技术革新，新型5G天线（分享）

zhangyanzhang

5G的技术升级是虚假软弱的，因为在最关键的几项技术上——调制、编码、多址、组网、多天线等方面，不是继续沿用老技术，就是新技术不成熟、不可用，或者增益微乎其微。

调制从3G到4G，再到如今的5G基本没变。

编码方面，LDPC和Polar虽然炒得很火，但效率提升非常有限，因为此前的Turbo码充分逼近了香农在1948年所提出的信道容量。

多址技术上虽然NOMA虽然被炒的很火，但相对于4G时代的多址技术OFDM的增益几乎为零，虽然几大巨头极力鼓吹NOMA，但eMBB场景最终还是选定4G时代的OFDM，堪称打脸。

MIMO则是实验室摆拍可以，一实战就不行了，商业应用始终不行。

MIMO技术有很多种，简单的可以用，有增益但是没有那么夸张。增益大的能演示，但是应付复杂场景有困难。在一个选择的场景下MIMO技术是很容易演示成功的，但是在复杂的实际环境中所涉及的问题的难度，是两个数量级的差别。另外，MIMO功耗大的吓人，光电费就让运营商非常头疼。不过，即便如此，厂商在宣传上通过话术，使大众无法识别和区分，只觉得演示用了MIMO，就很先进，能实战，能商用。

就组网而言，CoMP相对于4G时代的SFR/MLSFR也是零增益，甚至是负增益。

因此，当下5G需要真正的理论创新突破，或者对已有的先进理论进行梳理，并将其实用化、商业化。

目前，编码技术提升的空间已经非常小了，无论是5G时代LDPC和Polar，还是3G、4G时代的Turbo都已经非常接近香农在1948年所提出的信道容量。

调制从3G到4G，再到如今的5G基本没变，因为太基础了，想变也变不动。

多址技术放弃巨头鼓吹的NOMA，选择4g的OFDM，暂时看不到替换OFDM的新选择。

CoMP相对于4G时代的SFR/MLSFR也是零增益、负增益，还不如退回去用MLSFR。

MIMO天线则是实验室摆拍可以，一实战就不行，只能搞一些性能增益有限的应用，增益较大的只能用来演示。

可以说，在几项关键技术上，都遭遇困境。

当下，已经进入测试环节，且有可能带来技术革新的新技术，则出现在天线方面——龙勃透镜天线。

龙勃透镜天线技术优于市场主流方案

这项技术并非是为了迎合5G炒作出来的，其理论已经问世了半个多世纪。

龙勃透镜理论早在半个多世纪前由德国人龙勃提出。之后，一个苏联科学家参照龙勃的理论把理论变成实物。后来，这位苏联科学家去了美国，把技术卖给了美国军方。

目前，龙勃透镜在尖端武器装备上已经有了不少应用的例子，像J20、F22、F35等先进战机上都安装了龙勃透镜。

     技术革新，新型5G天线

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最近几年，中美两国都开始把龙勃透镜天线技术民用化，美国马斯丁企业做过一些尝试，但由于成本太高，未能如愿。顺带说一下，那位把龙勃透镜理论实用化的苏联科学家，后来就是去了美国马斯丁企业。

庆幸的是，国内一家单位则成功开发出了人工介质合成的新材料，并制造出人工介质透镜多波束天线，并联合中移动力图将技术商业化。这项技术从配方到制造工艺均属国内国际首创，在中美两国都申请了专利，是实打实的自主创新、中国智造。

采用这项技术的天线，能够在性能、成本、功耗、体积和重量等方面全面优于现有市面上的主流产品。

这里对MIMO的能耗问题再说明一下，MIMO的一个问题就是天线口径能耗比非常低。天线口径能耗比是电磁场通过天线损耗后的能量比例，4G时代理论值是60-70%左右，但到了5G，天线口径能耗比锐减，某厂商的方案只有14%左右。那么，为了弥补这个短板，就必须提升功率，因而能耗会大幅提升。作为对比，龙勃透镜天线的天线口径能耗比明显优于市场上的主流方案，而且还是无缘天线，在运营维护上将产生极大的便利，在能耗上也具有很大的优势。

