姓名：毛智；學號：21021110040；
學院：電子工程學院。
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【嵌牛導讀】本文主要簡要介紹了不同代無線通信中基站的變化。
【嵌牛鼻子】6G? 基站
【嵌牛提問】什么是基站？1G~6G的基站變化？
【嵌牛正文】
自上個世紀70年代末移動通信網(wǎng)絡誕生以來，移動基站已經(jīng)陪伴人類40年了，為人類社會帶來了空前的變革，但你知道它的故事嗎？
定義：基站即公用移動通信基站，是移動設備接入互聯(lián)網(wǎng)的接口設備，也是無線電臺站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。移動通信基站的建設是移動通信運營商投資的重要部分，移動通信基站的建設一般都是圍繞覆蓋面、通話質(zhì)量、投資效益、建設難易、維護方便等要素進行。隨著移動通信網(wǎng)絡業(yè)務向數(shù)據(jù)化、分組化方向發(fā)展，移動通信基站的發(fā)展趨勢也必然是寬帶化、大覆蓋面建設及IP化。
對于大多數(shù)人來說，提到基站，第一個就想到的是下圖：
信號塔
不錯，這的確是一種基站?；镜墓δ芫褪禽椛浜徒邮针姶挪ㄐ盘?，讓附近的通信設備連接到通信網(wǎng)絡。基站對我們來說，就是一個信號源，靠近它，我們的手機信號會滿格，可以更加愉快地網(wǎng)上沖浪了。
隨著通信技術(shù)的升級換代，基站又發(fā)生了什么變化呢？由于基站負責電磁波信號的輻射接收，所以它的特點直接由通信頻段決定。關(guān)于通信頻段，可以查看之前6G系列的頻率分節(jié)“6G那些事-------頻率越高了”了解。
1G時代，進行的是模擬語音信號的傳輸，所謂的通信僅限于打電話（大哥大）。
1G時代基站示意圖
1G是模擬系統(tǒng)，不但容量低、通話質(zhì)量差，而且保密性極差，但是1G基站可以傳播更遠，但由于通信質(zhì)量差，這里我們不統(tǒng)計1G基站的覆蓋范圍。
2G時代，進入了數(shù)字時代，數(shù)字電路的發(fā)展也使得手機終端變小了，典型代表是諾基亞手機。此時通信頻率大概在1GHz左右，對應的波長在3m左右，一個基站的覆蓋半徑約為5-10公里。從1G跨入2G則是從模擬調(diào)制進入到數(shù)字調(diào)制，相較而言，第二代移動通信具備高度的保密性，系統(tǒng)的容量也在增加，同時從這一代開始手機也可以上網(wǎng)了，不過人們只能瀏覽一些文本信息。
3G時代，有了高頻寬和穩(wěn)定的傳輸，影像電話和大量數(shù)據(jù)的傳送更為普遍，移動通信有更多樣化的應用，被視為是開啟行動通信新紀元的重要關(guān)鍵。此時通信頻率在2GHz左右，波長為1.5m左右，一個基站的覆蓋半徑約為2-5公里。此時我們可以上網(wǎng)瀏覽圖片，簡單網(wǎng)頁。
4G時代，具備速度更快、通信靈活、智能性高、高質(zhì)量通信、費用便宜的特點，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。此時通信頻率在3GHz左右，波長為1m左右，一個基站的覆蓋半徑約為1-3公里。此時我們可以上網(wǎng)刷視頻了。
5G時代，國際電聯(lián)將5G應用場景劃分為移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩大類。憑借低時延、高可靠、低功耗的特點，5G的應用領(lǐng)域非常廣泛，不僅能提供超高清視頻、浸入式游戲等交互方式再升級；將支持海量的機器通信，服務智慧城市、智慧家居；也將在車聯(lián)網(wǎng)、移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)“一展身手”。此時通信頻率在30GHz左右，波長為10mm左右，一個基站的覆蓋半徑約為100-300米。
6G時代，準備采用太赫茲技術(shù)，為毫米波和亞毫米波結(jié)合，預計一個基站的覆蓋范圍小于200m。6G時代網(wǎng)絡將“致密化”，我們的周圍會充滿小基站。
所以說未來的基站越來越像路燈一樣，隔幾十米便有一個基站，不同的是，基站白天可不休息哦。
除了覆蓋距離的變化，基站中的關(guān)鍵技術(shù)也需要與時俱進。
當信號的頻率超過10GHz時，其主要的傳播方式就不再是衍射。對于非視距傳播鏈路來說，反射和散射才是主要的信號傳播方式。同時，頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度。不止是6G，處于毫米波段的5G也是如此。5G目前是采用Massive MIMO和波束賦形這兩個關(guān)鍵技術(shù)來解決此類問題的。Massive MIMO主要是通過增加發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量，即設計一個多天線陣列，來補償高頻路徑上的損耗?？臻g復用技術(shù)就是在MIMO多副天線的配置下來提高傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量。在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個較低速率的子數(shù)據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。由于發(fā)射端與接收端的天線陣列之間的空域子信道足夠不同，接收機能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時間資源。
空間復用技術(shù)
MIMO的多天線陣列會使大部分發(fā)射能量聚集在一個非常窄的區(qū)域。由于區(qū)域比較窄，不同波束之間的干擾會比較少。
但由于基站發(fā)出的窄波束不是360度全方向的，不能保證波束能覆蓋到基站周圍任意一個方向上的用戶，此時可采用波束賦形技術(shù)。波束賦形就是通過復雜的算法對波束進行管理和控制，使之變得像“聚光燈”一樣。這些“聚光燈”可以找到手機都聚集在哪里，然后更為聚焦地對其進行信號覆蓋。
5G采用的是MIMO技術(shù)提高頻譜利用率。而6G所處的頻段更高，MIMO未來的進一步發(fā)展很有可能成為6G提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。
