网上有很多对5G网络覆盖的误解，有人认为5G基站覆盖距离只有200米，中国需要建设几千万基站才能覆盖全国，也有人认为毫米波5G性能比厘米波强，美国的毫米波更先进，并因此在网上进行了长时间的讨论。

那么5G的覆盖能力到底如何呢？毫米波又该如何使用？面对5G覆盖的现实情况，又有哪些新技术可以应对？本文将基于基站覆盖距离公式做一下分析，希望能帮助大家找到答案。

电磁波覆盖距离公式

根据基站电磁波覆盖原理公式我进行了一定的变形，得出如下的简化公式，以方便大家理解：

变量解释：

d：电磁波覆盖距离

λ：电磁波波长

Pt：基站发射功率

Pr：手机接收功率

Dt：基站天线发射增益

Dr：手机天线接收增益

另外需要注意，这个公式是所有电磁波频段都适用的，并非5G独有。

如果把上述公式再进行简化，把其它的参数都聚合成一个变量△，然后根据如下的电磁波波长和频率公式：

再次进行变换和简化后，我们得到最简单粗暴的电磁波覆盖距离和频率的关系公式：

一句话概括就是覆盖距离跟电磁波频率成反比关系，电磁波频率升高2倍则覆盖距离就缩短2倍，至于△里面隐含的细节我们后面再说。

中国5G频段覆盖能力分析

每个国家会根据自身电磁波用途的现实情况来分配5G所使用的具体频段，中国三大运营商获得的2G/3G/4G/5G频段总结如下图：

广电持有0.7G/3.3G/4.7G三个5G频段。

我们为了方便，仅把5G和4G覆盖距离做一下对比，同时我们4G都取覆盖能力最强的下行频段以便看出最差情况是怎样的：

移动 4G 1.8G，5G 2.5G；5G=0.72 4G覆盖

联通 4G 1.8G，5G 3.5G；5G=0.51 4G覆盖

电信 4G 1.8G，5G 3.4G，5G=0.52 4G覆盖

广电 4G 没有，5G 0.7G，5G=2.56 4G覆盖

局势相当明确，纯粹的电磁波意义上来说，移动的5G频段有4G频段的70%覆盖距离，联通和电信5G有50%的4G覆盖距离，而广电的5G有4G网络2.56倍的覆盖距离，由于广电没有一个覆盖全国的2G网络，所以把0.7G频段分给广电是有道理的。

• 如何看待移动4.8G频段(N79)？

如果移动将4.8G赫兹频段也就是前段时间争吵的N79频段拿来做5G广覆盖，那移动的5G覆盖距离将会变为0.375倍4G覆盖：

移动 4G 1.8G，5G 4.9G；5G=0.375 4G

但是大家要注意，覆盖面积和覆盖距离是平方关系，如果移动5G真的拿4.8G赫兹频段来覆盖全国，那将会比4G多建设7倍以上的基站，比使用2.5G赫兹多建设3.6倍的基站，所以移动覆盖全国的频段肯定是2.5G赫兹频段，这个没有疑问。

4.8G频段虽然覆盖距离短，但是容量大下载速度快性能强，这个频段最适合覆盖大型商场、体育馆、火车站、飞机场这种高价值人口密集区域，由于频段高容量大，在小范围聚集超过千人的场景下，用4.8G覆盖反而建设的基站会更少，因为这种场景下的主要瓶颈从覆盖转移到了容量。

所以移动的策略一定是要覆盖的时候用2.5G频段，要容量性能的时候用4.8G频段，不可能搁置频段不用。

• 5G基站城区覆盖距离多远？

要区分城区和郊区两个场景来看，覆盖距离差距很大。

城区中国4G基站覆盖距离大多在300米～500米，平均在400米左右。这个数值一方面是因为城市建筑物遮挡导致的覆盖距离短，另一方面也是因为人口过于密集基站主动收缩了覆盖距离减少覆盖区域内用户数量的结果。

比如一个高层为主的小区住户超过万人，一台基站覆盖半径400米就足够把这个小区覆盖完，但是如果小区内超过千人同时上网就会把基站挤爆，大家的上网体验都会很差甚至上不了网，这个时候最好的办法是收缩基站覆盖距离到200米内，建设4台基站形成交叉重叠覆盖，类似下图：

所以城区基站覆盖距离是覆盖、容量两个因素共同决定的综合结果。

通过现场实测结果显示，以电信3.5G赫兹频段为例，城市5G覆盖在200米以内达到性能最佳，这个数据就是网上盛传5G覆盖只有200米的来源。但是在距离基站300米处的墙角，5G还是可以达到4G的3～4倍下载速率，而在400米距离上5G速率下降到4G水平。

所以城区5G覆盖如果想达到比较理想的性能，建议覆盖距离在200～300米，超过这个距离的话性能将下降到4G水平，再远一些可能会收不到信号。所以5G基站要做到良好覆盖肯定要比4G基站建得多一些。

但是另一个方面，5G如果使用64T64R天线，一台5G基站容量可以达到4G的25倍，一个8万人的体育场坐满人用4G覆盖可能需要100台左右的基站才行，但是用5G基站4台就能达到100台4G基站的效果。也就是说容量受限场景5G反而会大幅度减少基站数量。

• 5G基站野外覆盖距离多远？

野外空旷遮挡很少，电磁波自由空间传播损耗远比城区要小得多，城区5G可以做到200～300米覆盖距离，野外可以远很多倍。

可以做几个类比大家就清楚了，华为当年在西藏采用450M赫兹也就是0.45G赫兹做远距离覆盖，一台基站轻松覆盖60公里半径，4G的1.8G赫兹是0.45G的4倍，覆盖距离是60公里的四分之一也就是12公里，而5G的3.5G赫兹按比例折算可以覆盖7.7公里左右。

