无线通信探究，从1G到5G（二）

举个例子

假设手机基站用100Hz表示1，105Hz表示0，这时又接进一个新电话，那新电话的1可以用110Hz，0用115Hz，如果再来新电话，依次类推。这就是1G的思路，简称FDMA。

这样2个电话就用掉了从100Hz到115Hz的频段，占用的15Hz就叫带宽。外行也看出来了，这路子太费带宽了。好在那会的手机只是传个语音，数据量不大，但也架不住手机数量的增加，很快就不够用了！

换个思路，大家都用100Hz表示1，105Hz表示0，但是第1秒给甲用，第2秒给乙用，第3秒给丙用，只要轮换的好，5Hz的带宽就够3个手机用，就是延时严重点而已。这就是2G的思路，简称TDMA。

再到后来，数据量越来越大，2G也玩不转了。不过，只要有需求，就不怕没套路：在各自的信号前面加上序列码，再揉成一串发送，接收端按序列号只接受自己的信号。就好像快递员一次性送了一叠信过来，大家按照信封上的名字打开各自的信。这就是3G的思路，简称CDMA。本僧这把年纪的人，应该都被联通的CDMA广告轰炸过吧？

再发展就是正交频分多址技术，把2个互不干扰的正交信号揉成一串发送。所谓正交信号，和量子力学的叠加态有点类似。把信号叠在一起发送，就是4G的思路，简称OFDMA。

每个终端在网络上都有一个地址，所以这种让很多手机一起打电话的技术，从1G到4G，统称：多址接入技术。咱5G特别时髦，叫“新多址接入技术”，这货怎么个“新”法呢？

稀疏码多址接入、非正交多址接入、图分多址接入……好吧，我承认有点云里雾里了，总体思路就是叠加更多信号或者把前面的技术混到一起，这里涉及大量的数学知识，奉劝各位好自为之吧！

暂时就说这么多吧，5G要实现10Gb／秒的峰值速率、1百万的连接数密度、1毫秒的时延，必须要先解决这三大关键技术。

2016年4月，华为的第一阶段“关键技术验证”，主要也是验证这仨技术。新多址接入采用滤波正交频分复用、稀疏码多址接入、极化码，结合大规模天线，吞吐率提升10倍以上，在100MHz带宽下，平均吞吐量达到3．6Gb／秒；全双工采用了无源模拟对消、有源模拟对消和数字对消三重对消框架，可以实现113dB的自干扰消除能力，获得了90％以上的吞吐率增益。

2017年6月，华为完成第二阶段“多种关键技术融合测试及单基站性能测试”，在200MHz带宽下，单用户下行吞吐率超过6Gb／秒，小区峰值超过18Gb／秒，配套业内首个小型化5G测试终端，单个5G基站可同时支持上百路超高清4K视频。

2018年9月，华为完成第三阶段“基于独立组网的5G核心网关键技术与业务流程测试”。

这三个阶段测试，华为均以100％通过率顺利完成。

除了三大关键技术之外，无数用户要组成网络，事情自然少不了。比如，分配传输资源和指挥交通一样让人头大，一条道路分配不合理，半个城市就得跟着瘫痪，所以，华为完成关键技术验证后，又花了2年时间才进行独立组网测试。再比如，能耗不能太离谱，价格不能高上天，诸如此类的基本要求。

又是芯片

可以看到，5G要处理的数据量远大于4G，所谓数据就是1，0，但凡涉及1，0的东西，基本都用芯片。控制电磁波发射要用射频芯片，编码解码要用基带芯片，等等，这些也属于5G核心关键技术。

2019年1月24日，华为发布了全球首款5G基站核心芯片：天罡，以及，全球首款单芯片多模5G基带芯片：巴龙5000。既然是世界首款，免不了拿下N个全球第一。

把条件放宽到调制解调芯片，玩家就比较多了。5G的主流频率是28GHz，有能力处理这个频段的芯片，目前是4家。

高通是最早的，三星是唯一做到39GHz的，华为是工艺最先进的，英特尔是哪里都不掉队的，台湾联发科据说马上也要来了。

多说一句，华为2018年2月发布的这款巴龙5G01芯片，因块头太大无法用在手机上，2019年1月就推出了手机使用的巴龙5000，同时还没耽误手机处理器芯片麒麟和服务器芯片鲲鹏，这进展还是不错的！