老板，5G手機(jī)要不要了解一下？

大家好，我是小棗君。

這兩天，世界移動(dòng)通信大會(huì)（也就是MWC，Mobile World Congress）在西班牙巴塞羅那正式開(kāi)幕，想必大家一定看到了相關(guān)的報(bào)道。

對(duì)于ICT行業(yè)（尤其是通信行業(yè)）來(lái)說(shuō)，這確實(shí)是一個(gè)值得關(guān)注的大事。

MWC，目前是全球最具影響力的移動(dòng)通信專業(yè)展覽會(huì)，在通信圈里排名第一。

這個(gè)展會(huì)，全球所有有影響力的通信企業(yè)都會(huì)參加，而且，都會(huì)憋足了勁，展示自己的最新科研成果，以及各種酷炫黑科技產(chǎn)品。身在萬(wàn)里之外的小棗君，其實(shí)是非常想去現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)滴，可惜，最近實(shí)在太忙（qióng）。。。

所以，只能老老實(shí)實(shí)待在電腦前，看著現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回的照片流口水。。。

話說(shuō)回來(lái)，對(duì)通信行業(yè)來(lái)說(shuō)，今年的MWC非比尋常。因?yàn)椋衲晔?G元年。大家翹首期盼的第五代移動(dòng)通信技術(shù)，將在今年爆發(fā)。

本次MWC大會(huì)，小棗君的關(guān)注重點(diǎn)之一，就是5G手機(jī)。

之前小棗君普及5G知識(shí)的時(shí)候，就有人問(wèn)：

“5G來(lái)了之后，我們是不是又要換手機(jī)？”

這里小棗君可以明確地告訴大家——是的，百分之百要換。

5G是一次重大的通信技術(shù)革命，絕非在4G基礎(chǔ)上的修修補(bǔ)補(bǔ)。不管是在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上，還是工作原理上，5G網(wǎng)絡(luò)都有很多變化。所以，即使是現(xiàn)在最先進(jìn)的4G手機(jī)，或者“4G+”手機(jī)，都無(wú)法滿足5G網(wǎng)絡(luò)的要求，不能在5G網(wǎng)絡(luò)下使用。

那么，問(wèn)題來(lái)了，5G手機(jī)到底會(huì)是什么樣呢？

很遺憾，截至目前，真正商用意義上的5G手機(jī)并沒(méi)有問(wèn)世。也就是說(shuō)，現(xiàn)在市場(chǎng)上買不到5G手機(jī)，小棗君也拿不出5G手機(jī)的照片給大家看。

其實(shí)，5G手機(jī)的芯片已經(jīng)有了，5G實(shí)驗(yàn)機(jī)也已經(jīng)有了。可以說(shuō)，一旦網(wǎng)絡(luò)條件成熟，第一部5G商用手機(jī)隨時(shí)都可能問(wèn)世。

今天小棗君要做的事，就是在5G手機(jī)還沒(méi)發(fā)布之前，和大家共同“暢想”一下，5G手機(jī)到底是個(gè)什么樣。同時(shí)，也順道科普一下，手機(jī)通信的那些事兒。

一部手機(jī)，硬件上由很多模塊組成，例如觸屏交互模塊（液晶屏幕）、相機(jī)模塊（前置/后置攝像頭）、音頻模塊（揚(yáng)聲器/話筒/耳機(jī)插孔）等。

軟件上，也有底層驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等（大家熟知的安卓系統(tǒng)和蘋果系統(tǒng)，還有在此之上的各種APP）。

其實(shí)，對(duì)于5G手機(jī)來(lái)說(shuō)，大部分模塊和一般手機(jī)沒(méi)有什么不同。5G和非5G之間最主要的區(qū)別，只是在于通信模塊。

也就是說(shuō)，硬件上，像攝像頭、液晶屏、指紋識(shí)別這樣的非通信部件，是沒(méi)有4G、5G之分的。5G能用的，4G也能用。而軟件上，目前看來(lái)，5G手機(jī)也是用的現(xiàn)有操作系統(tǒng)，例如安卓。

但是，這個(gè)通信模塊，正是手機(jī)之所以能作為“通訊工具”的核心關(guān)鍵。

首先，我們先來(lái)詳細(xì)了解一下手機(jī)的通信原理。

通信目的來(lái)看，我們的智能手機(jī)通常由兩大部分電路組成。一部分是負(fù)責(zé)高層處理部分的應(yīng)用芯片AP，相當(dāng)于我們使用的電腦，另一部分就是基帶芯片BP。

注意：

基帶（Baseband）有多重意思，基帶信號(hào)、基帶電路、基帶芯片，都會(huì)簡(jiǎn)稱為基帶。簡(jiǎn)單理解，基帶電路基本等于基帶芯片，它處理的那個(gè)最基礎(chǔ)的信號(hào)，就是基帶信號(hào)。通常人們所說(shuō)的基帶，是指基帶芯片。