更关键的是，在采用新技术后，现在5G基站里的不少元器件都将成为"没有必要"的多余零件，这样一来，可以大幅降低5G基站的成本、功耗、体积和重量。同时，也会降低中国对美国芯片的依赖性，对于美国半导体产业来说也是一个打击。

就成本问题再说明一下，也许有人会觉得，人工介质合成的新材料会很贵，但实际上，这种新材料的价格比较便宜。加上是属于物理层方面的技术升级，以及采用这种新材料制造出的透镜多波束天线结构简单，其成本明显优于市场主流方案。

龙勃透镜天线有望解决5G覆盖短板

龙勃透镜天线还有助于解决5G基站的覆盖问题。

5G技术供给是疲软和虚假的，性能主要依靠暴力提升，也就是扩大占用的频段，加大投资基站的密度，提升芯片数据处理速度等手段。

而选择高频扩容的一个问题就是覆盖范围会比较差，像美国的28Ghz覆盖会非常感人。因此，国外普遍采用4G基站为主+5G基站热点地区覆盖的方案。

而中国工信部目前只选择2.6Ghz、3.5Ghz和4.9Ghz，这个只能算中频，根本没敢上26Ghz。根源就在于高频覆盖不行。

就5G试点的实际情况来说，联通在北京金融街区域布置了11个基站，只覆盖了3.6公里的街道，换算一下就是平均一个基站覆盖300米左右。

据业内人士先容，采用龙勃透镜天线，在2年前的一次路测就达到700多米，如今视测试环境差异，可以达到了1-2公里。

如果把5G覆盖范围小和成本问题解决掉，那么，5G的短板将不复存在。

就目前情况来看，已经进入测试环节的龙勃透镜天线，则是非常有可能解决覆盖范围小和成本问题的关键技术。更可贵的是，这项技术还是自主创新、中国智造。

技术革新，新型5G天线



（白色圆柱体为新型5G天线，边上的都是板状天线）

新型天线已经获得了中移动的肯定

其实，本次清明公祭轩辕黄帝典礼活动并非龙勃透镜天线的"首秀"，在此前的进博会上，新技术已经和市场主流方案互为备份。

  技术革新，新型5G天线

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在高铁线路上新天线也进行测试。测试区域选择了陕西咸阳市区东侧，渭河铁路桥上进行，该段铁路横跨渭河，长度约1.4Km，两侧开阔无建筑物阻挡，站轨距约30m。

从上图行进中高铁车厢内测试数据的来看，手机接收到的信号大于-90dBm的采样点主要分布在距离基站1.1Km~2.4Km的位置（远大于传统高铁天线覆盖的500米），而在覆盖方向上全路段信号电平大于-111dBm。超过中移动的-113dBm指标要求。

若在车外测量信号电平，则应将高铁车内测的信号电平值增加+28dB（高铁车厢穿透损耗）。因此若宏站上选用小型化透镜天线，覆盖距离更可超过2.3公里。加上它的垂直瓣宽30°垂直覆盖面积将超过与小型化透镜天线增益相当的20dBi的常规板状基站天线（垂直瓣宽7°）。

必须指出的是，小型化透镜天线是物理层的升级，不用电调机构，而常规板状基站天线必用电调机构，这使小型化透镜天线具备性能和运维（电费）双重优势。

在此之前从同类型高铁测试，未有过超过800米的覆盖记录。业界认为覆盖2.3公里的高铁运行中车厢实测结果是前所未有的，因此认为其技术带来的影响将是颠覆性的。之后，类似的高铁测试又在其他地方做了三次，结果都是类似。

另外，在一些明星演唱会、城市马拉松比赛中，中移动已经将龙勃透镜天线进行应用，并取得了不错的效果。在2018年中移动内部的应急技术评奖上，新型龙勃透镜天线荣获一等奖（特等奖1名，一等奖1名，二等级3名）。

可以说，就应急保障来说，新型龙勃透镜天线技术已经获得了中移动的肯定。

现在的问题是新技术的成熟度，毕竟，测试没问题不代表大规模商业应用也不会出现问题。

如果这项军转民技术能够有更多的验证，并大规模商用，那么，5G就有可能从商业概念，变成技术升级。由于美国马斯丁企业的民品龙勃透镜天线价格高昂，届时，想要购买物美价廉的龙勃透镜天线，只能向中国购买了。

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