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。
三星、華為等廠家都已發佈了自己的新款產品
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網絡都有很多變化。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網絡的要求，不能在5G網絡下使用。
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手機的芯片已經有了，5G實驗機也已經有了。可以說，一旦網絡條件成熟，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手機還沒發佈之前，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，硬件上由很多模塊組成，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。
手機的組成部件
軟件上，也有底層驅動、操作系統、應用軟件等（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，硬件上，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。而軟件上，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，我們先來詳細瞭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芯片AP，相當於我們使用的電腦，另一部分就是基帶芯片BP。
注意：
基帶（Baseband）有多重意思，基帶信號、基帶電路、基帶芯片，都會簡稱為基帶。簡單理解，基帶電路基本等於基帶芯片，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，是指基帶芯片。
基帶芯片，相當於我們使用的Modem，手機支持什麼樣的網絡制式（GSM、CDMA、WCDMA、LTE等）都是由它來決定的。
我們用手機打電話、上網、發短信等等，都是通過上層處理系統下發指令給基帶部分，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絡間建立起一條邏輯通道，我們的話音、短信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，基帶芯片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，基帶芯片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芯片和基帶芯片放在一個芯片裡面，物理上合一，統稱為基帶芯片。
基帶芯片
然後呢，基帶芯片通常又會被整合到手機主處理芯片上，成為其中一部分。
高度集成化的手機芯片
所以，我們現在所使用的手機，裡面的芯片都是高度集成化的，通常也被稱為SoC芯片（System-on-a-Chip）。例如，高通的驍龍芯片，以及華為的海思芯片，還有聯發科的MTK芯片等，都屬於SoC芯片。
就拿業界標杆——大名鼎鼎的高通驍龍芯片來說吧。
通哥，廣告費啥時候給我？
高通目前最頂級的驍龍845芯片，擁有堪稱強大的處理能力，其中就包括基帶處理。
驍龍845芯片的主要特點，其中包括X20 LTE modem
注意，高通通常直接把基帶芯片稱為“Modem（調制解調器）”。但是，前面說過，嚴格來講，基帶芯片包括調制解調器，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。
高通X24基帶芯片的主要特點，主要還是在速率和功耗上
到了5G時代，對於手機來說，最重要的就是手機芯片。雖然現在手機廠家很多，但是有能力造芯片的，屈指可數。
沒有5G手機芯片，一切免談
5G芯片，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霑啦。這裡，我們就拿華為剛剛在MWC發佈的全球第一款符合3GPP標準的5G商用芯片——巴龍Balong 5G01來舉例吧。
巴龍5G01發佈現場
這款芯片支持全球主流 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芯片的加持下，5G手機的數據下載速率將遠遠超過現在的4G手機。
好了，芯片說完了，然而，文章並沒有結束。。。
通信模塊，我們說了基帶芯片、射頻芯片，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：
但是我主要是介紹網絡側天線為主，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（ ），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。
手機天線的演變
天線都藏在了手機裡面了，而且，還不止一根喲。
你想啊，除了主通信芯片（用於訪問運營商網絡），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。
手機裡，塞滿了各種各樣的天線
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。
各種用途的天線長度
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。
FPC天線（注意，有的手機內部走線，也是FPC）
第二種，是LDS（Laser-Direct-structuring，激光直接成型技術）。
這種也不復雜，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。
LDS天線
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。
喬幫主在iPhone4中採用的金屬邊框天線
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。
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）
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。
MIMO，從 2X2 到 M×K
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，又是一項艱鉅的挑戰。
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——陣列天線。
基站就不用說了，密密麻麻的天線。。。
天線陣列（左邊中興，右邊大唐）
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？
密集恐懼症的節奏。。。
此外，為降低信號衰減，還需要縮短天線和芯片之間的線路長度。最好的解決方案是天線和芯片緊靠在一起，每個天線配一個小芯片，甚至不排除未來天線會集成到芯片內部的可能性。
總而言之，在5G手機裡到底怎麼擺這個“陣”，就看各大廠家的想象力了。
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。
某米手機的陶瓷後蓋
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，也挑戰了想象力。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！
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