信息论世界—5G的高能耗

5G开始商用已经将近一年了，而从各个渠道传出的消息也能证明5G并不是不可或缺的技术（或者说5G是一个老技术的融合，除了POLAR编码）。至少会有一些技术是在用同样的条件就可以实现通信，如WIFI6。从信息的角度来说，只要能填补通信要求的技术，都是可替代和被可替代的。人与人之间的远程通信要求=技术信息。

MWC19上海展上，我方展位关于5G能耗对比的广告信息，吸引了所有大型企业的咨询，三网也不例外。通过交流，我发现5 G的能耗比我们之前预计的高4倍。一个测试主基站一天能耗在100kw/h。这样的高能耗如果用在所有通信基站上，必然造成的后果是全国电需求增加。

5G功耗的在两个方面，一个是AAU，一个是计算芯片。其中AAU的阵列天线的波束赋形技术来自于1937年就开始研制并于1950年代开始使用的相控阵雷达技术（参见信息论世界—现代通信技术的基础技术发展时间线），其原理传的神乎其神，实际上却是一种高能耗低效率的雷达技术。以4*4系统为例，为了使通信终端取得几倍的信号增益，需要同时小于16倍的能量输出，与此同时还要计算波束到达位置、反馈的信息，能耗增加。

LDPC编码需要的计算量远大于4G编码，而POLAR编码类似于取舍，一半信道传信息，一半信道传噪音。它们的数据传输计算量都会使计算量大大增加，从而增加了基站的能耗。

如上图当中的测试没有进行多终端连接，当出现十个以上移动终端时，数据传输性能会在平均速度下再下降5%，并随着终端数量的增加而增加。

信息的传递需要介质，电磁波做为介质（信息载体），其载体的信息越固定，越容易被识别，使用现有技术条件，则是使用电磁波载体具有变量，不同的变量在传输过程中就会形成更多的微小变量，这就是信噪比。因此信道上的信息传输在现有技术体系下是有极限，并且无法达到极值。

波束赋形技术是通过将过量的信息载体进行挤压式堆叠，在终端位置形成一个扩散波之间的叠加区，从而提高信息载体在此位置强度，而这个技术在进行变量信息改变时，形成的差值会影响终端的识别。

信道编码的意义在于计算变量对于信息传输中的信息载体变量的最优解通过降低微小变量带来的噪声，来提高终端对整体变量的识别。

5G做为一个最新的通信技术，其实已经把现有通信技术走到终点。更高的频率只能以硬件技术来实现通信速度的提高。

而不使用变量方式，是可以降低单位bit的能耗。