无线网络研究部polar

Ⅰ 未来的5g时代是什么样的

未来的5g时代是什么样的

未来的5g时代是什么样的，对于网络的使用其实已经成为了我们生活中不可缺少的部分，很多方面都是需要依靠网络来进行的，现如今5g也活跃于各大平台当中，以下未来的5g时代是什么样的。

未来的5g时代是什么样的1

要说这个5G，就先得了解一下什么是电磁波。

电磁波

日常的生活中，除了原子电子以外，剩下的几乎都是电磁波；红外线、紫外线、可见光、手机信号、这个辐射那个辐射的，等等。只要跟波有关的，就会有是三个参数：波速、波长、振幅；电磁波的速度是恒定的，也就是常说的光速。那就只有两个变值：波长跟振幅了；在振幅不考虑方向的情况下受影响的就剩下波长了，也就是常说的频率，这个频率对波长来说太重要了。

频率越高，波长就越短，能量也就越高，如微波炉；衰减速度快，穿透性差，散射少，对人体伤害大。这是电磁波的基本规则。我们先记到小本本上。

电磁波的分类

一个长的电磁波波长有上亿米的，频率3HZ，也就是1秒钟3个波，用在通讯上的话，讲一句话估计要一年之久。

一艘潜艇在海底通行，它用什么频率来通讯呢？这个电磁波的波长得在几万米，用这通讯才能保证稳定性，能穿过山河，还能穿透几十米深的海水（海水导电，是电磁波的克星）。不过频率呢实在是低，携带的信息含量有限。发个称呼都要半个小时。

收音机、广播、电报呢这些通讯的波长还要短些，大概几十米长的样子，频率一般在百万赫兹级别MHZ，距离也能跑个几百公里远，这个就比潜艇的强多了，说话利索了，信息的含量还是不错的。

嗯，告诉你个求生的办法，如果你被丢到一个荒岛上，如果你刚好有台胡救机，民用的紧急呼叫频率是121.5MHZ；还有一个军用的是243MHZ，这个是不加密的公共频率。周边几百公里范围内都可以收到的。之前弯弯跟兔子的军机在海峡相遇，就是用的这个频率对话，结果被无线电的爱好者录了下来放到网上，成了网民近距离接触战斗一线的一个乐趣。

这个波长再短一点，就1cm—1M的范畴了，这个范围就特别的好玩了。第一个就是这个衰减还不是特别的弱，电磁波也还能跑个百十公里来着；第二个就是这个频率到了GHZ的范围了，信息的含量是成倍数的增加啊，不但说话利索了，还能进行加密啥的。所以这个波段是通讯的关键，像1G2G3G4G、卫星通信、雷达通信都聚在这儿。全称：微波通信。

在往下就是毫米波了，这个电磁波衰减的厉害，虽然不是很发散，但是很容易被周围的物质反射或者是吸收，没什么穿透性，用来通讯实在是很烂，可架不住信息含量大啊，频率都超过了30GHZ了，别说用来通话了，你就是用来多点实时视频通讯都没问题啊。于是，5G来了。

再往下就是微米了，这个信息含量增加是没毛病的，但是波长到0.7微米就属于可见光了。可见光用在通讯上难度就太大了，想搞7G8G就不行了，这个套路走不下去了，没办法，穿透性不行。于是就有了激光通信，嗯，发射点跟接收点必须瞄准，中间还不能有阻碍，这个就是光纤了。

电磁波的频率

波长在往下走，到0.3微米也就是300纳米了，到了这个境地，就是属于紫外线了；这个终于到了对人体有害的地步。太阳光里的紫外线占比达到了4%左右，如果下次还有人跟你说通信信号对人体有害的话，你就让他不要晒太阳算了，通信信号的辐射对比电磁波辐射几乎可以无视了（电磁共振除外，那个一般人也接触不到）。

波长在200纳米的紫外线，这个在太阳光中几乎没有。在太阳大的时候就可以做激光通信的补充了，隐蔽性不是一般的强，而且传递性不错，用做军事用途是杠杠的啊。

再往下波长到纳米级别了，这个在生活常见的就是医院的X光了，这东西穿透性超强，当然了，用在通信上是不可能的了。

再往下的话就是0.01纳米了，这个就不敢惹了，伽马射线，来自于核辐射，宇宙已知的最强能量形式之一！如果说要毁灭一个星球，伽马射线是不错的选择。实际上，现在的科学家一直在怀疑，超新星在爆炸的时候产生的伽马射线毁灭的了大量的宇宙文明，而地球只是因为在角落里，所以逃过一劫。

这个波长我们都了解完了，下面我们回到微波通信。

为什么频率越高，携带的信息就越多呢？我们知道信息的传输方式就是用一串的1和0来表示的，所以电磁波也不例外。

第一种方式就是“调幅”，用大白话来说就是调整电磁波的振幅，振幅大的表示1，振幅小的表示0；应用较多的就是收音机上面的AM调幅，就是这个办法，缺点不是一般的多。

第二种方案属于“调频”，方法就是调整频率，比如用密集的频率来表示1，用松散的频率来表示0；收音机里的FM调频就是这个方案，优点比AM多多了。

显然，在单位时间内，发出的波越多，能表示的1和0就越多，或者说，频率越高，携带的信息就越多。

理论上这样算的话，频率在800MHZ的频率上每秒产生的800W个波都来表示1和0的话，1秒钟就可以传输100M的数据呀，这速度这么给力，为啥我们没用到呢？

这个就不得不提损耗了，通信是需要跨越千山万水的，中途丢失一些1和0不是很正常的事嘛，而我们的科学家为了防止信息失真，所以就让这群1和0抱团了。比如用1千连续的1表示1，这样哪怕路上丢了一半咱还是能认出来不是。这种办法一般用在民用通信上，因为特征很明显好认。很容易被破解。现在我们回过头来看说民用的北斗卫星信号被破解了，这个也就见怪不怪了。

民用的信号毕竟是大众普遍用的，只要能和其他的信号区别开来就行了，不会弄得特别复杂，不然的话传输的效率太低了。像2G技术那样，用的是800MHZ的频率，每秒传输个几十K。

