关于5G的科普文章很多，大多数都是针对5G的广阔应用，如无人驾驶、高速下载、万物互联等等。5G时代仿佛就像是一个科幻大片，所有你脑海里天马行空的想象都将变成现实。
图1.科幻片流浪地球剧照
可是罗马不是一天建成的，巍峨耸立的通信大厦的也是从一砖一瓦开始的。分贝(dB)这个不起眼的单位就是这座通信大厦的众多奠基石之一。
知识千万条，基础第一条。
分贝不知晓，老师两行泪。
分贝是一个表征两个功率相对值的单位，dB描述的是增益或者衰减。例如甲相对于乙的增益可以表述为：
如果甲的功率是乙功率的两倍P甲/P乙=2，按照上面的公式可以计算出10lg(2)=3dB。所以甲的功率是乙功率的两倍等价于甲的功率比乙大3dB。
那么为什么不直接说两倍关系，而非要取一个分贝呢？这就要从对数的起源说起了。
对数的起源文艺复兴时期，哥白尼公布了“日心说”，证明了地球绕着太阳转的事实，伽利略创制了天文望远镜，算出了太阳的自转周期……
天文学的蓬勃发展使得大规模数学计算的需求变得非常迫切。但是由于当时常量数学的局限性，天文学家不得不花费很大的精力去计算复杂的天文数字。
图2.哥白尼和伽利略
为了简化计算，一位天文爱好者花费多年时间研究大数字计算技术，终于发明了对数运算，这位天文爱好者就是约翰·奈皮尔。除了天文爱好者这个身份以外，他还是一位数学家和神学家。
图3.约翰·奈皮尔
奈皮尔发明了一种计算特殊多位数相乘的方法，如下面的例子所示：
这两行的的对应关系是 y=2^x。例如求16和32的乘积，可以转换为16对应的X=4，32对应的X=5，4 5=9，而9对应的Y=512，所以16×32=512。
这种算法思想就是我们中学所学习的对数运算法则。虽然这在我们现在看来是司空见惯的，但是在当时却引起了很大的反响：
给我空间、时间、和对数，我就可以创造一个宇宙。——伽利略
对数的发明、解析几何的创始和微积分的建立是17世纪数学的三大成就。——恩格斯
对数与通信的联姻对数可以把相乘的关系变成相加的关系，而通信领域内存在着信号的大衰减的特性，这就使得“通信”一见“对数”钟情。
图3. 亚历山大·格拉汉姆·贝尔
与此同时，为了纪念电话的发明者亚历山大·格拉汉姆·贝尔(Alexander Graham Bell)，工程师用Bel衡量信号衰减的程度
随后这些工程师们在以后的实验中经常会使用衰减量Bel这个概念，他们发现这个单位太大，不是很实用，所以他们把Bel这个单位缩小了1/10 (注：Bel＜0，所以10Bel＜Bel)，因为1/10的英文是deci，所以新引入了一个单位deciBel，我们一般把它简写为dB，这就是dB的由来。
dB在射频和无线通信中得到了广泛的应用，
- dBm是以1mW为基准的一个比值；
- dBw是以1W为基准的一个比值;
- dBμV是以μV为基准的一个比值；
- dBi表示天线功率增益的单位，参考的基准为全向天线；
- dBd表示天线功率增益的单位，参考的基准为偶极子天线。
我们介绍完了dB，下面我们来说一说这个单位在通信系统中的具体应用。我们通过dB来计算通信基站的详细辐射数值。通信基站是通信系统中发射信号的部分，很多人会担心辐射问题而谈"基站"色变。
图4.被γ射线照射的班纳变异成绿巨人
那么基站的发射功率和手机接收到射频功率到底是多少呢？下面我们来详细的计算一下。
图5.通信宏站
基站分为两类，一种是室外的铁塔站，也成为宏站，另一类是室内的分布系统。为了便于说明，我们以传统室内分布系统图为例来计算天线的发射功率，如图6所示：
图6.LTE室内分布系统图
从基站BBU(基带处理单元)的射频功率是33dBm，经过耦合器，功分器，馈线传至天线的时候，已经衰减到了8dBm左右，所以室内吸顶天线的发射功率大约在8dBm左右。
下面我们计算手机接收到的辐射数值，LTE是采用频分多址技术，考虑到每一个资源粒最大的辐射功率是导频信号的功率，如图7所示
图7.RE功率分配（带宽20Mhz，（PA,PB）=（-3,1)，40w，每个端口5w）
现场测试结果显示，手机终端能够接收到的参考信号接收功率(RSRP)最大在-80dBm左右，换算为功率是0.00000000001W，带宽20MHz下的1200个子载波产生的辐射量为0.000000012W。
图8.智能手机内嵌天线
假设手机的天线面积为0.0001平方米，我们可以计算基站的辐射为0.00012W/m²，远小于国家安全标准的0.4W/m²，基站的辐射甚至远小于普通家用电器的辐射量。
现在，小伙伴们不用担心因为基站的辐射而变成绿巨人啦！
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