5G移动通信系统简介

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5G与4G的对比
总的来说，5G相比4G有着很大的优势： 在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长 1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值 传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps），端到端时延缩短5倍；在 可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍；在可靠性方面： 低功率MMC（机器型设备）的电池续航时间增加10倍。 由此可见，5G将在方方面面全面超越4G，实现真正意义的融合性网 络。
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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。
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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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.
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5G与4G的对比
4G
· 在4G技术支持100Mbps~150Mbps的下行网络带宽 · 仍处在3GHz一下的频段范围内 · 开启了全球移动通信标准全面融合的趋势；但仍存在TD-LTE 与LTE-FDD的标准之争 · 是专为移动互联网而设计的通信技术，是单一的无线接入技
术。
5G
· 将可提供超级容量的带宽，短距离传输速率是10Gbps； · 高频段频谱资源将更多地应用于5G；
前几代移动通信系统简介
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（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。
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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。
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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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。
· 超高容量、超可靠性、随时随地可接入性，有望解决“流量风
暴”；
· 在通信、智能性、资源利用率、无线覆盖性能、传输时延、系 统安全和用户体验都比4G有了数以倍计的增加； · 全球5G技术有望共用一个标准； · 5G并不是一个单一的无线接入技术，也不是几个全新的无线
接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术集 成后的解决方案总称。所以说5G是一个真正意义上的融合网络。
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。
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。
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。
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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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。