如果是军用的话就得另说了，这个为了防止被破解，用了一堆超级复杂的组合来表示1和0，中间还夹带着一堆无用的信息，各种跳频扩频技术，还要变换各种组合，反正就是一堆乱整，看谁能先绕晕谁。所以就造成一种现象，同样是一句问好，军用的通信用掉的1和0比民用的多N个倍数级，而为了保证传输的效率，军用的频率比民用的高N个级别。

就目前来说，顶级的破解技术是干不掉顶级的加密技术的，更别说现在逐渐成熟的量子通信技术了。

这个军事对抗既然干不过那咋办呢？认怂是不可能认怂的，怎么办？既然干不过那就索性给你加点料，再送你一堆的1和0，把你的原有组合搞乱，让自己人都一脸懵逼，这个就是军事上常说的电子对坑了。

额，咱们是不是跑题了啊，言归正转，继续说5G。

前面提的，都是通信的基本原理，下面在说说一些关键的技术。5G的关键技术是有一堆说法的，咱们先来个简单的归类。

三大关键技术

震荡的'电路中咱们插个天线就可以产生电磁波，用特定的方式改变电磁波的频率或者是振幅，组成各种复杂的组合，这个过程就叫做调制。相应的，竖个天线咱们就能接收到空中的电磁波，按照特定的方法就可以变回相应的1和0，这个过程叫做解调。

把电磁破发射到空中，或者把空中的电磁波收到，都是需要天线的，我们的手机也是一样要用到天线。手机与手机之间是无法直接进行通信的，而是通过周围的基站与别的手机进行联系的，而问题是现在的5G通信使用的是毫米波，在空气中衰减的比较严重，但是呢，毕竟是民用的，不能无限制的提高发射的功率，咋办？就只能在天线上想办法了。

5G的第一个关键技术来了，大规模天线矩阵阵列。

简单点说就是增加天线的数量，一个两个不行，咱就一次性来个几百个天线。这个思路好理解，不过也有一个麻烦，就是同时用这么多天线发射一个信号，一个不留神就是乱成一团乱麻。

多天线加毫米波，对比原来的少天线加厘米波，这个无线电传输的物理特征就不一样了，的重新建立一个新的信道模型。这个模型怎么建立呢？额，字幅有限，还是交给各路大神把，这里就不细表了。

天线多了，不但毫米波的衰减问题解决了，传输的效率、抗干扰的性能也是杠杠的，这个属于5G的必修课了。

想当年在下间接供职的大唐电信在2015年发布的256大规模天线，可是在全球通信行业甩下一颗核弹啊，一时间风光无限好！可惜后来没跟上节凑，沦落到靠卖科研大楼求生。

现在基站的天线是搞定了，该动手解决终端的天线问题了，这个就得靠一个全新的技术：全双工技术。

一般的手机通信天线只有一根，收发信息是交替着来的，等于就是一个人既要收信息也要发信息，效率有点低。全双工技术，就是把发信息的天线跟收信息的天线分开来，收信息跟发信息同时进行，这优点就不说了，不过实现起来就不是一般的难了。

想象一下，把发信息的话筒跟收信息的音响挨在一起，还让他两正常的工作，你说难不难？解决的方案大体上分为两个，第一个就是物理解决，在两根天线之间加一堵墙，将两个隔离开来，主要用的是屏蔽材料；第二个就是技术方案了，对信号进行处理，比如无源模拟对消等方法。

这两个5G关键技术华为在2016年就完成了，2016年华为官网宣布在外场完成5G第一阶段关键技术验证，其中两个重点测试的就是大规模天线技术和全双工技术。

现在天线搞定了，下面就该是“新多址接入技术”了，这名字一看就晕晕乎乎的，别急，等慢慢道来。

假设基站将100HZ用来表示1,用105HZ来表示0。这个时候，又来了一个电话，那这个新的电话的1就得用110HZ来表示，0用115HZ来表示了；以此往下推。这个就是1G网络的概念。简称FDMA

这个缺点是很明显的，两个电话就占了100-115HZ的频段，这个占用的频段就叫带宽。就是个外行的也看的出来啊，这东西太占带宽了。好在那个时候的带宽就是打个电话，如果要发个信息啥的得要老命了，慢慢的大家都看到好处，用的人多起来了 ，这个就很快不够用了。咋办？升级呗。

换个方式，咱用100HZ表示1，用105HZ表示0，但是这个第一秒咱给A客户用，第二秒给B客户用，第三秒给C客户用，这样轮换这来，从技术层面上来说，就5HZ就够三个人用的了，只是有点延迟而已。这个就是2G的概念了，简称TDMA。

在到后来，用的人是越来越多，2G网络也满足不了需求。市场告诉我们，哪里有需求哪里就有生产力；继续玩套路，在每个客户的信号前面加个序列码来表示客户的信息，在将系列码跟客户的信息一起发出，这样接收方就只需要接收对应自己的序列码信息就可以。这个就像以前送信的大爷送信一样，手里拿着一摞的信封，叫到谁的名字谁上前拿就是了。从此以后，每个手机都有各自相对应的序列码了，这个就叫3G网络，简称CDMA。

再发展下去就是正交频多址技术，把两个互不干扰的正交信号揉成一团发出。这个正交信号，和量子力学的叠加态有点类似。把信号进行叠加然后一起发出，这个就是4G的思路，简称OFDMA。

每个终端在网络上都有一个唯一的地址，所以这种让很多的手机一起打电话的技术，可以从1G用到4G，统称为多址接入技术。5G当然得玩点不一样的不是，咱们叫给叫“新多址接入技术”，这家伙新在哪里呢？

非正交多址接入、图分多址接入、多用户共享接入、、、嗯，一大堆的信息，还好现在不在电信行业了，不然非得晕乎不可。总体的思路就是叠加更多的信号或者把前面的技术混在一起，这个技术的含量就有点高了，各位不在电信行业的就看个热闹就行了。

这个5G网络要实现10Gb/秒的峰值速率、1百万的链接数密度、1毫秒的延时，就必须解决这三个关键技术，才能在江湖上行走。

2016年，华为在进行第一阶段的测试中验证了“关键技术”，这个关键技术也主要是验证三大技术。新多址接入采用的是滤波正交频分复用、稀疏码多址接入、极化码。结合了大规模的天线，吞吐率在4G的基础上增加10倍以上，在100MHZ的频率下，平均吞吐量达到了3.6GB/秒；全双工采用的是无源模拟对消、有源模拟对消和数字对消三种框架，实现了110DB的自干扰消除能力，获得了90%以上的吞吐率增益。