基帶芯片，相當(dāng)于我們使用的Modem，手機(jī)支持什么樣的網(wǎng)絡(luò)制式（GSM、CDMA、WCDMA、LTE等）都是由它來(lái)決定的。

我們用手機(jī)打電話、上網(wǎng)、發(fā)短信等等，都是通過(guò)上層處理系統(tǒng)下發(fā)指令給基帶部分，并由基帶部分處理執(zhí)行?；鶐Р糠滞瓿商幚砗缶蜁?huì)在手機(jī)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間建立起一條邏輯通道，我們的話音、短信或上網(wǎng)數(shù)據(jù)包都是通過(guò)這個(gè)邏輯通道傳送出去的。

再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，打個(gè)比方，基帶芯片就相當(dāng)于一個(gè)語(yǔ)言翻譯器，他會(huì)把我們要發(fā)送的信息（比如：語(yǔ)音，視頻），根據(jù)制定好的規(guī)則（比如：WCDMA，CDMA2000），把用戶要傳送的信息轉(zhuǎn)換一下格式，然后發(fā)送出去。

這個(gè)地方又要注意啦?。?！

準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，基帶芯片并不僅僅是基帶部分，它還包括射頻部分（RF）?；鶐Р糠重?fù)責(zé)信號(hào)處理和協(xié)議處理，射頻部分負(fù)責(zé)信號(hào)的收發(fā)。而廠家通常直接把射頻芯片和基帶芯片放在一個(gè)芯片里面，物理上合一，統(tǒng)稱為基帶芯片。

然后呢，基帶芯片通常又會(huì)被整合到手機(jī)主處理芯片上，成為其中一部分。

所以，我們現(xiàn)在所使用的手機(jī)，里面的芯片都是高度集成化的，通常也被稱為SoC芯片（System-on-a-Chip）。例如，高通的驍龍芯片，以及華為的海思芯片，還有聯(lián)發(fā)科的MTK芯片等，都屬于SoC芯片。

就拿業(yè)界標(biāo)桿——大名鼎鼎的高通驍龍芯片來(lái)說(shuō)吧。

高通目前最頂級(jí)的驍龍845芯片，擁有堪稱強(qiáng)大的處理能力，其中就包括基帶處理。注意，高通通常直接把基帶芯片稱為“Modem（調(diào)制解調(diào)器）”。但是，前面說(shuō)過(guò)，嚴(yán)格來(lái)講，基帶芯片包括調(diào)制解調(diào)器，同時(shí)也包括信道編解碼，信源編解碼，以及一些信令處理的部分。

到了5G時(shí)代，對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)，最重要的就是手機(jī)芯片。雖然現(xiàn)在手機(jī)廠家很多，但是有能力造芯片的，屈指可數(shù)。

5G芯片，又牛在哪里呢？

既然是中立的通信自媒體，小棗君當(dāng)然要雨露均沾啦。這里，我們就拿華為剛剛在MWC發(fā)布的全球第一款符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用芯片——巴龍Balong 5G01來(lái)舉例吧。

這款芯片支持全球主流 5G 頻段，包括 Sub6GHz(低頻)、mmWave(毫米波，高頻)，支持 NSA（Non Standalone，5G非獨(dú)立組網(wǎng)）和SA（Standalone，5G獨(dú)立組網(wǎng)）兩種組網(wǎng)方式，理論上可實(shí)現(xiàn)最高 2.3Gbps 的數(shù)據(jù)下載速率。

看到了沒(méi)？在5G芯片的加持下，5G手機(jī)的數(shù)據(jù)下載速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的4G手機(jī)。

好了，芯片說(shuō)完了，然而，文章并沒(méi)有結(jié)束。。。

通信模塊，我們說(shuō)了基帶芯片、射頻芯片，還有一個(gè)“小東東”沒(méi)有說(shuō)，那就是天線。

之前，小棗君曾多次和大家科普天線，例如這篇：

關(guān)于天線，有史以來(lái)最強(qiáng)的科普文

但是我主要是介紹網(wǎng)絡(luò)側(cè)天線為主，從來(lái)沒(méi)有介紹過(guò)手機(jī)上的天線。

今天，我就和大家詳細(xì)說(shuō)一下——

手機(jī)的天線，到底是什么樣的？

手機(jī)必須要有天線。但是細(xì)心的各位一定發(fā)現(xiàn)了，我們現(xiàn)在用的手機(jī)，早已沒(méi)有了以前的那個(gè)“小辮子”：

