提到5G天線、5G基站，你們想到的是什么？我沒猜錯(cuò)的話，大家想到的應(yīng)該都是這樣一個(gè)個(gè)看起來將“專業(yè)”寫在臉上的設(shè)備，科技感十足讓人覺得很厲害。

但其實(shí)，我悄悄告訴你，你平時(shí)見到的“路燈”、“空調(diào)外機(jī)”、“射燈”……都是一個(gè)個(gè)的5G天線，你信嗎？

沒錯(cuò)，上邊真的都是天線

上圖這些很常見到平時(shí)都會忽略的生活設(shè)施，其實(shí)很可能就是一個(gè)個(gè)偽裝起來的5G天線。其實(shí)，不只是5G，甚至4G、3G的天線也是經(jīng)歷各種花式的偽裝，混跡在鬧市。

天線為什么要被偽裝起來？這其實(shí)就是被不明真相的吃瓜群眾誤，解認(rèn)為天線有輻射才被迫采取的措施，事實(shí)上天線們?yōu)榱颂嵘蠹业木W(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)真的很努力了。

特別是天線家族的小弟5G天線更是承載著家族殷切的期望——更大的傳輸速率，更廣的覆蓋。5G天線小弟：小小年紀(jì)承受了生命難以承受之重。

01天線家族一家子——5G小弟：我有64個(gè)射頻單元我能打八個(gè)！

這天線一家子的家傳絕學(xué)就是可以將基站信號的對應(yīng)頻段以無線電波的形式發(fā)射到你的手機(jī)（也就是我們常說的“下載”），或者將從你手機(jī)上接收到的無線電波，再傳輸給基站處理（上傳）。

天線家族建立之初就一直在干這事兒，不過隨著家族實(shí)力的壯大天線們也升級，于是麾下能夠掌握的“小天線”——獨(dú)立收發(fā)單元也就更多了。

作為老大哥的2G天線，一般僅集成進(jìn)了2個(gè)獨(dú)立“小天線”，被稱為2T2R天線（2T2R的意思就是2個(gè)獨(dú)立的收發(fā)天線）。而到了5G，這樣的獨(dú)立小天線就升級到了64個(gè)。比如下圖就是中興展示的一個(gè)天線的“解刨圖”，我們看到的一個(gè)一個(gè)的小方塊就是一個(gè)獨(dú)立的收發(fā)模塊，如果有興趣數(shù)一下就會發(fā)現(xiàn)剛好為64塊。

在小天線的底下就是通過連接線連接的遠(yuǎn)端射頻單元（RRU，也是民間意義上的“萬惡之源”）。因?yàn)槊總€(gè)小天線都需要一根單獨(dú)的線，所以一想到64個(gè)小天線需要與底下的服務(wù)器連接，感覺我們看到的天線應(yīng)該會變成這樣：

為了不影響“市容”（也不全是），工程師們就將天線與RRU進(jìn)行了合體，于是AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）就誕生了。所以跟天線家族打了那么久的天下，在5G小弟上位之時(shí)，可憐RRU竟因?yàn)轭佒当贿吘壔鳤AU正式成為5G時(shí)代的先鋒，真是個(gè)看臉的世界。

02朋友，買貓嗎？我的意思是——MIMO

前面我們可以看到，從2G到5G的移動通信制式升級過程中，天線里面集成的獨(dú)立收發(fā)單元是越塞越多。多些收發(fā)單元的好處不言而喻，但是除了往天線中塞更多的收發(fā)單元外，還有個(gè)神奇的天線能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立收發(fā)通道——“MIMO”天線（“Multiple-Input Multiple-Output”，也就是“多收多發(fā)”），MIMO天線線如其名能同時(shí)收發(fā)多路信號的天線。

能夠多收多發(fā)的MIMO天線可以實(shí)現(xiàn)三大能力——空間分集、空分復(fù)用、波束賦形?？床欢繘]關(guān)系我們一個(gè)一個(gè)來看。

一技能——空間分集，技能效果：多路通道發(fā)送/接收相同的數(shù)據(jù)。

簡單來說，就是針對同一發(fā)射端的信號，采用多副天線接收。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能，首先要保證的就是接收天線間有一定的距離，這樣輸出信號的衰落特性是相互獨(dú)立的，在接收到信號之后，再從合并電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個(gè)總的接收天線輸出信號。

還是不明白什么意思？那你可以這樣理解——有個(gè)人向你喊話，但你聽不太清，于是你叫上了你兄弟姐妹們一起聽，然后湊一塊討論都聽到了啥，這一合計(jì)這不就聽清了嗎。所以分集的主要目的，就是提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確度。

二技能——空分復(fù)用，技能效果：利用不同空間信道獨(dú)立傳輸信息。

空分復(fù)用就是在發(fā)射端將數(shù)據(jù)分割成多份，通過多個(gè)不同的天線以相同頻率發(fā)射出去，在接收端接收到多個(gè)數(shù)據(jù)的混合信號后，利用不同空間信道間獨(dú)立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行整合。