2017年华为在第二阶段的“多种关键技术融合测试及单基站性能测试”中，在200MHZ的带宽下，实现了单用户下行速率超6GB/秒，峰值更是达到了18GB/秒，配上小区内安装的首个小型化5G测试终端，单个5G基站可以同时支撑上百路的超高清4K视频。

2018年，华为完成第三阶段“基于独立组网的5G核心网关键技术与业务流程测试”。

这三个测试，华为为5G测试验证画上了完美的句号。

除了这个三大关键技术以外，我们的手机想组成网络，还有很多事需要做。比如传输资源的分派，这个可比马路上红绿灯难多了，只要一个红绿灯没搞好，那对不起，这个城市就几乎陷入瘫痪了。所以，华为又花费了两年多的时间跟运营商进化独立组网测试。还有现在个别地区发生的能耗与效益不对称的问题，能耗太高，大量的资源遭到浪费，只能将基站关闭或是休眠。等等一些基本的要求。

芯片

从以上我们可以看到，5G要处理的数据跟4G相比是成几何数增长，现在凡是数据，就是0和1的事，但凡是用到0和1的事，基本用的也都是芯片。控制电磁波发射的要用到射频芯片，编码、解码就得用到基带芯片，诸如此类的芯片；这些也是5G的关键技术。

我国在这领域里的玩家嘛，嗯，又是华为；华为在2019年发布了首款5G基站核心芯片：天罡；还有全球首款单芯片多模5G基带芯片：巴龙5000。作为中国第一玩家，就免不了拿下世界N个全球第一了。

做这个调制解调芯片的玩家比较多；但是5G的主流频率是28GHZ，有能力处理这个频段的芯片的玩家就只有4个了。

高通是最早开始研究的玩家；三星是做的最远的，做到了39GHZ；华为是工艺最先进的玩家；英特尔是哪里都有它的身影；台湾的联发科据说也在搞，不知做到哪一步了。

我国的华为在2018年发布的巴龙5G01芯片因为太大了，不能装到手机上。所以在2019年就又推出了手机用的巴龙5000，同时还发布了手机处理器麒麟芯片和服务器芯片鲲鹏，这技术也是杠杠的。

关于通信的技术是实在太多太复杂了，得立一个相关的标准出来，大家伙一起在一个圈子里玩，下面我们就开始讲5G标准。

5G标准第一阶段是在2018年完成并在6月份发布的，标志着第一个真正完整意义的国际5G标准出炉，剩余的部分是在2019年后再进行完善。

这次的标准大会一共有50家公司参与，中国玩家有16个，包括大唐电信、中国电信、中国移动、中国联通、华为、联想、中兴等；美国8家，欧洲8家，日本13家，韩国5家。

从数量上看，是以中国玩家为最多；从质量上来看，中国也是前列。

在信道上，欧萌的洛基亚编码一直用的是turbo码，美国玩家高通一直用的是LDPC码，华为擅长的是polar码。所以，第一回合直接将欧萌的turbo技术淘汰了，欧萌的玩家还得重新开始学习LDPC跟polar；

下面就是高通跟华为两大高手的较量了；

信道编码分“控制信道编码”跟“数据信道编码”，高通想的是两个都使用他家的LDPC技术；华为的方案是控制信道用polar码，数据信道用LDPC码。

重头戏来了，联想对华为的方案投了反对票、、、

当然了，在当时联想的投票对结果毫无影响。因为分歧实在是太大，当天只是确认了数据信道使用LDPC码，至于控制信道容后再议。

等到第二次投票的时候，高通、英特尔等找了31家公司组成LDPC阵营，要求使用LDPC技术。而华为则组织了包括联想在内的55家公司组成polar阵营，要求使用polar技术。可想而知，华为完胜，polar码成为控制信道编码，而LDPC则称为数据信道编码。

在后来，这件事被网友们翻了出来，联想也引起了众怒，而华为也很细心的帮着解围。

嗯，再顺便说一句，5G的行业标准还没有全部出来，5G离全面成熟应用还有一段路要走。

应用场景

因为5G的应用太多了，所以国际电信联盟后来又召开了一次ITU-RWP5D第22次会议，确定了5G的应用场景。

总结起来就三句话：5G网速快、信号广、延迟低；但5G实在是太先进了，技术带来的改变超出了想象力，5G是全信息化的基石，完全可以实现物联网吹得牛：万物互联。

就像当年的1G跟现在的4G的区别，当年的大哥大跟现在的手机完全不是一个层面的对手嘛。现在的你是不是很期待呢？快来加入华为的研发大军吧、

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5G关注的是什么？

5G到底是什么？从字面意义上来看，人们不难理解其为4G之后的下一代技术。但5G技术究竟有哪些能够定义自己的特征呢？回答这一问题，目前来看并不是一件容易的事儿，因为业界对此并未完全达成共识。

透过欧盟最早启动的5G研究项目——METIS（构建2020年信息社会的无线移动通信领域关键技术），我们也许能够对5G有一个相对清晰的认识。这一项目由29个成员组成，其中包括了法国电信、西班牙电信、NTT DoCoMo等全球主流电信运营商，以及爱立信、华为、阿尔卡特朗讯等主流电信设备商，甚至包括了来自非电信行业的宝马集团等。

针对全球数据流量到2022年时将比2010年增长1000倍，欧盟METIS项目对5G技术设定了明确目标：在容量上，5G技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率上，典型用户数据速率提升10倍到100倍，峰值传输速率可达10Gbps……

5G最突出的亮点，“在于其容量将是4G的1000倍”，速率并不是5G要重点解决的问题。事实上，从3G开启的移动宽带之旅开始，移动数据传输速率就在不断提升；今天已经实现的高达1Gbps的速率，已经可以满足绝大多数移动数据业务和应用的需求。

“值得注意的是，提高速率对终端的复杂性要求就会非常高”，特别强调了这一挑战。速率大幅提升之后，终端就会很难设计，同时功耗问题也会再度挑战终端制造业。正因为如此，我认为：“速率提升不一定是必须的，而是一种可能性。”

