提到5G天線、5G基站，你們想到的是什么？我沒猜錯的話，大家想到的應該都是這樣一個個看起來將“專業(yè)”寫在臉上的設備，科技感十足讓人覺得很厲害。

但其實，我悄悄告訴你，你平時見到的“路燈”、“空調外機”、“射燈”……都是一個個的5G天線，你信嗎？

沒錯，上邊真的都是天線

上圖這些很常見到平時都會忽略的生活設施，其實很可能就是一個個偽裝起來的5G天線。其實，不只是5G，甚至4G、3G的天線也是經歷各種花式的偽裝，混跡在鬧市。

天線為什么要被偽裝起來？這其實就是被不明真相的吃瓜群眾誤，解認為天線有輻射才被迫采取的措施，事實上天線們?yōu)榱颂嵘蠹业木W絡體驗真的很努力了。

特別是天線家族的小弟5G天線更是承載著家族殷切的期望——更大的傳輸速率，更廣的覆蓋。5G天線小弟：小小年紀承受了生命難以承受之重。

01天線家族一家子——5G小弟：我有64個射頻單元我能打八個！

這天線一家子的家傳絕學就是可以將基站信號的對應頻段以無線電波的形式發(fā)射到你的手機（也就是我們常說的“下載”），或者將從你手機上接收到的無線電波，再傳輸給基站處理（上傳）。

天線家族建立之初就一直在干這事兒，不過隨著家族實力的壯大天線們也升級，于是麾下能夠掌握的“小天線”——獨立收發(fā)單元也就更多了。

作為老大哥的2G天線，一般僅集成進了2個獨立“小天線”，被稱為2T2R天線（2T2R的意思就是2個獨立的收發(fā)天線）。而到了5G，這樣的獨立小天線就升級到了64個。比如下圖就是中興展示的一個天線的“解刨圖”，我們看到的一個一個的小方塊就是一個獨立的收發(fā)模塊，如果有興趣數一下就會發(fā)現剛好為64塊。

在小天線的底下就是通過連接線連接的遠端射頻單元（RRU，也是民間意義上的“萬惡之源”）。因為每個小天線都需要一根單獨的線，所以一想到64個小天線需要與底下的服務器連接，感覺我們看到的天線應該會變成這樣：

為了不影響“市容”（也不全是），工程師們就將天線與RRU進行了合體，于是AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）就誕生了。所以跟天線家族打了那么久的天下，在5G小弟上位之時，可憐RRU竟因為顏值被邊緣化，而AAU正式成為5G時代的先鋒，真是個看臉的世界。

02朋友，買貓嗎？我的意思是——MIMO

前面我們可以看到，從2G到5G的移動通信制式升級過程中，天線里面集成的獨立收發(fā)單元是越塞越多。多些收發(fā)單元的好處不言而喻，但是除了往天線中塞更多的收發(fā)單元外，還有個神奇的天線能同時實現多個獨立收發(fā)通道——“MIMO”天線（“Multiple-Input Multiple-Output”，也就是“多收多發(fā)”），MIMO天線線如其名能同時收發(fā)多路信號的天線。

能夠多收多發(fā)的MIMO天線可以實現三大能力——空間分集、空分復用、波束賦形?？床欢?？沒關系我們一個一個來看。

一技能——空間分集，技能效果：多路通道發(fā)送/接收相同的數據。

簡單來說，就是針對同一發(fā)射端的信號，采用多副天線接收。要實現這樣的功能，首先要保證的就是接收天線間有一定的距離，這樣輸出信號的衰落特性是相互獨立的，在接收到信號之后，再從合并電路從中選出信號幅度較大、信噪比最佳的一路，得到一個總的接收天線輸出信號。

還是不明白什么意思？那你可以這樣理解——有個人向你喊話，但你聽不太清，于是你叫上了你兄弟姐妹們一起聽，然后湊一塊討論都聽到了啥，這一合計這不就聽清了嗎。所以分集的主要目的，就是提高數據傳輸的準確度。

二技能——空分復用，技能效果：利用不同空間信道獨立傳輸信息。

空分復用就是在發(fā)射端將數據分割成多份，通過多個不同的天線以相同頻率發(fā)射出去，在接收端接收到多個數據的混合信號后，利用不同空間信道間獨立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數據流進行整合。

