老闆，5G手機要不要了解一下？

大家好，我是小棗君。

這兩天，世界移動通信大會（也就是MWC，Mobile World Congress）在西班牙巴塞羅那正式開幕，想必大家一定看到了相關的報道。

對於ICT行業（尤其是通信行業）來說，這確實是一個值得關注的大事。

MWC，目前是全球最具影響力的移動通信專業展覽會，在通信圈裡排名第一。

這個展會，全球所有有影響力的通信企業都會參加，而且，都會憋足了勁，展示自己的最新科研成果，以及各種酷炫黑科技產品。

身在萬里之外的小棗君，其實是非常想去現場體驗滴，可惜，最近實在太忙（qióng）。。。

所以，只能老老實實待在電腦前，看著現場發回的照片流口水。。。

話說回來，對通信行業來說，今年的MWC非比尋常。因為，今年是5G元年。大家翹首期盼的第五代移動通信技術，將在今年爆發。

本次MWC大會，小棗君的關注重點之一，就是5G手機。

之前小棗君普及5G知識的時候，就有人問：

「5G來了之後，我們是不是又要換手機？」

這裡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革命，絕非在4G基礎上的修修補補。不管是在技術標準上，還是工作原理上，5G網路都有很多變化。所以，即使是現在最先進的4G手機，或者「4G+」手機，都無法滿足5G網路的要求，不能在5G網路下使用。

那麼，問題來了，5G手機到底會是什麼樣呢？

很遺憾，截至目前，真正商用意義上的5G手機並沒有問世。也就是說，現在市場上買不到5G手機，小棗君也拿不出5G手機的照片給大家看。

其實，5G手機的晶元已經有了，5G實驗機也已經有了。可以說，一旦網路條件成熟，第一部5G商用手機隨時都可能問世。

今天小棗君要做的事，就是在5G手機還沒發布之前，和大家共同「暢想」一下，5G手機到底是個什麼樣。同時，也順道科普一下，手機通信的那些事兒。

一部手機，硬體上由很多模塊組成，例如觸屏交互模塊（液晶屏幕）、相機模塊（前置/後置攝像頭）、音頻模塊（揚聲器/話筒/耳機插孔）等。

軟體上，也有底層驅動、操作系統、應用軟體等（大家熟知的安卓系統和蘋果系統，還有在此之上的各種APP）。

其實，對於5G手機來說，大部分模塊和一般手機沒有什麼不同。5G和非5G之間最主要的區別，只是在於通信模塊。

也就是說，硬體上，像攝像頭、液晶屏、指紋識別這樣的非通信部件，是沒有4G、5G之分的。5G能用的，4G也能用。而軟體上，目前看來，5G手機也是用的現有操作系統，例如安卓。

但是，這個通信模塊，正是手機之所以能作為「通訊工具」的核心關鍵。

首先，我們先來詳細了解一下手機的通信原理。

從通信目的來看，我們的智能手機通常由兩大部分電路組成。一部分是負責高層處理部分的應用晶元AP，相當於我們使用的電腦，另一部分就是基帶晶元BP。

注意：

基帶（Baseband）有多重意思，基帶信號、基帶電路、基帶晶元，都會簡稱為基帶。簡單理解，基帶電路基本等於基帶晶元，它處理的那個最基礎的信號，就是基帶信號。通常人們所說的基帶，是指基帶晶元。

基帶晶元，相當於我們使用的Modem，手機支持什麼樣的網路制式（GSM、CDMA、WCDMA、LTE等）都是由它來決定的。

我們用手機打電話、上網、發簡訊等等，都是通過上層處理系統下髮指令給基帶部分，並由基帶部分處理執行。基帶部分完成處理後就會在手機和無線網路間建立起一條邏輯通道，我們的話音、簡訊或上網數據包都是通過這個邏輯通道傳送出去的。

再簡單一點，打個比方，基帶晶元就相當於一個語言翻譯器，他會把我們要發送的信息（比如：語音，視頻），根據制定好的規則（比如：WCDMA，CDMA2000），把用戶要傳送的信息轉換一下格式，然後發送出去。

這個地方又要注意啦！！！

準確來說，基帶晶元並不僅僅是基帶部分，它還包括射頻部分（RF）。基帶部分負責信號處理和協議處理，射頻部分負責信號的收發。而廠家通常直接把射頻晶元和基帶晶元放在一個晶元裡面，物理上合一，統稱為基帶晶元。

然後呢，基帶晶元通常又會被整合到手機主處理晶元上，成為其中一部分。

所以，我們現在所使用的手機，裡面的晶元都是高度集成化的，通常也被稱為SoC晶元（System-on-a-Chip）。例如，高通的驍龍晶元，以及華為的海思晶元，還有聯發科的MTK晶元等，都屬於SoC晶元。

就拿業界標杆——大名鼎鼎的高通驍龍晶元來說吧。

高通目前最頂級的驍龍845晶元，擁有堪稱強大的處理能力，其中就包括基帶處理。

注意，高通通常直接把基帶晶元稱為「Modem（數據機）」。但是，前面說過，嚴格來講，基帶晶元包括數據機，同時也包括信道編解碼，信源編解碼，以及一些信令處理的部分。

