第两百五十四章 5G时代

　　因为单说就比现金流，那新晨科技肯定是很丰富的，毕竟新晨科技可不需要每年投入几千亿来做科技研发的。

　　也因此，老任的公司赚钱归赚钱，但是要比现金流，也比不过新晨科技的。

　　纯利润谁人能比呢？

　　“5G完全出啦了……应该可以……”叶新晨心中想着事情，5G带来的时代那是很恢宏的。

　　因为利用5G技术，完全可以实现当年物联网吹过的牛——万物互联。

　　那就先引用一个马克思政治经济学的观点来辟辟邪，那就是——生产力决定生产关系。

　　咱们把这个理论套用到全球来看，人类生产力发展到今天，新的生产关系正在逐渐浮现，这就是全球化。

　　只要生产力发展是必然的，全球化趋势就是必然的。

　　所以反全球化就是一群卫道士的自我安慰，就像项羽恢复分封制、袁世凯恢复帝制，他们的结局都一样，那是不可能的。

　　所以这段话，放在当时正遭美联邦围剿老任公司的时候是一样的。

　　首先啊，说起5G，不懂点电磁波是不行的。

　　比如说仙人掌能防电脑辐射吗？

　　我们知道日常生活中，除了原子电子之外，剩下的几乎全是电磁波，红外线、紫外线、太阳光、电灯光、wifi信号、手机信号、电脑辐射、核辐射……

　　所以你能想得到的，都是电磁波。

　　好，只要是波，就逃不过三个参数，那就是波速、波长、振幅。

　　因为电磁波的速度是恒定的光速，因此只需考虑波长(也就是频率)、振幅以及与振幅有关的相位。

　　其中频率对于电磁波来说，尤为重要，频率越高，对应着电磁波的波长越短，能量越高，衰减也会越快，穿透性越差，散射越少，对人体伤害就会越大，这里先不考虑大气窗口的特殊情况。

　　就着这个原则，咱们从头到尾捋一遍。

　　长的电磁波波长能到一亿米，频率3Hz，一秒钟三个波，如果用来通信的话，等你一句话说完，就可以过年了。

　　比这个稍微正常点的电磁波，波长几万米，用这通信，就一个字——稳！

　　江河大山都挡不住，甚至能穿透几十米深的海水大家要知道，海水是能导电的，这可是电磁波的克星。

　　不过就这点频率，只能勉强携带点信息，发一个hello，大概都需要半小时，也就比写信稍微强点。

　　尽管不方便，但是因为波长长的优势，用在岸台向潜艇单向发送命令倒是挺方便的。

　　再短点，几十米波长的电磁波，频率就到了百万赫兹MHz级别，能携带的信息就很可观了，一句话至少能说利索了。

　　而且照样还能跑很远，几百公里不在话下，所以收音机广播、电报、业余无线电一般用这个频段。

　　说点有用的，假如你困在荒岛上，有个飞机路过，赶紧用121.5兆赫兹呼救，这是民用紧急通信频率，还有个军用紧急通信频率243兆赫兹，这些都是不加密的公共频率。

　　波长再短点，到了1米至1厘米之间，那就是GHz，也就是吉赫兹了。频率这么高，就有意思了。

　　一方面，虽然衰减已经很明显了，但一口气还能跑个百十公里，够用；另一方面，频率到了吉赫兹这个级别，能携带足够多的信息，不但话能说利索了，还有多余功夫让你加个密什么的。

　　所以这个波段是通信的焦点，什么1G  2G  3G  4G，什么卫星通信雷达通信，全在这，这些啊，统称微波通信。

　　到了毫米级，电磁波就跑不了多远了，虽然毫米波不太发散，但很容易被周边物质吸收或反射，几乎没啥穿透性，用来通信很鸡肋，不过用在导弹导引雷达或微波炉上棒棒的。

　　但，毕竟频率超过了30GHz，携带的信息量实在太馋人，要不还是试试吧！

　　于是，5G来了。

　　5G同志的故事太复杂，咱们先等等，继续往下数，来到微米级。

　　毫无疑问，能携带的信息量继续倍增，但一旦波长只有零点七微米的时候，电磁波就已经是可见光了。

　　可见光大家都见过吧，别说穿墙了，一张纸都够呛，所以，想按着这个套路继续出7G  8G  9G，估计是行不通的。

　　所以，到了后来就有了激光通信，发射端和接收端必须瞄得准准的，中间还不能有阻挡，虽然有这些麻烦，但是能传递的信息容量极大，这优点也实在是很明显了。

　　波长到了零点三微米，也就是三百纳米，先别管频率的事了，这玩意就是我们熟知的紫外线，开始对人体有害了。

　　太阳光里的紫外线大约占了百分之四，如果你一天能晒上半小时太阳的话，那么前面提到的那些电磁波辐射基本可以无视了，不要钻电磁共振的牛角尖，咱只说普遍情况。

　　波长两百纳米的紫外线，在太阳光中几乎是没有的。

　　所以在阳光太强时，紫外线通信就成了激光通信很好的补充，不但隐蔽性更好，还不用像激光那样对得那么准，在几公里的距离.上非常好用，是近些年军事通信的研究热点。

　　接下来就和通信无关了，波长到了纳米级就成了X光，就是在医院见到的那种，这么说的话，X光其实也能叫纳米技术，当然了这些也都是开个玩笑。

　　最后，波长短到了零点零一纳米以下，这就是闻之色变的伽马射线，来自核辐射，全宇宙最强的能量形式之一！

　　你若是要毁灭一个星系，伽马射线肯定是不二之选。

　　实际上，科学家一直怀疑，超新星爆炸产生的伽马射线爆已经毁灭了绝大部分的宇宙文明，好在太阳系处于比较角落的地带，周边恒星不多，所以我们还有闲工夫在地球上勾心斗角。

　　终于说完了波长频率，那振幅呢?相位呢?

　　当然咱们回到微波通信。

　　为什么频率越高，能携带的信息就越多?

　　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，所以先搞清楚人类是怎样用电磁波来表示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，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，优点一下就变多了。

　　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，这就是为什么，我们前面讲到的，频率越高能携带的信息就越多。

　　这样算起来，频率8MHz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?

谷傍</span>　　有一位伟人说——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，所以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。

　　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。

　　给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，使其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，你看现在手机光溜溜的好像不需要天线了，其实有的手机里面密密麻麻放了十几根天线。

　　要知道，手机与手机是无法直接通信的，它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?

　　这就只能在天线上做文章了。

　　5G的第一个关键技术那就是大规模多天线阵列。

　　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?

　　这个相当复杂和枯燥，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必修课。

　　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，把麦克风和音响挨在一起，还要求两者能正常工作，你说难吗?因为大概率你的耳朵会聋掉。

　　为了解决这个问题，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。

　　八九年前华为宣布已于C市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，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。

　　这样两个电话就用掉了从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，但没过多久，终于也架不住手机数量的海量增加，很快就不够用了。

　　换个思路，大家都用100Hz表示1，  105Hz表示0，但是第一秒给甲用，第二秒给乙用，第三秒给丙用，只要轮换的好，5Hz的带宽就够三个手机用，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，再揉到一起发送，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。

　　然后呢，这就是3G的思路，简称CDMA。

　　稍微上一点点年纪的人，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，把这两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，就是把信号叠在一起发送，就是4G的思路，简OFDMA。


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