5G移动通信系统简介

第四代移动通信系统（4G）
4G包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，是 集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、 高质量、音频、视频和图像等。4G能够以 100Mbps以上的速度下载（大约是 12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度），比目前 的家用宽带ADSL（4兆）快20倍，并能够满 足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外， 4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆 盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明 显，4G有着不可比拟的优越性。 2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、 中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通 信业务牌照（即4G牌照），中国移动、中国 电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此 举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。
1998年，
第二代移动通信系统（2G）
从1G跨入2G的分水岭则是从模拟调制进 入到数字调制，相比于第1代移动通信，第二 代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也 在增加，同时能够提高多种业务服务。从这一 代开始手机也可以上网了。第一款支持WAP 的GSM手机是诺基亚7110，它的出现标志着 手机上网时代的开始，而那个时代GSM的网 速仅有9.6KB/s。 数字网有以下优点： 1.频谱利用率高，有利于提高系统容量； 2.提供多种业务服务，提高通信系统通用性； 3.抗噪声、抗干扰、抗多径衰落能力强； 4.能实现更有效、灵活的网络管理和控制； 5.便于实现通信的安全保密； 6.可降低设备成本。
前几代移动通信系统简介源自5G简介5G的关键技术
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一.前几代移动通信技术（1G，2G，3G，4G）
前几代移动通信技术简介
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第一代移动通信系统（1G）
第1代移动通信系统（1G）是模拟式通 信系统，模拟式是代表在无线传输采用模拟 式的FM调制，将介于300Hz到3400Hz的语 音转换到高频的载波频率MHz上。 一部大哥大在当时的售价为21000元， 除了手机价格昂贵之外，手机网络资费的价 格也让普通老百姓难以消费。当时的入网费 高达6000元，而每分钟通话的资费也有0.5 元。 不过由于模拟通信系统有着很多缺陷， 经常出现串号、盗号等现象，给运营商和用 户带来了不少烦恼。于是在1999年A网和B 网被正式关闭。
oppo A209,作者本人自 用2G手机。
黄宏、宋 丹丹小品 《回家》
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第三代移动通信系统（3G）
国际电信联盟（ITU）发布了官方第3代 移动通信（3G）标准IMT-2000（国际移动通 信2000标准）。3G存在四种标准制式，分别 是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA， WiMAX。在3G的众多标准之中，CDMA这 个字眼曝光率最高，CDMA（码分多址)是第 三代移动通信系统的技术基础。 中国在2009年的1月7日颁发了3张3G牌 照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联 通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。
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同时同频全双工技术
现有的无线通信系统中,由于技术条件的 限制,不能实现同时同频的双向通信,双向链路 都是通过时间或频率进行区分的,对应于TDD 和FDD方式.由于不能进行同时、同频双向通 信,理论上浪费了一半的无线资源(频率和时 间)。 最近几年，同时同频全双工技术吸引了 业界的注意力。利用该技术，在相同的频谱 上，通信的收发双方同时发射和接收信号， 与传统的TDD和FDD双工方式相比，从理论 上可使空口频谱效率提高1倍。 由于接收和发送信号之间的功率差异非 常大,导致严重的自干扰，因此实现全双工技 术应用的首要问题是自干扰的抵消。目前为 止，全双工技术已被证明可行，但暂时不适 用于MIMO系统。
移动通信传统工作频段主要集中在
高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱 资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现 状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容 量和传输速率等方面的需求。 高频段在移动通信中的应用是未来的发 展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用 带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增 益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但 也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容 易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统 设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。 监测中心目前正在积极开展高频段需求 研究以及潜在候选频段的遴选工作。高频段 资源虽然目前较为丰富，但是仍需要进行科 学规划，统筹兼顾，从而使宝贵的频谱资源 得到最优配臵。
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1G主要解决语音通信的问题; 2G可支持窄带的分组数据通信，最高理论速率为236kbps; 3G在2G的基础上，发展了诸如图像、音乐、视频流的高带宽多
媒体通信，并提高了语音通话安全性，解决了部分移动互联网 相关网络及高速数据传输问题，最高理论速率为14.4Mbps; 性上相比之前的技术都有了跳跃性的提升，传输速度可达 100Mbit/s,甚至更高。
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简析4G
