随着社会的进步和技术的发展，5G生活离我们愈来愈近了，这里和大家分享下5G通信技术的一些基础知识。

一、首先，我们来看一下5G 基本概念。

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G（5th generation），也是 4G 之后的延伸。ITU 为 5G 定义了 eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景。

（1）增强移动宽带（eMBB） 典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。关键的性能指标包括 100Mbps 用户体验速率（热点场景可达 1Gbps）、数十 Gbps 峰值速率、每平方公里数十 Tbps 的流量密度、每小时 500km 以上的移动性等。

（2）海量大连接（mMTC） 典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接密度要求较高，同时呈现行业多样性和差异化。

（3）低时延高可靠（URLLC） 典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等，这类场景聚焦对时延极其敏感的业务，高可靠性也是其基本要求。

二、对5G有了一个粗略的概念之后我们再来看下5G的相关术语，了解其特点。

IMT-2020（5G）推进组于 2013 年 2 月由工信部、发改委和科技部联合推动成立，目前至少有 56 家成员单位，涵盖国内移动通信领域产学研用主要力量， 是推动国内5G技术研究及国际交流合作的主要平台。

3GPP 全称 3rd Generation Partnership Project，是一个国际性通讯组织。成员包括四类：组织会员、市场代表、观察员和特邀嘉宾（Guests其中组织会员包括 ARIB（日本电波产业协会）、ATIS（美国电信行业解决方案联盟）、CCSA（中国通信标准化协会）、ETSI（欧洲电信标准化协会）、TSDSI（印度电信标准开发协会）、TTA（韩国电信技术协会）和 TTC（日本电信技术委员会3GPP 会定期并发布新的无线通信技术标准，R15（Release 15）就是第一个包括 5G 标准的版本。按计划 5G 第二阶段的 R16 在 2019年第四季度完成。

NSA（Non Standalone 非独立组网）：其中 NSA 组网是过渡方案，主要以提升热点区域带宽为主要目标，没有独立信令面，依托 4G 基站和核心网工作，相对标准制定进展快些，已于 2017 年 12 月完成相关标准化工作。SA（Standalone，独立组网） ：2018 年 6 月，3GPP 5G 标准 SA（Standalone，独立组网）方案在 3GPP 全会正式完成并发布，这标志着首个真正完整意义的国际 5G 标准正式出炉，即 Release15 版本。

（3）NOMA（非正交多地址）

由于 5G 频谱效率较 4G 提升了 5~15 倍，业内提出采用新型多址接入复用方式，即非正交多址接入(NOMA)。在正交多址技术(OMA)中，只能为一个用户分配单一的无线资源，按频率分割或按时间分割，而 NOMA方式可将一个资源分配给多个用户。在某些场景中，比如远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景，特别是上行密集场景，采用功率复用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势，更适合未来系统的部署。

毫米波是一种频率为 30 到 300 GHz 的电磁波，频段位于微波（microwave）和红外波（infrared wave）之间。应用到 5G 技术的毫米波为 24 到 100 GHz 的频段。毫米波的极高频率让它有着极快的传输速率，同时它的较高带宽也让运营商的频段选择更广。

但毫米波也不完美，其超短波长（1 到 10 mm）让它穿透物体的能力很弱，这导致了信号衰减，这些物体包括空气、雾、云层和厚实的物体等。短波长也有优点，比如短波长使收发天线能被做到很小，小到轻松塞进手机。小体积天线也让在有限空间内建造多天线组合系统变得更容易。

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1、技术交流 移动基站天线有关概念及选型原则 B B l la ah h blah bl ahb la h 一一. .无线通信组网中天线的作用无线通信组网中天线的作用 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间. 收集无线电波并产生电信号收集无线电波并产生电信号 什么是天线什么是天线? ? 将传输线中的高频电磁能将传输线中的高频电磁能 转成为转成为 自由空间的电磁波，或反之将自由空自由空间的电磁波，或反之将自由空 间中的电磁波转化为传输线中的高频间中的电磁波转化为传输线中的高频 电磁能。因此，要了解天线的特性就电磁能。因此，要了解天线的特性就 必然