這是為什么呢？

隨著1G、2G、3G、4G的演進(jìn)，我們手機(jī)的通信頻率逐漸在往高頻段發(fā)展。

而手機(jī)通信頻段越高，波長(zhǎng)就越短，天線也就越短。

關(guān)于手機(jī)頻率、波長(zhǎng)、天線的關(guān)系，請(qǐng)大家查看我之前的文章（一文帶你秒懂5G黑科技），本文就不再贅述了。

天線變短之后，逐漸就從以前流行的外置天線，變成了現(xiàn)在普遍的內(nèi)置天線。

天線都藏在了手機(jī)里面了，而且，還不止一根喲。

你想啊，除了主通信芯片（用于訪問(wèn)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)），手機(jī)還有Wi-Fi功能、藍(lán)牙功能、GPS功能，以及NFC功能，都需要不同的天線。甚至，現(xiàn)在逐漸流行的無(wú)線充電，用的充電線圈也是一種天線。這些天線，早已不是我們通常所知道的那副模樣，現(xiàn)在都變成了一根一根的小金屬片。不同的用途，就有不同的天線長(zhǎng)度。

內(nèi)置天線，一般分為3種工藝：

第一種，是FPC（Flexible Printed Circuit，柔性電路板）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是用塑料膜中間夾著銅薄膜做成的導(dǎo)線。

我們就以iPhone為例，從第一代開(kāi)始的早期iPhone，就是采用FPC天線設(shè)計(jì)。

第二種，是LDS（Laser-Direct-structuring，激光直接成型技術(shù)）。

這種也不復(fù)雜，就是在塑料支架上用激光刻出形狀后，再電鍍上金屬形成的。

三星的S9手機(jī)，就是采用的LDS方案。

第三種，也就是最后一種，就是大家喜聞樂(lè)見(jiàn)的“金屬中框”方案。也就是直接把手機(jī)金屬中框的一部分，當(dāng)作天線來(lái)用。

那5G對(duì)手機(jī)天線會(huì)有什么影響呢？

5G的頻段，也分為低頻頻段和高頻頻段。

就拿我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，規(guī)劃的5G頻段就包括以下兩種：

5G低頻頻段，其實(shí)頻率和我們現(xiàn)在的4G頻段差不多，所以天線長(zhǎng)度的區(qū)別并不會(huì)太大。但是，為了達(dá)到5G所要求的傳輸速率，就必須在天線數(shù)量上做文章——一根天線不夠用，我就多搞幾根嘛！

這就是目前非常火爆的MIMO多天線技術(shù)。

例如4×4MIMO，就是發(fā)射端4根天線，接收端4根天線。

其實(shí)，MIMO在4G就有了，只是5G時(shí)更加發(fā)（sang）揚(yáng)（xin）光（bing）大（kuang）而已。5G的MIMO，是Massive MIMO，大規(guī)模的MIMO。

要在本來(lái)就已經(jīng)很擁擠的手機(jī)里面塞進(jìn)去這么多天線，顯然對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)工程師們來(lái)說(shuō)，又是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

再來(lái)看看5G高頻頻段。

如果說(shuō)低頻頻段只是加幾根天線，還比較能容忍的話，高頻頻段的天線，只能用變態(tài)來(lái)形容了。。。

在5G高頻，通信波長(zhǎng)變成毫米級(jí)了（毫米波），天線大小也縮減到幾個(gè)毫米。

還記得剛才那張?zhí)炀€長(zhǎng)度對(duì)照表嗎？

這樣的電磁波，頻率非常高，在空氣中傳播衰減非常大。

為了減少衰減，采用的應(yīng)對(duì)方式，就是在剛才MIMO的基礎(chǔ)上，繼續(xù)強(qiáng)化——陣列天線。

基站就不用說(shuō)了，密密麻麻的天線。。。

手機(jī)這邊，也一樣是搞成陣列（4×4，8×8...）。

天線陣列除了可以增加天線數(shù)量之外，還有一個(gè)好處，就是為了實(shí)現(xiàn)波束賦形（通過(guò)調(diào)整天線相位差，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場(chǎng)輻射方向的控制）。

看過(guò)我之前天線文章的同學(xué)，肯定還記得吧？

此外，為降低信號(hào)衰減，還需要縮短天線和芯片之間的線路長(zhǎng)度。最好的解決方案是天線和芯片緊靠在一起，每個(gè)天線配一個(gè)小芯片，甚至不排除未來(lái)天線會(huì)集成到芯片內(nèi)部的可能性。

總而言之，在5G手機(jī)里到底怎么擺這個(gè)“陣”，就看各大廠家的想象力了。

目前來(lái)看，很可能還是天線內(nèi)置，放在手機(jī)后殼的里面（不太可能放在側(cè)邊，空間不夠）。如果是這樣，今后的5G手機(jī)肯定會(huì)越來(lái)越少金屬后蓋，取而代之的，是塑料、玻璃、陶瓷，或者其它新型材料。

好啦，這下終于是講完啦！

5G手機(jī)是非常令人期待的，但是它的研發(fā)和設(shè)計(jì)難度，也是很大的。既考驗(yàn)廠家的技術(shù)實(shí)力，也挑戰(zhàn)了想象力。隨著科技不斷創(chuàng)新，加上巨大的商業(yè)利益驅(qū)動(dòng)，也許就會(huì)有像當(dāng)年iPhone橫空出世一樣的顛覆性產(chǎn)品出現(xiàn)！

不管怎么說(shuō)，讓我們拭目以待吧！

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