华为5G有源天线的秘密

为什么大家都爱看车展手机展，不爱看通信展？原因很简单，汽车和手机能看出好来，通信设备根本看不明白。

前几天我在郑州世界5G大会的华为展厅看到了一部基站天线，大多数人瞟一眼就过去了，毕竟就一个长方形的白色铁盒子，有啥好看的？

我觉得这部天线有点看头，找来了现场的华为专家咨询，你猜我们聊了多长时间？1小时20分钟。

本文就聊聊这部世界上最先进的5G广角meta天线，能让你一个外行领悟到华为5G基站的秘密，这样的文章您以前从来没有看过。

首先说用途，这款5G广角天线主要是用在乡镇、农村，针对的是面积很大但住户分散的村落。

光纤拉到了村头，光纤入户就成为了难题，由于住户分散，每家单独扯根光纤的话成本高效益低。

于是就在村头架这么一座基站，将高速的5G信号直接射到人家，每家配一个CPE，就是将5G信号转化为Wi-Fi的小设备，然后每家就都高速上网了，下载速率300M，家庭宽带、手机上网、网络电视同时解决。

跟过去的4G基站相比，这款设备的频谱效率提高了5～10倍，这是个非常了不起的成就，但华为是怎么做到的呢？

首先，这部天线隐藏着32个收发通道，通过波束赋形技术，将辐射面就分成了8个窄波束。

这就相当于将电灯泡换成了手电筒，把信号能量集中了，在相同能量条件下，就能够提供更强的信号，这就是空分复用，即在空间上进行分割，对频谱进行重复利用。

这个点子很好，那以前为什么不用？因为以前搞不定啊，就好比看厨师教做菜，一看就会，一做就废。

第二个问题，基站咋知道哪个村民在哪个方向，怎么让正确的波束正好指向你？

5G基站设置了两种信道，广播信道和业务信道。首先用广播信道扫描全村找人，搞清楚服务对象在哪个扇区后，就调用那个方向的业务波束去提供数据服务。

第三个问题，像手电棒一样的8个窄波束，是从左到右轮流点亮的，ms级的扫描周期确保覆盖到前方所有用户。给服务对象提供的信号是间断的，那如何保证用户连续通话和上网呢？

举个例子，幼儿园阿姨给8个小孩喂饭，从左到右轮着喂，给第一个孩子喂一勺后，就给第二个孩子喂，等给第8个孩子喂完后，第一个孩子刚把饭咽下去，第二轮喂饭又开始了。

对于阿姨来说，喂饭是间断性的，而对孩子来说，吃饭是连续的，第一口刚下肚，第二口又来了。

基站就是阿姨，用户就是孩子，基站轮询服务，保证用户连续上网，这就是时分复用，即把时间分割，分时服务以提高效率。

在每个波束中，又把频谱拆分成不同子载波，每个子载波都承载着不同业务，业务发生变化后，马上对频段进行重新利用。

这就好比是公路上的潮汐车道，早上进城车多，就把潮汐车道用于进城，晚上出城车多，潮汐车道就改成出城。

这种对频率的灵活使用方式，就叫做频分复用。

当年我在大学教《通信原理》，教材称空分复用、时分复用、频分复用这三种复用方式，可以在不同的技术场景下分别使用。

而在华为这部5G广角meta天线中，居然把三种方式都用全了。超越了教科书，将技术原理用到了极致，这就是华为技术领先的奥秘。

我们在城市里看到的天线，往往是一个杆上放三个，每个天线的发射角是120度。

而这部5G广角meta天线是靠近村头设置的，120度涵盖不了全村，两侧的住户会遗漏掉。

为了解决这个问题，在天线两侧做了信号的加强，采用了介电常数不均衡的材料，让波束的方向发生偏转，从而使辐射角度扩展到180度。

为了在有限的面积上做更多的振子和更高增益的波束（上塔设备要求天线迎风面不能大于0.8平方米），这部天线的面积设计成了0.75平方米。

在这么小的面积里，集成了256个振子，连接32个收发通道，令人叹为观止。

这么牛的设备+天线多少钱？军用相控阵天线售价是60万～百万量级，这款民用设备的仅仅不足10万元。

所以，在我国乡镇、农村用的5G基站，技术水准已甩欧美国家三条街。

看到这里您可能有点担心，技术路线和性能指标说得这么细，会不会泄露秘密？

不必担心，西方厂商跟踪研究这款设备已经四年了，此文介绍的技术路线他们早就知道了，但就是研发不出来。

中国人使用的是最先进的电信设备，享受的是一流的电信服务，感谢华为，感谢国家！

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