关注更多速率以外的东西，这也是欧盟METIS项目组所持的心态。该项目总体负责人Afif Osseiran博士表示，5G要解决的问题将不仅仅是传输速率，而是要应对来自于联网设备的大规模增长以及不同应用场景对网络需求的不同挑战。事实上，业界已经普遍认为，单纯的提速已经没有意义了，因为用户对于速率的需求并不会无限制地增长，或者说已不是第一需求。

千倍容量从哪儿来？

应对数字洪水的冲击，这是5G的核心诉求，也是5G要实现千倍于4G容量的根本动力。那么，千倍容量究竟从哪里来？

要实现千倍容量，就需要创新的理念。我认为，首先可以从管理的角度入手，寻找到更多的频谱资源，例如重复利用已有的频谱资源。频谱资源越丰富，容量提升就会越容易一些。对此，李建东给出了一个再形象不过的比喻：“如果在已有的高速公路旁边再增加一条新的高速公路，就必然能够让更多的车辆通行。”

减少每一个小区的面积，缩小小区半径，提高网络密度至10倍乃至20倍，这是另外一个重要方向。

值得注意的是，小基站有望在5G时代扮演极为重要的角色，甚至是最重要的角色。我指出，5G时代一个重要的创新理念，就是未来覆盖范围很广的宏基站，例如当前2G网络现有的宏基站主要用作管理，真正的通信传输由小基站来完成，从而实现通信传输与网络管理的分离，既提高效率，又节省能量。网络的融合，技术的融合，将是5G时代的主旋律。5G将改变以往以技术为中心的模式，而是以体验为中心，通过多种无线技术和网络的融合，来满足数据流量爆炸式增长的需求。

我描述了这样一幅5G时代的应用场景：尽管蜂窝网会持续服务于手机，但当手机处于WLAN的覆盖范围时，蜂窝网就联合WLAN为手机提供“加强版”的数据服务；无论四核还是八核，一部手机的处理能力终归是有限的，但位于同一地点的多部手机，就可以共享处理能力，并将处理好之后的数字内容近距离传输给需要使用的手机。

我认为，最理想的应用场景是，终端周围的所有网络、处理资源都可以按照需求“顺手拈来”，即资源与终端是全新的动态绑定，资源会“跟着终端走”。

要实现这一理想应用场景，构建自组织网络则是重要方向，而这正是当下西安电子科技大学的研究重点。自组织网络解决了人工配置频率和资源带来的难，“只要解决了电源问题，剩下的都由网络自动完成”。例如，某个特定地点的数据业务流量突然增多，那么网络就会自动调配资源前往支援。

5G，是一个全新的舞台，而中国有可能在这一舞台上赢得更多的喝彩。我认为，一方面，中国用户对于5G的需求更加迫切，中国用户使用数据业务的习惯已经养成，中国用户对于数字生活的渴望比国外用户更加强烈；另一方面，当前的许多华为科学家都是世界一流的科学家，信息也实现了充分共享，中国创造的愿望更加强烈，中国创造的实力也在不断提升，中国在5G舞台上的表现一定会比4G时代更好！

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现在用5g有必要吗

5G的发展似乎比我们想象中的要快，目前市面上已经出现了支持5G网络的手机，并且很多地区的运营商也开通了体验，目前5G网络并没有正式商用，消费者也刚好卡在这个4G向5G网络升级的节点，很多想要在今年换手机的人都犯了困难，就目前而言，或者接下来的一年中，普通消费者到底有必要买5G的手机吗，接下来逐一分析。

目前的5G手机选择性非常少，现在你能买到的也就华为Mate 20X 5G版（12个月前就已经发布的Mate 20X，今年没有任何改变，只是单纯加了5G网络的支持）、接下来即将发布的Mate 30（抢购现货估计年底了）、iQOO Pro 5G、三星 Note 10 5G等等，就这么五六款，并且关注度比较高的iPhone新款是不支持5G的，如果让你花钱去买这其中的任何一款，不一定都是你心仪的， 所以还不如就手头的先用着。

目前的5G网络，实际上对于日常的使用提升是不明显的，我们大众消费者所认识的5G，支持速度上的提升而已，每次谈到5G，都是在聊它的速度有多么多么快，因为目前5G没有普及，相对应的应用场景还没出来，所以你买回来就只是单纯的速度提升而已，新鲜感就那么一两天就没了。回想一下4G出来的时候，不也是如此吗，4G普及之后才出现了短视频、直播这些匹配的应用，所以大家才会感觉确实是有提升。

5G目前的信号覆盖非常稀疏，就目前公布的数据来看，国内就只有11个城市才有可能体验到5G网络，名单为：北京、上海、广州、深圳、重庆、天津、杭州、苏州、武汉、郑州、沈阳，仅有11个，还有很多排名靠前，比较有名的省会城市都是还没有提出建设计划的，如果你不生活在上述的11个城市，那么5G手机买回来对你来说毫无用处。据时间表来看，基本都是2020年-2021年才只实现最基本的覆盖。

5G手机目前的价格不便宜，华为的要6000多，三星的要7999，连最便宜的iQOO都要3798，消费起来就比较奢侈了，而且安卓机跌价厉害，用了半年之后基本上就不怎么之值钱了。那么纵观目前4G手机的市场，价格就要亲民很多了，根本就不会因为网络支持的问题，而去区分售价，不管是千元以下档次的入门机，还是1000-2000的千元机，还有价格更高的旗舰机，他们的网络都是全网通，基本没有区别。

最主要的一点，目前的5G的NSA组网，很多人也都了解过了，这个并不是真正意义上的5G，现阶段NSA比SA组网速度要更快，能让消费者尽快体验5G的下载速度，而SA的标准目前是还没有制定完成的，三星在Note10的发布会上也透露了，SA的组网标准要等到2020年中才能制定好，到时候标准确定之后，目前已经出的所谓支持SA的手机，都是不能在新的标准下使用的，物理层是有本质区别的，即使现在图新鲜买了，到时候还是得换的。

Ⅱ 从2g到4g是什么原理

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图片来源@视觉中国

文丨产业科技

今天产业科技君来聊一聊从1G到5G的演进，这是一场人类与信息载体的长期斗争，其背后大国之间关于通信标准争夺较量，更是蕴含着数不清的暗流涌动。

让世界分裂，从前核武器能做到的，今天网络通信或许也能做到。从信息的生成、传输到接收，人类为了缩短世界的宽度，改变信息的传递方式，不断通过技术将有界限的一切变成趋近于无限。

