1.1.2　5G的核心技术

5G的高速率、泛在网、大带宽、低时延特性能够为各行各业带来便利，同时这些优势是依托其使用的诸多关键技术而存在的。5G拥有四大核心技术，如图1-1所示。

图1-1　5G的四大核心技术

1. 毫米波

毫米波是5G的核心技术之一，该技术为信号的高效率传输打下了基础。5G的频段主要分为FR1和FR2两个频段。FR1的频率范围为450MHz～6GHz；FR2的频率范围则为24.25～52.6GHz，也就是毫米波。

对移动通信技术而言，频谱是非常珍贵的资源，频谱资源分为高频段与低频段两种。当今移动通信技术所用资源都是6GHz以下的低频段频谱资源，而6GHz以上的高频段频谱资源，即毫米波的开发还存在很大的空间。在低频段中，移动通信网络所能占用的最大带宽范围为100～200Mbit/s，但毫米波能够占用的最大带宽范围为800～2000Mbit/s。可以看出，毫米波频段的可用带宽相比低频段宽带扩大了10倍左右。

同时，随着开发技术的不断成熟，毫米波的使用成本也在不断降低，其使用规模也在增加。

2. 小基站

5G手机在2019年下半年已被正式推出，而三大运营商早在2019年上半年就已经开始对5G基站进行部署。中国信息通信研究院公布的信息显示，5G通信网络整体投资的40%都和基站建设有关。

“小基站”是相较“宏基站”而言的，小基站是信号发射功率更低、覆盖面积更小的基站。在5G采用的毫米波频段中，信号发射功率越高，其波长也越短，在受到障碍物阻隔时，其传播能力会大打折扣。因此，使用宏基站并不利于5G信号的传播。

多数城市建筑的范围较大，使用宏基站往往会令5G信号无法覆盖所有地区。因此，多个小基站的同时使用是使5G信号覆盖所有地区的最佳方案。

与宏基站相比，小基站的信号发射功率较小，覆盖面积也更小，但小基站安装十分灵活，能够实现5G信号的精准覆盖。用户在多个小基站组成的5G信号覆盖区域内移动时，网络的流畅性能够得到有效保证，不会出现某一区域信号较弱的情况。同时，小基站也能够作为宏基站的补充，在飞机场、地铁站这类信号较弱的地区布置多个小基站能够帮助人们实现无死角、高质量的网络通信。

3. Massive MIMO（大规模多进多出）

在5G的毫米波基站中，Massive MIMO技术的使用能够有效提升用户数据的传输速率，其信号覆盖率也更广。Massive MIMO技术的关键核心是在信号的发送端和接收端安装更加密集的天线，以此容纳、聚合更多的数据，创建出数据串流层。

传统TDD（时分双工）网络的天线数量一般是2～8根，而Massive MIMO技术的天线数量则为64～256根。同时，Massive MIMO技术的信号覆盖也不再是垂直的信号覆盖，而是呈现辐射状的电磁信号覆盖，因此Massive MIMO技术的信号覆盖程度更好。总之，无论是数据传输速率还是数据吞吐率、信号覆盖程度等，Massive MIMO技术的优势都要远超于传统TDD网络。

4. 波束成形

5G使用毫米波频段能够提升信号的传播速度，但是，信号在传播的过程中，无线信号的质量往往会出现损失，而微小的信号衰减也会对传输结果产生巨大的影响。波束成形技术的使用能够解决这一问题。

波束成形技术是一种定向的信号传播技术，相比传统的信号传播方式，使用波束成形技术进行信号传播能够将传播过程中的信号损失降低到最小。采用了波束成形技术后，5G基站需要使用许多不同指向的波束才能够完全覆盖一片区域，而用户在接收到波形信号后，该信号还能收集用户的位置信息，对波束信号的传播方向进行进一步地优化。

虽然波束成形技术的使用成本远高于传统的信号传播技术，但是其有效解决了信号传播过程中的质量损失问题，也能够容纳更多的传输终端。这将为用户提供更加流畅的网络，提升用户的使用体验。