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第两百五十四章 5G时代

    <!--go-->    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?
    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。<!--over-->
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