从电报到5G通讯 与频谱有关的那些事儿

频（30MHz-300MHz）——迎接电视时代

从低频到高频，我们掌握了在全球范围内传输声音和信息的方法，接下来，当然是要能实现双向沟通，最好还能看到画面。于是VHF甚高频被开发和利用。在这个频段内，FM广播、对讲机、BP寻呼机、无绳电话，无线电视纷纷登场，让普通民众第一次感受到了无线通讯的魅力，这些产品的普及也深刻的影响了社会发展。

除了普通民众熟知的广播、电视，VHF还肩负了国际海事通讯、航空导航、航空地面ATC通讯等。

UHF特高频（300MHz~3GHz）——数字通讯主干道

GSM、WCDMA、WiFI、蓝牙、GPS，你所知道的绝大部分数字无线通讯技术，都在此区间内。由于该频段应用非常密集，因此世界各国都采取了授权形式严格规范使用。该频段的国家授权许可很多时候以手机运营商牌照等形式发放。你所知道的LTE Band 1234567，实际上就是该频谱区间中每个频段的代号，不同的国家批准使用的频段不同，所以需要针对每个频段进行优化和设计。手机调制解调器一直说的全网通，实际上就是指的对不同频段、不同网络制式的支持。

为啥家里WiFi不用许可？因为各国在该频段内还定义了非授权频段——只要设备功率不超过法定规范，使用2.4GHz频段无需国家许可。现在你知道为啥WiFi、蓝牙等都喜欢扎堆2.4GHz了吧？有意思的是，微波炉也工作在2450MHz，所以也是一个非授权频段设备——在所有微波炉说明书上都有关于无线电干扰的说明，大致意思是不要将微波炉和WIFi路由器、电视等设备放在一起，否则可能会有干扰。

SHF超高频（3GHz~30GHz）—— 高速传输标配

大量的无线通讯工作在UHF频段导致了整个频段非常拥挤，因此要进一步提升传输速率，除了在调制方法和编码上获得突破之外，就只用采用更高的频段才行。从802.11n开始5GHz非授权频段就被用来实现千兆以上的WiFi速度。到了802.11ac，5GHz下更是可以实现1700Mbps的传输速度以及MU-MIMO功能，大幅提升WiFI的传输速度和承载能力。由于5GHz非授权频段带宽很大，因此在4G LTE演进中，高通还提出了授权辅助接入技术（LAA），让4G、5G网络也能借助非授权频段进一步提升传输率和承载能力。

至于广为人知的5G通讯标准，除了5G工作在原有LTE网络2.4GHz频段之前，还加入28GHz mmWave毫米波子集，以确保5G时代所制定的超高速传输率能得以实现。最先宣布量产的高通X50 Modem就能在28GHz频段下实现5Gbps的下载速度，这个速度几乎是现阶段LTE网络的10倍！

EHF极高频（30~300GHz）—— 无线新征途

在下一代WiFi标准802.11ad中直接选用了60GHz频段从而实现最大7Gbps的传输率——不要以为802.11ad距离我们很远，实际上在高通骁龙835的基带中已经加入了对802.11ad标准的支持。首款支持802.11ad标准的家用路由器Netgear Nighthawk AD7200，也已经上市了许久。

在802.11ad问世之前，Wireless HDMI标准通过60GHz频段实现了HDMI信号10米内的无线传输，而曾经热门技术Wireless USB所使用的UWB（超宽带）也同样在极高频下。尽管极高频有众多的限制，但绝对是无线通讯的又一个征途。要想实现超过10Gbps的无线通讯，就一定要充分掌握和利用EHF极高频。

THF太赫兹辐射（300GHz~3THz）—— 下一片天空

太赫兹辐射的波长为0.3~3THz （1THz=10^12Hz），上接EHF，下接红外线。该频段的电磁波已经具有了光波的种种特性，以至于THF可以像射线一样对物体进行扫描，虽然成像质量不如X射线，但是它对于物体并没有放射性作用。

THF频段与之前其他频段截然不同的特性，让THF被应用在了成像、安全方面。反倒是在通讯上并没有太多的突破。在美国本土机场使用的全身扫描仪，就基于太赫兹辐射原理。

小结：

从莫尔斯代码到5G通讯，实际上就是一部人类征服更高频段，以获得更大带宽的故事。在这个过程中，众多难关被相继克服，大量的频谱被成功开发利用，最终实现了今天的便利生活。

纵观整个频谱的故事我们不难发现，每次人类学会利用一个新波段，都会深刻的改变当时的生活和社会结构。在我们有生之年，人类能否掌握利用THF频段进行通讯？引力波是否会让电磁波走入历史？我们拭目以待。

上文的故事中，我们已经为各位讲述了从甚低频到太赫兹辐射的种种奇闻轶事，而今天，我们要回归到我们更为熟悉的领域，为各位揭开短短几十年中，模拟信号到数字信号的通讯转变，从中也记录下了人类如何走向5G时代的故事。

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