆盖120度角的扇面(每个基站的三个天线覆盖一个圆)，被“照射”到的区域就有信号。

因为“照射的光线”是均匀的，但是区域内的设备的分布并不均匀，就会造成我们上面所说的浪费，所以我们发明了“多入多出”技术。

通过PatentCloud检索相关专利信息，我们可以找到下面这个华为的专利。

目前主流的是“4T(Transit)4R(Receive)”，也就是在一个天线上，我们用4个“聚光灯”发送和接收数据。在5G时代，这一技术将推进到“8T8R”，而我国的华为目前已经可以做到“64T64R”，领跑业界。

2上下行解耦技术

5G应用的主流频谱是3GHz-6GHz，这个波段也被业界称为黄金波段。

为什么是黄金波段呢?因为这个波段频率很高，频率高传递的信息量就大，然而频率高也有缺点，频率越高，意味着传递距离就越短，还容易被阻挡，衰减的非常厉害。

简单来说，就是你家买了个超厉害的路由器，它的速度非常快，但是你稍微离它远点就没信号，而且压根不穿墙，那可真是闹心。

当然啦，工程师可能会跟你说：“解决方法也不是没有，为了享受极速网上冲浪的快感，你可以多买几个，家里每个角落放一个……”你一锤子把科学家锤晕：“你脑壳里是浆糊吗?家里又不是有矿!”

这时候，华为提出了“上下行解耦”的解决方案。这个方案可以简单理解为“下载用5G，上传用4G”。下载的时候基站通过加大功率，增强5G频段的传输距离和穿墙能力，上传的时候就用4G频段，毕竟在实际的使用中，下载用的流量可比上传多多了。

我们同样可以通过PatentCloud检索到相关专利信息。

正是因为有上面这样的基站相关技术的突破，5G才能顺利落地。

在我们沉迷4G网络无法自拔的时候，5G已经悄悄到来了。工信部完成了5G的组网测试，准备发布5G的频谱牌照。国内的移动、联通、电信三大运营商，也是悄咪咪在北京、杭州、深圳这三个城市建造了不少的5G实验站点。

5G时代哪家运营商跑得快?中国移动不愿意重蹈3G时代被联通抢跑的覆辙，早早就做好了备战准备。最新数据显示，截至今年10月底，中国移动已围绕5G技术提交发明专利申请近1000件，是目前全球运营商中的领跑选手。

中国移动本身就是个专利大户，今年来更是不断加大国内外专利布局的力度。目前已累计提交国内专利申请16000余件、国际专利申请500件，获得国内发明专利授权5260余件、国际专利授权220余件。手握这么多专利，中国移动在5G时代继续领跑的可能性自然很高。

设备方面，英特尔近期表示旗下第一款5G商用芯片将早于预期时间投产，这意味着苹果iPhone以及其他智能手机有望提前在新设备上测试芯片。很有可能明年九月iPhone发布新机的时候5G就成为新的亮点了。

每一次移动通信网络的进步，都带动我们的生活发生翻天覆地的变化，希望以上这些内容，能够帮你进一步了解即将到来的5G时代。