這個(gè)模式有點(diǎn)像你和你的小伙伴聊天，而你擅長“眼觀六路耳聽八方”，因此你的兩個(gè)小伙伴在同時(shí)和你說同一個(gè)事情的不同進(jìn)度，天賦異稟的你將兩邊都聽清了而且在腦子里一整理，事情來龍去脈都搞清楚了，省事兒！不過這里有個(gè)限制，那就是首先你得天賦異稟，而且沒有更多超出你能力的“其它聲音”來搗亂，不然你可能一個(gè)都聽不清。

這樣一看，空分復(fù)用實(shí)現(xiàn)的是相同的頻率資源內(nèi)獲取更高數(shù)據(jù)速率，但是抗干擾能力弱。

三技能——波束賦形，技能效果：制定對象集中發(fā)射。

簡單來說，波束賦形就是多組收發(fā)單元通過調(diào)整幅度和相位，讓天線可以打出一個(gè)“波束”直接朝著用戶的手機(jī)的方位集中能量發(fā)射。為了方便大家理解，我們看一下對比圖：

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

精準(zhǔn)波束賦形

還是類似前面的聊天過程，咱也別面對面了，你直接挨個(gè)私聊，沒有旁邊的人干擾你事情也能傳達(dá)的很清楚還不用擔(dān)心被人偷聽，而且對方也能清晰的知道你想表達(dá)什么。

綜合來看，空間分集與波束賦形都更適合干擾比較大的無線環(huán)境，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，而波束賦形不但自身抗干擾能力強(qiáng)，而且對周圍其他用戶的傳輸干擾還小。而空分復(fù)用，則適合無線環(huán)境好干擾小的場景，可以實(shí)現(xiàn)傳輸速率的倍增。

03Massive MIMO——萬箭齊發(fā)5G時(shí)代真大殺器

前面我們提到，在5G天線中集成了64個(gè)獨(dú)立收發(fā)單元，確實(shí)非常多，用英文來說的話就是“Massive”，所以Massive MIMO天線就此登場了。Massive MIMO“錢”（獨(dú)立收發(fā)單元）多任性，于是在空域開辟了多條傳輸?shù)缆罚⑶以谙嗤念l段資源上同時(shí)傳輸不同的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)傳輸速率實(shí)現(xiàn)了翻番的增長。

前面我們提到了MIMO的三大技能——空間分集、空分復(fù)用、波束賦形。其實(shí)這樣的技能早在4G時(shí)代就已經(jīng)在運(yùn)用了，但是奈何4G不給力，只能實(shí)現(xiàn)一路數(shù)據(jù)的傳輸，而且大家需要共享相同的傳輸資源，無論是單用戶還是小區(qū)整體的速率，都沒啥提升。平時(shí)可能沒啥感覺，但是在演唱會、各種車站等很多人用手機(jī)的時(shí)候，各種弊端就出現(xiàn)了。

而在5G時(shí)代，Massive MIMO天線由于內(nèi)置的獨(dú)立收發(fā)單元遠(yuǎn)超4G（移動為8倍，聯(lián)通電信的FDD天線比則是16倍），于是將4G時(shí)期的單流波束賦形進(jìn)階成為多流（16流）！相當(dāng)于打向不同區(qū)域的波束，可以獨(dú)立傳輸不同的數(shù)據(jù)，這也是小標(biāo)題中提到的“萬箭齊發(fā)”效果。

Massive MIMO天線靠著多流波束賦形能力，以及對單用戶最高4流空分復(fù)用傳輸?shù)哪芰?，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了基站級容量與單用戶速率的跨越式提升。于是，下次在演唱會或者車站等區(qū)域，有5G覆蓋要比4G穩(wěn)多啦。

另一方面，4G時(shí)代的波束賦形只能實(shí)現(xiàn)水平面的聚焦，而5G的Massive MIMO天線，可以實(shí)現(xiàn)波束立體的發(fā)射（也被稱為3D-MIMO），就像舞臺的360度旋轉(zhuǎn)射燈，哪里不亮照哪里：“樓頂上的朋友們你們好嗎？！”

所以之前4G時(shí)代需要在屋頂安裝各種偽裝成空調(diào)外機(jī)、太陽能熱水器等來為高層用戶提供信號支持，在5G時(shí)代有了Massive MIMO就不需要啦。

可以說，Massive MIMO天線憑借自己強(qiáng)大的同時(shí)多路數(shù)據(jù)傳輸能力，成為了5G網(wǎng)絡(luò)的真·大殺器。

04最后說一句：

可以看到，天線家族們?yōu)榱舜蠹覜_浪愉快真的很努力了，不論是為了不被大家嫌棄帶來的層層偽裝，為了顏值與“不影響市容”而登場的AAU，還是為了讓“人人都能有網(wǎng)上”而在5G時(shí)代立功的Massive MIMO，都是盡力在提升自己。我們現(xiàn)在能夠享受到的高速5G網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)都是背后通信工程師們努力的結(jié)果。
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