怎样用电磁波表示5g的1和0

通信

为什么频率越高，能携带的信息就越多?以数字信号为例，信息就是一串串的1和0，所以先搞清楚怎样用电磁波表示1和0。

第一种方法叫“调幅”，基本思路是调整电磁波的振幅，振幅大的表示1，振幅小的表示0，如下图。收音机的AM就是调幅，缺点颇多。

第二种方法叫“调频”，基本思路是调整频率来表示1和0，比如，用密集的波形表示1，疏松的波形表示0。收音机的FM就是调频，优点多多的。

很显然，在单位时间内，发出的波越多，能表示的1和0就越多，换句话说，频率越高能携带的信息就越多。

这样算起来，频率800MHz意味着每秒产生800万个波，都用来表示1和0的话，1秒钟可以传输100M数据，这速度很快啊!为啥我们感觉不到呢?

古语有云，重要的事情说三遍，通信也是如此。无线电拔山涉水，弄丢几个1,0太正常了，防止走丢的土办法就是抱团。比如，用一万个连续的1表示一个1，哪怕路上走丢了两千个1，最后咱还能认得这是1。

这种傻办法只能用在民用通信，因为特征太明显，很容易被破解。还记得北斗民用信号被破解的新闻吧，原因就在此。

民用信号只要能和其他信号区分开就行，不会弄得太复杂，不然传输效率太低。按2G技术那样，800MHz的频率，传输数据大不过每秒几十K。

军用就两码事了，为了防止被破解，要用很复杂的组合来表示1和0，中间说不定还有很多无效信息，各种跳频技术扩频技术，还不停变换组合，总之越花哨越好。所以同样一句话，军事通信要用掉更多的1,0，因此为了保证传输效率，军用频率就比民用高很多。

就目前来说，顶级破解技术还干不过顶级加密技术，这里不包括尚未成熟的量子通信。

军事对抗是无止境的，干不过也不能认怂!那怎办?既然弄不清楚你的1,0，那我就索性再送你一堆1,0，把你原有的组合搞乱，让你自己人都懵逼。这就是电子对抗的环节，跑题了，还是说回5G。

关键技术

前面说的，都是不值钱的原理，下面看看值钱的技术。5G关键技术有一堆说法，咱给粗暴地归个类。

振荡电路插个天线就可以产生电磁波，用特定方法改变电磁波的频率或振幅，变成各种复杂的组合，这个过程叫调制。对应的，竖个天线就能收到空中的电磁波，按预定方法变回1,0，这个过程叫解调。

把电磁波发到空中，或者把空中的电磁波收下来，都需要天线，别以为现在手机光溜溜的就不需要天线了。手机与手机是无法直接通信的，而是通过周边的基站与别的手机联系。于是，问题来了，5G使用的毫米波在空气中衰减非常严重，但又不能无限制提高发射功率，怎么办呢?只能在天线上做文章了。

5G的第一个关键技术：大规模多天线阵列。大白话就是，增加天线的数量，不是增加一个两个，而是几百个。这个思路很好理解，但是呢，用那么多天线发射同一个信号，稍不留神就乱成一锅粥。

多天线加毫米波，对比原先的少天线加厘米波，无线电传播的物理特征肯定不一样，得重新建立信道模型。那信道模型怎么建立呢?相信我，你不会感兴趣的。

天线一多，不但能解决毫米波衰减的问题，传输效率、抗干扰等性能也是蹭蹭涨，算是5G必须课。

曾与华为齐名的大唐电信于2015年率先发布了256大规模天线，引爆全球通信业，一时风光无限!可惜后来突然闪崩，沦落到卖科研大楼求生，令人唏嘘!

基站天线搞定，下面就轮到终端机的天线了，这货也有术语：全双工技术。

一般手机的通信天线只有一个，收发信号交替进行，费劲的很!全双工技术，就是把发信号的天线和收信号的天线分开，收发信号同时进行，优点就不说了。不过，这很难吗?

你想想，把话筒和音响挨在一起，还要求两者能正常工作，你说难吗?大体上分两个思路，其一，物理方法，比如在俩天线之间加屏蔽材料;其二，信号处理，比如无源模拟对消等。

2016年4月华为宣布已于成都5G外场率先完成第一阶段5G关键技术验证，测试结果完全达到预期。其中两个重要验证就是大规模天线技术和全双工技术。

天线搞定了，再来就是"新多址接入技术"，这词听着真拗口，别急，马上就顺了!

举个例子(数字是胡诌的)：

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。

周润艺 · 2019-4-2 10:04:38

不错的资料

李志刚 · 2019-4-2 10:12:27

不错的资料

乐骞添 · 2019-4-2 10:17:30

5G的1 和 0 ，微波通信

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