模拟之王摩托罗拉

说起第一代移动通信系统，就不能不提摩托罗拉。如果说当年AT&T是有线通信之王，摩托罗拉就是移动通信的开创者。

最初，无线通信主要应用于国家级的航天与国防工业，带有军事色彩。我们常在二战电影里看到美国通讯兵身上背的那个重达15公斤的玩意，就是摩托罗拉研发出的第一代跨时代的无线通信产品SCR-300。

直到1973年，摩托罗拉工程师马丁·库珀发明了世界上第一台移动电话——大哥大。移动电话是造出来了，传输用什么网络？AT&T公司的贝尔实验室给出了一个沿用至今的答案，那就是蜂窝网络，也称为移动网络。

蜂窝网络的原理是把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区，每个子区设一个基站，这些基站形成了酷似“蜂窝”的结构，并受一个移动电话交换机的控制。在这个区域内任何地点的移动电话都可以和其他地域进行通信，同时，在两个或多个移动交换机之间，只要制式相同，还可以进行自动和半自动转接，从而扩大移动台的活动范围。

1978年，贝尔实验室基于蜂窝网络开创了最早的移动通信标准——以模拟技术为基础的高级移动电话系统（AMPS，Advanced Mobile Phone System），这就是第一代移动通信系统(1G，1st Generation)。

同年，国际无线电大会批准了800/900 MHz频段用于移动电话的频率分配方案。5年后，这套系统在芝加哥正式投入商用，许多国家陆续都开始建设基于频分复用技术（FDMA，Frequency Division Multiple Access）和模拟调制技术的第一代移动通信系统。

同一时期，欧洲各国也不甘示弱，日本、加拿大等国也积极跟进，纷纷建立起自己的第一代移动通信标准。瑞典等北欧四国在1980年研制成功了NMT-450移动通信网并投入使用；联邦德国在1984年完成了C网络（C-Netz）；英国则于1985年开发出频段在900MHz的全接入通信系统（TACS，Total Access Communications System）。这些网络实际上是美国AMPS的修改版本，主要是频段、频道间隔、频偏、信令速率不同，其他完全一致。

当时，中国使用的是英国的TACS标准，中国自己的移动通信系统还是一片空白，固定网络设备也全靠进口。

可以说，1G时代的王者非摩托罗拉莫属，它不仅在全球攻城略地垄断了移动电话市场，还是AMPS系统的设备供应商，全球超过70个国家应用AMPS标准。这也意味着美国把第一代移动通信标准牢牢把持在手中。

TDMA与CDMA之争

虽然美国制定了第一代标准，但是1G先天不足。

首先AMPS它是一个模拟标准，很容易受到静电和噪音的干扰，而且也没有安全措施阻止扫描式的偷听，到了90年代，抄袭成为了工业界的流行病，一些偷听者采用特制的设备可以截取到移动电话的信息；其次，AMPS还存在容量有限、只能传输语音流量、系统太多、系统不兼容、通话质量差、设备昂贵、无法全球漫游等一箩筐缺点。

为了提高通话质量，业界提出2G用数字通信替代模拟通信，提升容量主要有两种解决方案，时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA），当时欧洲和美国几乎所有的电信巨头都选择了TDMA，只有刚成立的高通在坚持CDMA。

1G所采用的FDMA技术，一个用户在通话时占用一个信道。TDMA则可实现在单个信道内服务多个用户的能力，它将无线信道分成8个时隙，供8个用户得轮流使用，从而提升了容量。举个例子，用100Hz表示1，105Hz表示0，但是第1秒给甲用，第2秒给乙用，第3秒给丙用，只要轮换的好，5Hz的带宽就够3个手机用，就是延时严重点而已，这就是TDMA。

从技术上来看，后来1989年CDMA被证明系统的容量是TDMA的10倍以上，CDMA在各自的信号前面加上序列码，再揉成一串发送，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，只可惜，CDMA系统标准成熟得晚，错失了先机。

标准这东西就是人多嗓门大、拳头硬的就赢了，总不能全世界就你一个人跟别人用不一样的。在2G时代，美国的CDMA输给了欧洲的TDMA，这也间接成为了摩托罗拉跌下神坛的起点。

各国在TDMA上达成共识，接下来就要讨论标准，这时欧洲各国吸取了1G时代各自为政的失败教训，1982年，欧盟联合成立了GSM（GlobalSystem for Mobile communications）负责通信标准的研究，爱立信、诺基亚、西门子和阿尔卡特等电信巨头都加入了进来。

最初GSM是法语移动专家组的缩写，后来这一缩写含义被改为全球移动通信系统，以此彰显欧洲人将GSM标准推广到全球的雄心。

可以说，进入2G时代以后，移动通信的技术与应用有了惊人的进步。GSM易于部署，采用了全新的数字信号编码取代原来的模拟信号，除了语音，支持国际漫游、提供SIM卡方便用户在更换手机时仍能储存个人资料，还能发送160字长度的短信。

高通的铜墙铁壁

但是高通不死心，不得不说，高通确实是个狠角色，在CDMA上孤注一掷。

为了证明CDMA比GSM好用，高通花了数年时间进行实地实验、驱动测试以及行业演示，高通不仅要做标准，还要做芯片。

当所有人的注意力还在TMDA上时，高通围绕着功率控制、同频复用、软切换等技术构建了专利墙，几乎申请了与CDMA应用所有的相关专利，从一开始他们就打算独享利润，掐死下游公司的脖子。

高通雇佣了一个无比庞大的律师团，律师团们负责申请专利、谈专利价格、控告侵权，通过并购、控告对手专利侵权等法律战，将所有CDMA相关专利收拢过来，使核心专利牢牢掌握在自己手里，这也是高通“专利流氓”绰号的来源。

欧洲的GSM是开放的，当时是欧洲运营商和爱立信，诺基亚等设备商共享知识产权，不收专利费。但高通是一家公司，他们还把CDMA的算法嵌入集成芯片，只要使用CDMA技术的手机，就必须按销售价向高通交纳一笔5%-10%的专利费，这个专利费不是一次性的，是按生产了多少部手机来算，可以说是一个霸王条款，当前中国的小米、OPPO、VIVO等品牌到现在还在交这笔费用。