2、需要了解自由空间中的电磁波及必然需要了解自由空间中的电磁波及 高频传输线的一些相关的知识。高频传输线的一些相关的知识。 天线的作用天线的作用 导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射， 辐射的能力与导线的长短和形状有关辐射的能力与导线的长短和形状有关. .如由于两导线的距离很如由于两导线的距离很 近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将 两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生

3、的感应电动 势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度 L L远小于波长时，导线的电流很远小于波长时，导线的电流很 小，辐射很微弱小，辐射很微弱. . 当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流 就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著 辐射的直导线称为振子。辐射的直导线称为振子。 二二.天线辐射电磁波的基本原理天线辐射电磁波的基本原理 天线可视为一个四端网络天线可视为一个四端网络 同轴线变化为天线同轴线变化为天线 两臂长度相等的振子叫

4、做对称振子。每臂长度为四分之一两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一 波长。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合波长。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合 起来的，称为折合振子。起来的，称为折合振子。 1/2波长波长 一个一个1/2波长的对称振子波长的对称振子 在在 800MHz 约约 200mm长长 400MHz 约约 400mm 长长 1/4波长波长 1/4波长波长 1/2波长波长 振子振子 波长波长 无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的 频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能频率范围内工

5、作的，通常，工作在中心频率时天线所能 输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将 减小，据此可定义天线的频率带宽。减小，据此可定义天线的频率带宽。 有几种不同的定义：有几种不同的定义： 一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度； 一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。 在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说， 就是当天线的输入驻波比就是当天线的输入驻波比1.51.5时，天线的工作带宽。时，天线的工作带宽。

6、半波振子上的场分布半波振子上的场分布 在在 820 MHz 1/2 波长波长 为为 180mm, 在在890 MHz 为为 170mm 175mm对对 850MHz 将是最佳的将是最佳的 该天线的频带宽度该天线的频带宽度 = 890 - 820 = 70MHz 当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降 在在 850MHz 1/2 波长振子波长振子 最佳最佳 在在 890 MHz 天线振子天线振子 在在 820 MHz 在天线工作频带内在天线工作频带内,天线性能下降不多天线性能下降不多,仍然是可以接受的。仍然是可以接受的。 自由空间中的电磁波自由空间中的电

7、磁波 . . 无线电波无线电波 什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式， 在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时 这两者又都垂直于传播方向。这两者又都垂直于传播方向。 无线电波无线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。 无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用 公里秒表示。在媒质中的传播速度为：公里秒

8、表示。在媒质中的传播速度为： /，式中，式中为传播媒质的相对介电常数。空气的相对为传播媒质的相对介电常数。空气的相对 介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于。 因此，无线电波在空因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光速气中的传播速度略小于光速 ，通常我们就认为它等于光，通常我们就认为它等于光 速。速。 电磁波的传播电磁波的传播 电场电场 电场电场 电场电场 振子振子 电波传输方向电波传输方向 磁场磁场 磁场磁场 可用式可用式 / / 表示。表示。 式中，为速度，单位为米式中，为速度，单位为米/ /秒；秒； 为频率，单位为赫兹；为频率，单位为赫兹

9、； 为波长，单位为米。为波长，单位为米。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒 质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介 电常数电常数约为约为2.12.1，因此，因此，/1.44 /1.44 ，/1.44 /1.44 。 波长波长 无线电波的波长、频率和传播速度的关系无线电波的波长、频率和传播速度的关系 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化无线电波在空间传播时，其电场

10、方向是按一定的规律而变化 的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电 波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为 垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极 化波化波。 . . 无线电波的极化无线电波的极化 垂直极化垂直极化水平极化水平极化 + 45度倾斜的极化度倾斜的极化 天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向 - 45度倾斜的极化度倾

11、斜的极化 五五. .天天线的极化线的极化 3.圆极化波圆极化波 如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆 极化波。旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们极化波。旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们 就叫它为圆极化波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆就叫它为圆极化波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆 极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。 垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化 波要用具有水平