5G的超高网速是如何实现的 _5G

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5G eMBB实现之『道』
增强型移动宽带(eMBB)，是现阶段5G最重要的发展方向，也是我们看得见摸得着的未来。
在5G基站下，国际电联的愿景是单小区可达20Gbps的速率。而在巴塞展上，国内的5G先锋中兴通讯曾经演示过惊人50Gbps峰值下载速率！

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▲中兴通讯的5G演示
在这一切的背后，到底是何方神圣，能拥有如此大的能量？
这就要从“道”和“术”两方面来理解。“道”可认为是提供支撑的理论基础，“术”就是在此之上的实现方法。
两千五百年前，中国伟大的思想家老子曾说过：“道生一，一生二，二生万物” 。那么到底什么是道呢？老子又说：“道可道，非常道” 。
老子说得没错，但尽管“道”难以说清，还是有人为此孜孜不倦。70年前，美国的克劳德•香农发表了一篇划时代的论文《通信的数学理论》，从而成为了无线通信理论的奠基人，“道”终于“可道”了。

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▲香农
香农公式，精确地描述了决定通信系统容量的几个因素和它们之间的关系。作为移动通信之“道”，2G，3G，4G要遵从，5G照样不例外。

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▲香农公式
这个公式看起来非常的狰狞可怕，我们如果能鼓起勇气硬着头皮看一遍的话，就会发现，系统容量和信道带宽成正比，或者说，信道带宽越大，系统容量就越大！容量大了，不就是上网速度快了么？
5G的设计者也是这么想的：大幅提升网络速率，增加信道带宽是第一要务。那么，就从4G的20M带宽提升到100M，甚至400M吧！
可是常用的频段都让2G/3G/4G给占了，连WiFi也占了一大段，留给5G的已经不多。巧妇难为无米之炊，这可怎么办？
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5G 毫米波的引入
于是，5G将眼光投向一片新的处女地。这里不但带宽丰沛，而且大部分都空闲着，正好为5G施展拳脚所用，真是一片流着蜜与奶的好地方。

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▲5G毫米波候选频谱
这片处女地就是“毫米波”，又叫5G高频，一般指频率在30GHz到300GHz这段范围内的频谱，相对于传统的Sub6G来说频率要高得多，频率越高波长越短。

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▲频率越高，波长越短
根据电磁波的“波长λ=光速C ÷ 频率f”这个公式可以得出，该段频谱的波长在1毫米到10毫米之间，因此得名“毫米波”，又叫mmWave，实际5G所用的毫米波下限是24GHz 。
下图是5G毫米波的候选频段，可以看出，相比于拥挤的Sub6G频谱（2G/3G/4G/WiFi都在这一段狭窄的范围内），毫米波的频谱资源简直是太丰富了！就这还只是毫米波频段的一小部分而已。

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、▲5G毫米波的带宽极为丰沛
目前标准确定的5G毫米波频谱叫FR2 (Frequency Range 2)集中在24GHz到29GHz这5G带宽，也基本可以满足5G初始部署阶段的需求了。

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▲标准化的5G毫米波频谱
既然毫米波的资源这么丰富，为什么现在2G/3G/4G都非要挤在低频Sub6G不可，甚至5G也首先在Sub6G来部署？
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毫米波的致命弱点
这是因为毫米波有致命的弱点——覆盖差。
电磁波的在空气中的传播有个特点，就是频率越高，损耗越快，绕射，穿透能力越差。典型的损耗分类有下面这几种：
1. 自由空间路径损耗：由于信号能量在自由空间的扩散，在传播了一定距离后，信号能量会发生衰减，功率损耗量和频率的平方成反比。举例来说，也就是频率增大3倍，损耗就会增加9倍！