这是纯电磁波意义上的折算，影响覆盖的因素还有很多，比如5G编码方式和新技术的应用等，但是这个简单的类比基本上说明了5G在空旷空间的覆盖能力远远没有网友想象中那么多弱，空旷区域5G基站覆盖七八公里是没有问题的。

网友通常所犯的错误是把5G城区覆盖的最小距离200米放大到全国所有场景下，认为野外也是200米覆盖距离，这就是很大的误解了。

毫米波的覆盖能力很差但性能强

毫米波的频段范围是24G～100G赫兹，美国目前计划使用的毫米波频段有两个，24G赫兹和34G赫兹。

美国 4G 1.8G，5G 24G；5G=0.075 4G

毫米波的短板在于覆盖距离只有4G的十三分之一，覆盖面积是覆盖距离的平方关系，毫米波覆盖面积是4G的1/178，这才是真正的尴尬。

就算跟中国5G的3.4G频段相比，美国24G赫兹覆盖距离也只有中国5G的七分之一，覆盖面积只有中国5G的1/49，也就是说如果美国想用24G频段覆盖全国，将多用49倍的基站，美国显然不会这么干的，否则美国运营商全都得破产。美国宁愿把3G频段退网来做5G广覆盖，也不会用毫米波做覆盖。

但是毫米波的特点是性能高容量大，特别适合体育场这种人多的地方使用，所以中国千万不要跟美国比5G下载速率，中国厘米波5G下载速率2Gbps左右，美国毫米波能做到10Gbps以上。

另外一个毫米波的主要使用场景是高精度工业制造领域，这个领域对5G性能要的要求更高，同时厂房里面的空间有限，覆盖距离不会成为短板，所以特别适合用毫米波部署一个专属网络。

总的来说，厘米波主要用于5G广覆盖，毫米波主要在人口特别密集的区域或者工业精密控制使用，各有各自的擅长领域，相互配合互为补充。

5G增加覆盖能力的新技术

既然5G覆盖天生比4G要弱一点，所以技术专家早就对这个问题进行了技术研发，研究的方向就在我最先给出的公式里面，如果我们把变量△展开，能够看到还有四个参数对基站覆盖有着关键影响。

• Pt：基站发射功率

发射功率越大覆盖越广，一般基站发射功率上限工信部有明确的要求，基站发射功率不可以无限制的提升，一般城区覆盖半径小基站发射功率相对会小一些，野外需要广覆盖的时候基站以比较大的功率进行发射。但是达到发射功率上限后就无法继续提升了，所以一般不会在这个方面做太多的技术创新。

• Pr：手机接收功率

手机接收功率是被动的，手机距离基站越远接收到的信号越小，但是手机如何在小信号情况下提升接收灵敏度呢？主要是通过增加手机天线接收增益实现的，请看下面Dr分析。

• Dt：基站天线发射增益

5G为了弥补覆盖变弱的问题，提出了Massive MIMO技术(通俗理解就是多天线多收多发)。

其实MIMO技术在4G时代就有应用，4G中比较常用的多收多发基站天线是8T8R(8发射8接收)，多天线发射可以增加天线增益让电磁信号传播的更远，而多天线接收可以提升天线的灵敏度，可以收到更弱的手机发来的信号。

而5G的推荐配置是基站采用64T64R天线，那么根据天线增益公式，64T64R天线大概可以比8T8R天线提升3dB左右增益。

有了这个增益以后，移动的2.5G频段的5G覆盖甚至比1.8G频段的4G覆盖还要好一些，而电信和联通的3.5G频段覆盖可以从原来的0.5倍4G覆盖距离，提升到0.85倍4G覆盖距离左右，这对5G覆盖的弥补作用还是相当大的。

不过要想更好的覆盖就需要付出一定的成本，64T64R天线价格也相对贵一些。

• Dr：手机天线接收增益

通过增强手机的天线增益，也可以增加5G覆盖，特别是反向覆盖能力。

现在的5G手机上也开始集成越来越多的天线，主要也是为了配合基站的Massive MIMO技术发挥作用。有时候，真的是天线越多信号越好。这是魅族手机的宣传，相比一般手机增加了更多的天线，得到的好处当然是信号质量的提升。而华为的Mate30有报道说集成了23根天线之多。

但是由于手机内部空间有限，没办法也像基站一样集成太多的天线，特别是低端手机为了控制成本，大部分集成的天线数量不多，并且手机功率提升空间也受到巨大限制，因此，有些手机特别是低端手机，反向距离相比4G还是有一定的缩短，没法达到4G的水平。

此时可以采用4G/5G基站共建的方式，引入上下行解耦技术，手机用低频段跟基站联系，基站用高频段与基站联系。

这样做显而易见可以让手机跟4G一样距离上联系上基站，并且可以保证下载速率达到5G的水平，但是手机反向上传速率会受到一定的影响。所以有可能的话，手机中还是得多集成几根天线才更好。

提升5G网络覆盖还有很多其它方法，比如5G波束赋形技术、透镜天线、微型基站甚至是把3G频段退网来来做5G的广覆盖网络等，本文不再做一一介绍。

总之，中国目前的5G频段相对4G来说覆盖有一定程度的弱化，而通过一系列的新技术应用有望弥补。而毫米波频段由于频率过高不适合做广覆盖网络，主要应用在人口高度密集区和工业精密控制领域。

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