5G引爆硅基寒武纪

5G引爆硅基寒武纪

5G是什么？美国为何要动员盟友们封锁华为的5G？手机像不像人类的新器官，离了它，你今天的生活会有哪些改变？为何本文的标题叫5G引爆硅基寒武纪？你是不是知道在我们这颗星球上曾经发生过碳基动物的大爆发？就让我们带着这些有趣的问题进入讨论吧。

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在地球到寒武纪，曾经有过动物物种的大爆发 5G、AI、IOT联手，在这颗碳基生命的星球上是否能引爆了另一类“生命”的大爆发呢。它们具有统一的能量运用形式，那就是“电”。它们的机体可以是任何材料，但都有一颗硅基的大脑。在这个硅基生命世界里，硅基植物包括智能家居和无人工厂中的各种智能设备。而硅基动物则包括无人汽车、机器人（硅基人）、无人机（硅基鸟）、无人潜艇（硅基鱼）…。它们以电为食物和平相处，而不会像碳基生命那样组成残忍的食物链。

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所有硅基生命群落虽有自己的方言，但相互间总能通过5G相互通信。而它们与碳基生命间低级通信也已经非常成熟。5G就是让这种硅碳生命都可以相互通信的语言载体。5G通信无处不在，它填满了这颗星球的所有空间。争夺这样一个生态的标准，美国人是不是会觉得输不起？

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一位美国医生可以为斯里兰卡的小朋友做一台外科手术。我自己就经历过一次在屏幕上完成的微创手术。IT技术正在像相对论那样，让我们的空间“尺缩”。

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无人汽车已经不是神话，一些地方，无人车正在大摇大摆地跑在高速公路上。有那么一天，你就会把它看成移动的道路，就像你在电梯间里的操作体验。

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海底世界是碳基生命起源的老家。但人类对它的开发最不充分。无人潜艇这种硅基鱼类将大量殖民各个大洋。人类也一定会觉得能个三维世界比自己居住的地表二维世界更有趣。

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新型航母上起飞的将是无人机群，碳基战士只是坐在舒适的咖啡厅里完成一次“打怪”。美国人习惯了在安全领域保持绝对的优势，认为中国这样的集权体制如果在5G这个基础生态的建设方面超越了他们，他们就失去了“安全感”。那么华为的5G哪里让美国人发虚了呢？就让我们在这里普及一点技术方面的基础知识吧！

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5G包括了光线链接的核心网络，就像人类血管构成的血氧循环系统。如上图蓝线构成的网络。而5G的无线接入网，就是构成人类机体的无数细胞。如图的下半部分。

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应该知道 5G核心网络中光通信是非常重要的。而光纤之父就是华裔物理学家高坤。他因此还获得了诺贝尔奖。是不是很牛？光在通信领域的应用越来越多。上大学时，读过高坤写的一本通信技术方面的书，至今都还是我对信号与系统分析方面的基础。

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华为不仅出手机，它本身也是通信基础网络的供应商。它从计算机网络设备进入通信网络设备这个领域，因而天生具有新物种的强大生命力。没有传统通信网络供应商在旧资产方面的拖累。可以说，在这个领域，华为已少有更强劲的对手。

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再说说无线接入网。无线电这个神奇的发现很有意思，上小学时，父亲就告诉我，“你知道吗？是麦克斯韦先建立了电磁场场方程，预言了电磁波的存在，这之后才有了波波夫、赫兹等科学家的无线电发现”。

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描述电磁波的模型参数就这么几个。光速就是个常数，这大家都知道。那么不难理解波长越短，频率就越高。高端频谱也意味着有更多的带宽资源和信息承载的容量。美国5G采用的是厘米波，而华为采用的是毫米波。优势显而易见。我想原因可能和手机支付类似（美国IC卡太发达，反倒阻碍了后续新技术的快速普及），美国无线电发达，特别是军方早就在毫米波占用了大量频谱资源，因而民用通信进入就大大提升了成本。

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为什么要提升频率呢？因为你要通过天线才能产生电磁波，而只有当天线尺寸接近电磁波波长时，才有足够的电磁波能量被天线释放出去。电话产生的基带电信号只有几千赫。带进上面公式算一下就知道，需要的天线长度是无法建造的。所以，发射时就得先把基带调制的高频在波上，才能形成无线电。

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从90年开始，每10年，无线通信就成长一代。5G的诞生还遇到了另外两位大侠，AI和IOT。就是人工智能和物联网。他们桃园结义就加大了引爆了硅基寒武纪的可能性。

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下面我们说说无线通信的编码方式，当你打有线电话时，因为链接电话局的线路是分开的。电话局间的交换网络动态接通一条链路，用完在释放掉。而无线通信，同处一个小区的用户，其手机都与一个基站进行无线通信，如何区分彼此呢?3G之前，经历过频分制和时分制。前者让给要通信的客户动态分配不同频率，就避免了相互干扰，而时分制就是把通话过程分成很多时段，每个时段切分成很多时隙，在通话时间，一个客户仅仅占用各时段中，被分配给自己的一个时隙。这样，宏观上，数字通信就可以平行进了。3G采用了好莱坞女明星发明的阔频（多址）码分技术CDMA。什么意思呢？就是用很长一串数字码代表一个符号，这就占用了更宽的频谱（阔频），单位频谱需要的能量就低了。而接收端再把这一串码通过“相关”（点积）运算提取出来。到了5G，编码采用了OFDMA（有时就写成OFDM）。那一串代表符号指纹的码不在是1和-1。而是模为一的复数。对应正交频率。获得了上百倍的速率提升。

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除了编码，5G的另一标志性技术叫MIMO天线，波长一短，天线上就可以容纳很多阵列式的天线单元。

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而用一个相位调控矩阵就能使MIMO天线阵列的波束指向不同的方向，这样不就向手电筒一样有了空间选择性吗？容量也就自然扩大了。

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这是一个MIMO原理的示意图。到这里，我们就讲解了5G最明显的技术特征。也普及了无线通信的一些基础知识。你认为我说的硅基寒武纪会爆发吗？想不想在风口到来之前，做好被吹起来的准备。祝那些有理想有抱负的青年们好运。