第四代移动通信系统的关键技术包括：1.信道传输；2.抗 干扰性强的高速接入技术、调制和信息传输技术；3.高性 能、小型化和低成本的自适应阵列智能天线；4.大容量、 低成本的无线接口和光接口；5.系统管理资源；6.软件无 线电、网络结构协议等。 第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为 技术核心。
多天线技术经历了从无源到有源，从二 维（2D）到三维（3D），从高阶MIMO到大 规模阵列的发展，将有望实现频谱效率提升数 十倍甚至更高，是目前5G技术重要的研究方 向之一。 由于引入了有源天线阵列，基站侧可支持 的协作天线数量将达到128根。此外，原来的 2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖 的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型， 减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将 进一步改善无线信号覆盖性能。 目前研究人员正在针对大规模天线信道测 量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本 及反馈机制等问题进行研究，未来将支持更多 的用户空分多址（SDMA），显著降低发射功 率，实现绿色节能，提升覆盖能力。
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三.5G的关键技术
5G有以下六大关键技术：高频段传输；新型多天线传输 技术；同时同频全双工技术；D2D技术；密集组网和超
密集组网技术；新型网络架构。 下面就这六大技术进行简要介绍，并挑选一些部分进行 重点解析。
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高频段传输
3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在
新型多天线传输技术
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5G的发展现状
欧盟宣布成立METIS，投资2700万欧元用于5G技术应用研究。据了 解，METIS由29个成员组成，其中包括爱立信、华为、法国电信等主 要设备商和运营商，欧洲众多的学术机构以及宝马集团。 中国工业和信息化部科技司司长闻库此前表示，工信部已成立工作小 组进行5G研发，中国移动研究院等国内组织也有相关部门在推进。 作为国家无线电管理技术机构，国家无线电监测中心正积极参与到 5G相关的组织与研究项目中。目前，监测中心频谱工程实验室正在 大力建设基于面向服务的架构（SOA）的开放式电磁兼容分析测试平 台，实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用，将 为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系 统研究、开发与验证实验环境。面向5G关键技术评估工作，监测中 心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境，从而实现对5G各项 关键技术客观高效的评估。 三星已开展5G技术试验，透过64根天线，以28GHz频段进行最快达 1.056Gbps的速度进行无线传输，最远传输距离可达2公里，其速度 几乎是4G的百倍以上。
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5G
5G有以下特点：
1)5G研究在推进技术变革的同时将更加注重用户体验,网络平均吞吐速率、传 输时延以及对虚拟现实、3D、交互式游戏等新兴移动业务的支撑能力等将成 为衡量5G系统性能的关键指标. 2)与传统的移动通信系统理念不同,5G系统研究将不仅仅把点到点的物理层传 输与信道编译码 等经典技术作为核心目标,而是从更为广泛的多点、多用户、 多天线、多小区协作组网作为突破的重点,力求在体系构架上寻求系统性能的 大幅度提高. 3)室内移动通信业务已占据应用的主导地位,5G室内无线覆盖性能及业务支撑 能力将作为系统 优先设计目标,从而改变传统移动通信系统“以大范围覆盖为 主、兼顾室内”的设计理念. 4)高频段频谱资源将更多地应用于5G移动通信系统,但由于受到高频段无线电 波穿透能力的限 制,无线与有线的融合、光载无线组网等技术将被更为普遍地 应用. 5)可“软”配臵的5G无线网络将成为未来的重要研究方向,运营商可根据业务 流量的动态变化 实时调整网络资源,有效地降低网络运营的成本和能源的消耗.
D2D技术
Device-to-Device(D2D)通信是一种在系 统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源 直接进行通信的新型技术，它能够增加蜂窝通 信系统频谱效率，降低终端发射功率，在一定 程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。 由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够 实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功 耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实 现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架 构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。 目前，D2D采用广播、组播和单播技术方 案，未来将发展其增强技术，包括基于D2D的 中继技术、多天线技术和联合编码技术等。
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简析4G
4G通常被用来描述相对于3G的下一代通信网络，但很少 有人明确4G的含义，实际上，4G在开始阶段也是由众多
自主技术提供商和电信运营商合力推出的，技术和效果也 参差不齐。后来，国际电信联盟（ITU）重新定义了4G的 标准——符合100Mbps/s传输数据的速度。达到这个标 准的通信技术，理论上都可以称之为4G。 4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环 境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能， 它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能 有QoS映射、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中 间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和 提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的 无线服务，并运行于多个频带。