1994年，高通与摩托罗拉合作在香港建立起全球第一个“小白鼠”CDMA网，但效果和服务质量都太差，更别提欧洲运营商对CDMA的质疑，高通的“保护费”根本没地方收，这也是早期CDMA干不过GSM的重要原因。

随着技术的成熟，高通迎来转机。1990年，高通和电子通信研究院签署有关CDMA技术转移协定，高通答应把每年在韩国收取专利费的20%交给韩国电子通信研究院、协助其研究，韩国政府也宣布CDMA为韩国唯一的2G移动通信标准，并全力支持韩国三星、LG等投入CDMA技术的商用化。

1996年底，韩国的CDMA用户达到一百万，第一次向市场证明CDMA正式商用的可能性，让美国一些运营商及设备厂商对CDMA技术开始恢复信心，也让韩国厂商在CDMA市场上初露头角。这之后，美国的朗讯、摩托罗拉，加拿大的北方电讯都成了高通的支持者，CDMA在北美登堂入室，运营商Verizon是CDMA的最大支持者，1996年建成了美国第一个CDMA网络。

美国政府还极力向中国推销CDMA，要求中国引进高通的CDMA技术。据原国家计委副主任张国宝回忆，“美国政府向中国施加了不小的压力，理由是说中国与美国之间有贸易逆差，要求中国买美国的技术。”

“三国”斗法

到了90年代，数据量越来越大，2G玩不转了。

随着全球手机用户快速增长，GSM网络容量有限的缺点不断被暴露，在网络用户过载时，就不得不构建更多的网络设施。在此背景下，必须要把通信技术进行升级到3G，3G最大的优点是更快的网速，2G的下载速度约仅9600bps-64kbps，而3G初期的速度则为300k-2Mbps，足足提升了30几倍。

在当时，没有一种技术被证明优于CDMA。爱立信、诺基亚、阿尔卡特等实力雄厚的欧洲厂商深知TDMA难敌CDMA的优势，TDMA更难以作为3G核心技术，但谁也不想接受高通霸道的方案。

为了绕开高通的铁壁铜墙，1998年，爱立信、诺基亚、阿尔卡特联合欧洲各国厂商成立了一个叫3GPP(3rdGeneration Partnership Project)的组织，商讨措施负责制定全球第三代通信标准。

3GPP小心翼翼地参考CDMA技术，最终开发出了3G标准——通用移动通信系统(UMTS，UniversalMobile Telecommunications System)，采用W-CDMA技术，就是宽带CDMA的意思。虽然还是绕不开高通的底层技术，专利费是交定了，就是多少的问题，

W-CDMA不断扩展着自己的版图，1999年开始，欧洲国家基于WCDMA标准，发了不少3G牌照，英国单单通过拍卖5张3G执照而获得近225亿英镑收入。

这可吓坏了高通，高通赶紧与韩国联合组成3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) 与3GPP抗衡，推出了CDMA2000。

与此同时，在经历了1G空白、2G追随之后，目光这时候来到了中国，中兴、华为、巨龙、大唐几家通讯设备商逐渐发展起来了。起初中国是支持欧洲W-CDMA的，在吃了闭门羹之后，这时候中国也想在3G上争夺一些话语权，天无绝人之路，中国找到了一个突破口：TDD技术。

实际上，无线电通信大会给3G分配的频率的时候就有FDD（频分双工）和TDD（时分双工）两种。由于欧洲地广人稀，基站数量不多，欧洲的W-CDMA是基于FDD技术的，在相同频率相同功率的条件下，FDD比TDD能提供更好的覆盖。但是中国人口稠密，基站本来就建得多，所以无人问津的TDD成了中国的突破口。更重要的是，国外厂商关注TDD比较少，中国在TDD领域提自己的标准，成功的希望要大一些。

1998年6月，以大唐电信为主的研发团队提出了中国自己的TD-SCDMA标准。2000年5月，在国家信息产业部、中国移动和中国联通等运营商的强硬表态支持下，国际电信联盟正式宣布将中国提交的TD-SCDMA，与欧洲主导的WCDMA、美国主导的CDMA2000并列为三大3G标准。

虽然与其他两大标准来比，TD-SCDMA最弱鸡，以至于即便在九年后中国移动拿到3G牌照时，中国依然在心里打鼓，全球建设TD-SCDMA的只此一家，压力可想而知。

但是，中国对于TD-SCDMA的研发，就相当于通信领域的“两弹一星”。现在看来，这个战略是无比英明的，展讯等一批芯片公司逐渐成长起来，从此之后，我们在技术标准上不再受制于人。更重要的是，我们让西方人明白了一件事，如果在标准制定中不增加中国的话语权，中国完全有能力自己搞一个标准出来，到时候极有可能失去中国市场。因此，欧洲在制定4G标准时极力拉拢中国加入。

标准也有了，按说3G之争应该如火如荼的进行，但实际上在2000年初，3G建设的推进十分缓慢。因为对当时的人们来说，3G多出来的网速根本用不上，打电话和发短信，2G的GSM足够了。

首先是2000年，IT泡沫破灭。最遭殃的是欧洲，前期投入巨大的3G项目无法暂停，沃达丰、法国电信、T-MOBILE等运营商背负了巨大的财务压力，法国电信还因为陷入巨幅亏损搞得不少员工自杀了。

美国阴差阳错躲过一劫，高通的CDMA2000标准出来得晚一些，美国还没来得及在IT泡沫破灭之前发3G牌照，直到2004年才开始大规模开展3G业务。不过，高通也没好到哪去，本来靠专利躺着都可以收钱，但是那几年全球3G市场根本不行，而高通还要养着上千名律师。

华为也在3G上也是受尽折磨。实际上华为做移动通信已经非常晚了，1998年才启动GSM研发，不过发展速度很快，一年半之后就中标第一个GSM商用项目，当时趁着东南亚金融危机的影响，华为凭借比竞争对手低30%的价格，拿下了东南亚的大片市场。

在GSM上赚到钱的华为对3G充满信心，投入大量人员和资金攻克3G技术。华为采取了三头下注的策略，对三个3G标准都进行了技术研发投入，给公司造成了很大的资金压力，华为迫切希望政府尽快发放3G牌照，哪个标准都行。

