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从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!

   日期:2020-11-05     来源:51水晶网    作者:51crystal.com    浏览:10    评论:0    
核心提示:从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!
 先摆几个简单的换算公式:

无线电频率换算:

1000Hz=1KHz

1000KHz=1MHz

1000MHz=1GHz

好,下面是计算机比特换算:

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!01

区别其实不大,一个1000进位,一个1024进位。

1位:ロ,1或0

2位:ロロ,2的2次方4个可能

4位:ロロロロ,2的4次方16个可能

6位:ロロロロロロ,2的6次方64个可能

8位:ロロロロロロロロ,2的8次方256个可能

好了,开始展示:

无线电调制的根本原理历史上就两个,定频调幅AM和定幅变频FM。变频FM不适合高速数据通讯,Pass,那就只剩下定频AM了。

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!02

频率定下来以后,无线电波还有两个参数可调,相位P和振幅A。数字时代的拼杀淘汰,早期相位调制的方法胜出,也就是下图的“PSK”(移相健控),划重点,P字为第一个关键字,意为相位。后期A翻盘,那是后话了。

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!03

一个正弦波,可以设计成正的为1负的为0,一个周期波就可以传递1位的信息,1或者0,那么手机通讯的1G时代就来了,频率为900Mhz,它主要功效就是解决了信号的数字化问题。算一下1Hz=1bit,900MHz=900Mbit=112.5MB,基站再几百人平均分一下,一个人也就百十KB,除去纠错码控制码啥的,剩下的“可用码”也就只能打个电话了。

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!04

2G时代在此基础上升级了一下频率,从900MHz升级到了1800MHz,但1Hz依然只能携带1位1bit数据,不错了已经比1G时代数据翻倍了,能发个短信啥的,也倒是挺Happy。1代2代感觉都是寻觅和拓荒,提灯夜行一样孤独寂寞,向先驱们致敬!

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!05

随着芯片的进步,科学家终于开始对“波”本身下手了,采用PSK(移相)技术,精确控制一个周期波,一分为二,调制成可以携带2位,1Hz=2bit时代来了,但探索发现的过程慢了。主要因为基础设施投入太大,财团们怕入不敷出谨小慎微,最终导致3G时代很保守,基站频率只从1800MHz升级到2000MHz就不走了,但是,正交移相技术“QPSK”(正交移相健控)的出现,让所有人眼前一亮,多少年的寻寻觅觅,感觉爆发的时机来了。

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“QPSK”,两个正交的移相波,直接实现了数据能力的翻倍,那么1Hz=2位。那继续对移相调制,让单一个波携带2位,加上正交的翻倍加成,瞬间就实现一个波4位的信息传输量!在这个过程中,振幅A完成了对移相P的反超。QPSK误码率高最终让位给了“QASK”,“16QAM”(正交振幅调制)这个意义深远的科技名字就出现了,本来也就是“在QASK技术下实现4位16bit的数据传输”。划重点,Q是第二个关键词,意为正交,是3G时代的最伟大的技术贡献!第一关键词P移相至此也完成了他的历史使命,退居二线养老去了。AM就是那个收音机FM的兄弟那个AM,振幅调制,QAM=正交振幅调制。

接下来4G,核心技术是64QAM(2的6次方,6位),不用解释了,同样的频率,数据传输就是16QAM的1.5倍(4位到6位),那把频率再提高提高,变成2300MHz或者2600MHz,那就更厉害了一些。

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5G时代呢?妥妥的256QAM(2的8次方,8位),一个波过来就带了8位数据,这就是说1Hz的波带了8bit,那1GHz频率的波,就能发过来8×10v9次方的0或者1,也就是7.63Gb!按照下图运营商的频段划分,移动4800MHz的5G数据带宽为7.63×4.8=36.621Gb!一个基站频带就有这么大的吞吐量,给36个人分着用,每人都有1Gb的秒速!那再以15KHz为单位分开频段,每段都有36人,分个十个八个的,那一个基站就相当厉害了。

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从上图看,电信3400MHz的要比移动4800MHz的吞吐量小一些的,但是,只要稍微限制一下使用的人数,“每人1Gbps”的承诺妥妥没问题的。加之手机也不是单发单收,一般都是双发双收,或者四发双收,速度绝对没问题的,就看你的套餐限制了……呵呵

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5G无线电核心能力见下图。

从无线电波开始,一次性把5G原理说的明明白白!10

最后,5G基带完全向下兼容,具备256QAM能力的5G手机用户,不用担心打不了900MHz频段的电话*⸜( •ᴗ• )⸝*,向下兼容4G3G2G1G等。基带处理的数据洪流,那可是相当海量了,看下图的密密麻麻的计算公式,如今基带基本都在高通,华为,英特尔等等计算大佬们的手里,因为没有点儿计算处理器的设计能力,还真别想能造出好的基带芯片。尤其256QAM算法,华为的专利,相当高效,通信的最后,变成了数学,也难怪华为说他缺数学家,有道理啊。那些数学公式在下图,有兴趣看看吧。

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思考题:日本的itt公司把无线电频率调制到相当高的80GHz,然后用16QAM技术(3G)实现了100Gb的基带秒速,却宣布掌握了“6G技术”。看完上文,对此问题也就不用人云亦云了吧?

(摘自网络,如有侵权联系删除)
 
标签: 无线电波 5G 原理
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