這個模式有點像你和你的小伙伴聊天，而你擅長“眼觀六路耳聽八方”，因此你的兩個小伙伴在同時和你說同一個事情的不同進度，天賦異稟的你將兩邊都聽清了而且在腦子里一整理，事情來龍去脈都搞清楚了，省事兒！不過這里有個限制，那就是首先你得天賦異稟，而且沒有更多超出你能力的“其它聲音”來搗亂，不然你可能一個都聽不清。

這樣一看，空分復用實現的是相同的頻率資源內獲取更高數據速率，但是抗干擾能力弱。

三技能——波束賦形，技能效果：制定對象集中發(fā)射。

簡單來說，波束賦形就是多組收發(fā)單元通過調整幅度和相位，讓天線可以打出一個“波束”直接朝著用戶的手機的方位集中能量發(fā)射。為了方便大家理解，我們看一下對比圖：

傳統(tǒng)網絡

精準波束賦形

還是類似前面的聊天過程，咱也別面對面了，你直接挨個私聊，沒有旁邊的人干擾你事情也能傳達的很清楚還不用擔心被人偷聽，而且對方也能清晰的知道你想表達什么。

綜合來看，空間分集與波束賦形都更適合干擾比較大的無線環(huán)境，可以保證數據傳輸的準確性，而波束賦形不但自身抗干擾能力強，而且對周圍其他用戶的傳輸干擾還小。而空分復用，則適合無線環(huán)境好干擾小的場景，可以實現傳輸速率的倍增。

03Massive MIMO——萬箭齊發(fā)5G時代真大殺器

前面我們提到，在5G天線中集成了64個獨立收發(fā)單元，確實非常多，用英文來說的話就是“Massive”，所以Massive MIMO天線就此登場了。Massive MIMO“錢”（獨立收發(fā)單元）多任性，于是在空域開辟了多條傳輸道路，并且在相同的頻段資源上同時傳輸不同的數據，使得數據傳輸速率實現了翻番的增長。

前面我們提到了MIMO的三大技能——空間分集、空分復用、波束賦形。其實這樣的技能早在4G時代就已經在運用了，但是奈何4G不給力，只能實現一路數據的傳輸，而且大家需要共享相同的傳輸資源，無論是單用戶還是小區(qū)整體的速率，都沒啥提升。平時可能沒啥感覺，但是在演唱會、各種車站等很多人用手機的時候，各種弊端就出現了。

而在5G時代，Massive MIMO天線由于內置的獨立收發(fā)單元遠超4G（移動為8倍，聯通電信的FDD天線比則是16倍），于是將4G時期的單流波束賦形進階成為多流（16流）！相當于打向不同區(qū)域的波束，可以獨立傳輸不同的數據，這也是小標題中提到的“萬箭齊發(fā)”效果。

Massive MIMO天線靠著多流波束賦形能力，以及對單用戶最高4流空分復用傳輸的能力，同時實現了基站級容量與單用戶速率的跨越式提升。于是，下次在演唱會或者車站等區(qū)域，有5G覆蓋要比4G穩(wěn)多啦。

另一方面，4G時代的波束賦形只能實現水平面的聚焦，而5G的Massive MIMO天線，可以實現波束立體的發(fā)射（也被稱為3D-MIMO），就像舞臺的360度旋轉射燈，哪里不亮照哪里：“樓頂上的朋友們你們好嗎？！”

所以之前4G時代需要在屋頂安裝各種偽裝成空調外機、太陽能熱水器等來為高層用戶提供信號支持，在5G時代有了Massive MIMO就不需要啦。

可以說，Massive MIMO天線憑借自己強大的同時多路數據傳輸能力，成為了5G網絡的真·大殺器。

04最后說一句：

可以看到，天線家族們?yōu)榱舜蠹覜_浪愉快真的很努力了，不論是為了不被大家嫌棄帶來的層層偽裝，為了顏值與“不影響市容”而登場的AAU，還是為了讓“人人都能有網上”而在5G時代立功的Massive MIMO，都是盡力在提升自己。我們現在能夠享受到的高速5G網絡，其實都是背后通信工程師們努力的結果。
責任編輯:pJ