很可惜，中国政府迟迟没有发放3G牌照。当时，中国在3G领域可以说是要啥啥没有，没有芯片，没有手机，没有基站，没有仪器仪表，一切都要从基础做起，如果当时发放3G牌照，无疑将是WCDMA和CDMA2000的天下。

华为当时唯一上量的业务，是用3G数据卡做便携机上网，数据卡因而销售火爆。当时华为改进了数据卡，在欧洲大受欢迎。但是卖数据卡赚的钱，和3G研发投入相比仍是杯水车薪，2008年任正非还动了卖掉终端业务的念头，只是未能成功。

再之后，2007年金融危机爆发，西方电信设备商遭遇当头棒喝。

大幅亏损的朗讯卖身阿尔卡特，诺基亚和西门子的电信部门合并，后来诺基亚收购阿尔卡特-朗讯，加上北电破产、摩托罗拉分拆出售，到最后，市场上仅剩下爱立信、诺基亚、中兴、华为、三星五家主要移动设备供应商。中兴、华为啥也没干，排名就上升好几位。

LTE一统江湖

这时候，一个穿着万年不变的牛仔裤和蓝色上衣的人，笑微微的走上了历史前台。

2007年，iPhone横空出世。史蒂夫·乔布斯用IOS系统和iPhone手机这样的完美组合重新定义了智能手机，几乎在同一时间，Google发布了安卓系统，高通发布了第一代骁龙芯片。

iPhone的出现，重塑了终端市场的格局，诺基亚被拉下神坛，曾经的手机大国日本彻底退出了终端市场，而这些空缺都在日后被中国厂商所填补。

iPhone更深远的意义则在于，APP Store带动了移动互联网业务井喷，创业者用APP创造出丰富的内容和业务，人们对网速提升的需求一下子被引爆。经历了命途多舛的七年之后，3G终于找到了它的归宿。

随着智能手机的发展， W-CDMA随后演进出3.5G的HSDPA、3.75G的HSUPA ，但其中的CDMA技术框架没有改变。本来照这样发展下去，以CDMA为核心的技术或许有可能一路称霸到4G，可惜事与愿违。

半途中有一号人物杀进市场将一切计划打乱，他叫Intel。

IT界的Intel在WiFi上取得成功后野心膨胀，想进一步蚕食CT(通信技术)的地盘。普通WiFi对应的标准是IEEE802.11，抢地盘的标准是802.16，这是一个城域网标准，就是覆盖范围更广大，在商业上的名称是WiMax。

Wimax采用了OFDM技术。OFDM并不是新技术，早在1960年代贝尔实验室就发明了，到1980年代建立了比较完整的链路技术框架，OFDM技术已经在ADSL，DVB等领域获得了商用，并且1998年征集3G提案的时候，也有几个基于OFDM的提案，但是没有敌不过高通大法师Viterbi领军的CDMA阵营。

OFDM通过循环前缀和频域均衡等不太复杂的技术，有效地消除了用户间干扰，效果远远优于CDMA。

OFDM的重回视野，除了高通以外，众家电信巨头都乐得不行：又能有效将4G传输速率提升，又能绕过高通的CDMA专利陷阱，终于不用再看高通面子了。

2008年时，3GPP提出了长期演进技术 (Long TermEvolution, LTE) 作为3.9G技术标准。因为技术上需要澄清，加上高通的专利陷井太深，3GPP在2011年提出了长期演进技术升级版 (LTE-Advanced) 作为4G技术标准，准备把W-CDMA汰换掉，转而采用OFDM。

4G的标准终于统一到了LTE，高通失去了优势处在危机当中。

高通当然也看到了OFDM的发展前景，手握重金的高通终于发现美国有一个公司叫Flarion，专门研究用OFDM做移动通信，它们开发的系统叫做Flash-OFDM，高通公司立刻在2006年斥巨资8亿美金将其收购，“专利流氓”拥有了Flarion的全部专利。

高通主要看中Flarion解决了OFDM同频复用的问题，采用了干扰平均化的思路，高通的软切换技术还可以继续在LTE当中应用。2007年，高通提出了CDMA2000的演进升级版本UMB（CDMA+OFDM+MIMO），想继续维持CDMA的优势。

可是高通高兴的太早了，被高通专利费虐惨了的LTE，绝不支持高通的方案，将他的软切换专利全部排除，况且全球覆盖率最高的基站正是W-CDMA，因此，各大运营商无不纷纷决定采用LTE-Advanced当作第四代通信技术标准。

2005年，LTE阵营新加入了一支重要力量。中国在法国召开的3GPP会议上，大唐联合国内厂家，提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案，同年11月，3GPP工作组会议通过了中国针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。

LTE阵营如虎添翼，天平很快就倒向了欧洲这边。高通眼看着自己在3G所建立的技术体系被摧毁了，UMB因为没人支持而迅速憋了下去，隔年高通就把UMB停掉、宣布加入3GPP的LTE阵营，4G时代美国不仅没竞争过老对手欧洲，还眼睁睁地看着中国的崛起，

LTE的核心专利，有SFR，sOFDM，SC-FDMA，Turbo code，Alam-outicode。Turbo和Alam-outicode是史诗级的技术，但是专利已经过期或者快过期了，华为发明了前两项，在LTE的核心专利上占据领先的地位

自此，中国作为手握4G核心专利的巨头之一，成为了美国在世界上最重要的对手。

不容有失的较量

4G时代LTE一统江湖，在普及的过程中，5G时代拉开帷幕。

5G通将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率将提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps）；同时，端到端时延缩短5-10倍，频谱效率提升5-10倍，网络综合能效提升1000倍。5G的速率可以这样形容，下载一个文件大小1G的电影，只需要一秒钟。

5G频率如此之高，对于我们来说，对5G的印象可能只局限在VR、AR、无人驾驶这些终端应用上，但是站在国家层面来说，在人工智能方面和大数据领域方面5G也是一个重要的转折点，它对经济、军事、国际关系的重塑，足以用革命性三个字来形容。

那至少是未来十年的国运。

根据“光速=波长×频率”公式，频率越高，波长就越短，5G波长可以短至毫米级。再来说增加频谱利用率，主要通过信道编码技术来实现，这是“信息论之父”克劳德·香农在1948年提出的，同时他还提出了着名的香农极限，即在给定带宽上以一定质量可靠地传输信息的最大速率，信道编码技术可以实现无限接近但不能超过这一速率。