到了5G時代，對於手機來說，最重要的就是手機晶元。雖然現在手機廠家很多，但是有能力造晶元的，屈指可數。

沒有5G手機晶元，一切免談

5G晶元，又牛在哪裡呢？

既然是中立的通信自媒體，小棗君當然要雨露均沾啦。這裡，我們就拿華為剛剛在MWC發布的全球第一款符合3GPP標準的5G商用晶元——巴龍Balong 5G01來舉例吧。

這款晶元支持全球主流 5G 頻段，包括 Sub6GHz(低頻)、mmWave(毫米波，高頻)，支持 NSA（Non Standalone，5G非獨立組網）和SA（Standalone，5G獨立組網）兩種組網方式，理論上可實現最高 2.3Gbps 的數據下載速率。

看到了沒？在5G晶元的加持下，5G手機的數據下載速率將遠遠超過現在的4G手機。

好了，晶元說完了，然而，文章並沒有結束。。。

通信模塊，我們說了基帶晶元、射頻晶元，還有一個「小東東」沒有說，那就是天線。

之前，小棗君曾多次和大家科普天線，例如這篇：

關於天線，有史以來最強的科普文

但是我主要是介紹網路側天線為主，從來沒有介紹過手機上的天線。

今天，我就和大家詳細說一下——

手機的天線，到底是什麼樣的？

手機必須要有天線。但是細心的各位一定發現了，我們現在用的手機，早已沒有了以前的那個「小辮子」：

這是為什麼呢？

隨著1G、2G、3G、4G的演進，我們手機的通信頻率逐漸在往高頻段發展。

而手機通信頻段越高，波長就越短，天線也就越短。

關於手機頻率、波長、天線的關係，請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。

天線變短之後，逐漸就從以前流行的外置天線，變成了現在普遍的內置天線。

天線都藏在了手機裡面了，而且，還不止一根喲。

你想啊，除了主通信晶元（用於訪問運營商網路），手機還有Wi-Fi功能、藍牙功能、GPS功能，以及NFC功能，都需要不同的天線。甚至，現在逐漸流行的無線充電，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，就有不同的天線長度。

內置天線，一般分為3種工藝：

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

簡單來說，就是用塑料膜中間夾著銅薄膜做成的導線。

我們就以iPhone為例，從第一代開始的早期iPhone，就是採用FPC天線設計。

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

這種也不複雜，就是在塑料支架上用激光刻出形狀後，再電鍍上金屬形成的。

三星的S9手機，就是採用的LDS方案。

第三種，也就是最後一種，就是大家喜聞樂見的「金屬中框」方案。

也就是直接把手機金屬中框的一部分，當作天線來用。

那5G對手機天線會有什麼影響呢？

5G的頻段，也分為低頻頻段和高頻頻段。

就拿我們國家來說，規劃的5G頻段就包括以下兩種：

5G低頻頻段，其實頻率和我們現在的4G頻段差不多，所以天線長度的區別並不會太大。但是，為了達到5G所要求的傳輸速率，就必須在天線數量上做文章——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。

例如4×4MIMO，就是發射端4根天線，接收端4根天線。

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

要在本來就已經很擁擠的手機裡面塞進去這麼多天線，顯然對手機設計工程師們來說，又是一項艱巨的挑戰。

再來看看5G高頻頻段。

如果說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，只能用變態來形容了。。。

在5G高頻，通信波長變成毫米級了（毫米波），天線大小也縮減到幾個毫米。

還記得剛才那張天線長度對照表嗎？

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，採用的應對方式，就是在剛才MIMO的基礎上，繼續強化——天線陣列。

基站就不用說了，密密麻麻的天線。。。

手機這邊，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量之外，還有一個好處，就是為了實現波束賦形（通過調整天線相位差，實現對電磁場輻射方向的控制）。

看過我之前天線文章的同學，肯定還記得吧？

此外，為降低信號衰減，還需要縮短天線和晶元之間的線路長度。最好的解決方案是天線和晶元緊靠在一起，每個天線配一個小晶元，甚至不排除未來天線會集成到晶元內部的可能性。

總而言之，在5G手機里到底怎麼擺這個「陣」，就看各大廠家的想像力了。

目前來看，很可能還是天線內置，放在手機後殼的裡面（不太可能放在側邊，空間不夠）。如果是這樣，今後的5G手機肯定會越來越少金屬後蓋，取而代之的，是塑料、玻璃、陶瓷，或者其它新型材料。

好啦，這下終於是講完啦！

5G手機是非常令人期待的，但是它的研發和設計難度，也是很大的。既考驗廠家的技術實力，也挑戰了想像力。隨著科技不斷創新，加上巨大的商業利益驅動，也許就會有像當年iPhone橫空出世一樣的顛覆性產品出現！

不管怎麼說，讓我們拭目以待吧！

感謝大家的耐心觀看，下期再見！

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