如何在万米高空畅享5G？

伴伴随着刺耳的轰鸣声，一个形似巨鸟的庞然大物，闪电般地在跑道上疾驰，随即腾空而起，直冲九万里。

每天都有无数这样的庞然大物，承载着宇宙之精，万物之灵，翱翔在万米高空。

但是这些乘客总是处于焦虑之中那是因为他们的手机，这个与世界沟通的窗口，只能处于飞行模式，从一个紧密相连的网络变成一个寂静的孤岛

请看他们的内心独白:

"我不得不与客户会面，但我不得不把它延期。"

我想让我的女朋友看看窗外美丽的风景...我们拍些照片吧！

我希望我能在这些无聊的时间里玩游戏，但没有互联网我无法连接到服务器！

这些强烈的要求，都在呼唤一个我们早已习惯的好朋友:5G，快点来天堂吧！

事实上，覆盖全球的通信卫星早已让万米高空上网成为现实，但由于带宽小，成本高，自然导致价格高昂所以，除了少数经历过的商务人士，大部分人还是选择了耐心

这给了另一种思维方式扩展的空间那就是:地面上不是有很多5G基站吗如果信号能传到天上，手机在飞机上也能接收到信号，那就不能正常上网了吗

听起来是个好主意！但仔细想想，似乎还是有很多问题。

1.基站能把信号发送多远。

一般来说，在人口密集的城区，基站的覆盖范围也就几百米，偏远地区也就几公里乍一看不像有覆盖万米高空的能力

其实5G网络建设的时候，需要多少基站，首先需要进行网络规划网络规划主要从容量和覆盖两方面考虑

所谓容量，就是需要多少个基站来服务一个区域，满足每个人的上网需求由于每个基站的容量是一定的，所以必然要从容量维度来计算一个基站的数量正常覆盖一个大城市，可能有上万个地面基站

覆盖范围是指基站发射的信号在经历空间传播损耗，各种树木遮挡，障碍物反射折射后，最终能被你的手机接收到的最大距离，手机发射的信号也能被基站成功接收。

一般来说，基站相对于手机来说是个庞然大物，信号的发射功率远远强于手机，理论上可以传输很远。

比如很多城市在用的电视塔，其实就相当于一个超大的基站由于它的高功率和高度，一个塔可以覆盖整个城市

如果基站的天线对准天空发射信号，由于没有遮蔽物，传播损耗会相对较小，信号传播范围会更广这是纯视线线性传播

而且因为天上的飞机稀疏，乘客少，上网的人就更少了，当天空被覆盖的时候，首先考虑的是覆盖而不是容量。

如下图所示，从基站的高度到地球做一条切线，延伸这条线，直到与飞机在天空中的巡航高度相同，就得到基站的天空覆盖半径:d=d1+d2。

如果飞机的巡航高度是12000米，那么一个地空基站的覆盖半径理论上可以达到400公里考虑到一些余量，十几个基站可以覆盖一条线路，覆盖全国只需要几百个站

但是，这里还有一个问题需要考虑基站能把信号传那么远，手机只有100克多一点，很弱它能接收到几百公里外基站的信号吗

而且沟通是双向的，下行很重要，上行也很关键5G手机发射功率最多0.4W发出去的信号能穿梭几百公里到达基站吗

这就引出了下面这个问题。

2.手机在万米高空能收到地面基站的信号吗。

其实是行不通的在飞机上，不仅收不到基站的信号，基站发的信号也收不到

但是我能做什么呢让飞机收集分发

通过改装飞机，在机腹安装高增益专业天线，可以与数百公里外的基站进行通信。

飞机上的天线

接收到飞机基站的信号后，5G信号被一个叫CPE的设备转换成wifi信号，让所有乘客都能连接wifi上网。

5G机载CPE

最后，所有用户的上行数据汇聚到CPE上，再转换成5G信号，通过机载天线发送出去，由地面基站接收处理，实现比特寿命闭环。

3.飞机飞这么快，会不会受到多普勒频移的影响。

会的但是可以通过频率偏移补偿来校正

所谓多普勒效应，就是当飞机高速飞向基站时，信号的频率会有一个正的偏移，并且越来越高，当飞机离开基站时，由于负偏置，信号的频率会越来越低。

据研究，如果使用4.9GHz的频谱，当飞机速度为1200km/h时，频率偏移已经达到5MHz，只有经过基站和CPE的特殊校正算法处理后，系统才能正常工作。

综上所述，通过一系列地空覆盖技术，地面基站可以覆盖天空，让万米高空享受5G成为现实。