几十年来，信道编码技术经过几代人的努力，已经越来越接近香农极限。

1991年法国人发明的Turbo码被认为是第一个接近香农极限的编码方案。

1996年，有研究表明采用LDPC长码可以达到Turbo码的性能，高通公司对LDPC的发展有着不小的贡献。

2007年，华为的Polar码由Erdal Arikan教授提出，Polar码所能达到的纠错性能超过目前广泛使用的Turbo码、LDPC码，被认为是迄今唯一能够达到香农极限的编码方法。

至此，三大编码已经诞生。在2016国际通信大会上，多家科技巨头开展了关于5G-eMBB(增强型移动宽带)领域通讯标准，关于高通的LDPC方案、华为的Polar方案、欧洲的LDPC+Turbo方案的激烈讨论，大会围绕5G技术进行了投票，在Turbo码彻底没戏后，欧洲公司开始站队LDPC码，原因是他们有更多的LDPC码专利，从1G到4G，美国、欧洲的利益从未如此统一过，面对强大的对手，美国、欧洲终于在5G时代站到了一起，5G标准之争从中国与美国欧三国杀演变成了中国和美欧的对峙。

最终，高通以一票的微弱优势胜过了华为，在5G-eMBB标准方面全面获胜，而华为仅是获得了5G短码的国际标准。当前，在5G的三大场景中eMBB场景的编码方案已经确定，但URLLC(超可靠、低时延通信)、mMTC(海量机器类通信)场景的标准仍待争夺。

高通获得了制定5G标准的专利权后，按照老套路很快就宣布了使用该项专利权要收取的费率标准，不管其他零件芯片用谁的，只要使用了LDPC网络，单模（5G）的手机收取2.275%，多模（5G/4G/3G）收取的费率收取3.25%。

如果以国产手机目前的出货规模来估算的话，每年最低要给高通支付约三、四百亿专利费。

但华为也不是吃素的。2019年6月，德国专利数据公司Iplytics将全球各大公司占有的5G标准必要专利数量进行排序，全球5G必要专利持有量过百的厂商共有11家，华为以1554个位居世界首位，中兴、大唐、OPPO的专利数量分别为1208个、545个和207个，高通的5G专利数量排名第六位，共846个。

去年，华为还要求美国最大运营商Verizon支付超过230项专利的许可费用，总金额超10亿美元，这些专利涵盖了核心网络设备、有线基础设施和物联网技术。

虽然华为的专利数量最多，但高通的专利却更为核心，5G通讯领域中，涉及到了太多的专利技术，多家公司都分别掌握着不同技术的专利权，导致了5G领域出现了一个复杂的交叉授权协议，高通使用华为的短码标准需要缴纳一部分专利费，华为使用高通的5G标准也需要缴纳专利费，但整体上，华为交给高通的专利费用更多。

于是，美国又瞄准华为的手机业务，高通、ARM、谷歌等重要供应商均表示中止与华为的合作，要在芯片和操作系统层面对华为造成打击。从一开始，5G的标准之争就不是华为、中兴一两家企业的事，而这场较量，至今还未盖棺定论。

5G的市场够大，却并不如想象中那么大，这个市场是有上限的。这场较量在美国看来就是“零和”游戏，别人所得就是美国所失。对它的残酷性，中国不能有任何侥幸，归根结底，这也是一场不容有失的大国较量。

Ⅲ 5G关键技术到底有哪些

1、新型多址。

eMBB场景的多址接入方式应基于正交的多址方式，非正交的多址技术只限于mMTC的上行场景。这就意味着，eMBB的多址技术将更可能采用DFT-S-FDMA和OFDMA.而华为SCMA、中兴MUSA和大唐的PDMA等将在2017年竞争mMTC的上行多址方案。

2、高频段通信：需统一划定。

未来5G系统将面向6GHz以下和6GHz以上全频段布局，以综合满足网络对容量、覆盖、性能等方面的要求。目前，6GHz以下的低频段拥挤不堪，6GHz以上的高频段研发不足，这是对未来海量的5G频谱需求最大的挑战。

3、新型多载波：三种技术呼声最高。

5G新空口多载波技术将全面满足移动互联网和物联网的业务需求。选择新的波形类型时有许多因素要考虑，包括频谱效率、时延、计算复杂性、能量效率、相邻信道共存性能和实施成本。

4、先进编码调制：Polar码还需锤炼。

Turbo Code 2.0、LDPC、Polar编码方案各有千秋，在编码效率上均可以接近或“达到”香农容量，并且有着低的编码和译码复杂度，对芯片的性能要求和功耗都不高。

5、全双工：模型深入分析验证。

全双工技术可以使通信终端设备能够在同一时间同一频段发送和接收信号，理论上，比传统的TDD或FDD模式能提高一倍的频谱效率，同时还能有效降低端到端的传输时延和减小信令开销。全双工技术的核心问题是如何有效地抑制和消除强烈的自干扰。

Ⅳ 华为公司在哪些地方有分公司或者是研究所，最好详细一点，谢谢

总部在深圳，华东地区有上海研究所，南京研究所，杭州研究所；华北地区有北京研究所；华中地区有武汉研究所；西南地区有成都研究所；西北地区有西安研究所。
华为在德国、瑞典斯德哥尔摩、美国达拉斯及硅谷、印度班加罗尔、俄罗斯莫斯科、日本、加拿大、土耳其、中国的深圳、上海、北京、南京、西安、成都、杭州、重庆、武汉等地设立了16个研究所，进行产品与解决方案的研究开发人员约70，000名（占公司总人数45%）。
截至2013年12月31日，华为累计申请中国专利44，168件，外国专利申请累计18，791件，国际PCT专利申请累计14，555件。累计共获得专利授权36，511件。
华为将主流国际标准与产业紧密结合，与全球主流运营商密切合作，为做大ICT产业做出贡献。
2013年，华为研发费用支出为人民币30，672百万元，占收入的12.8%。近十年投入的研发费用超过人民币151，000百万元。
美国时间2016年11月17日凌晨0点45分，在3GPP RAN1 87次会议的5G短码方案讨论中，华为公司的Polar Code（极化码）方案，最终战胜列强，成为5G控制信道eMBB场景编码最终方案。