【1G-6G】移动通信技术发展

移动通信技术发展

1G

早在1947年，贝尔实验室的科学家就提出了蜂窝通信的概念，在20世纪60年代对此进行了系统的实验。20世纪60年代末、70年代初开始出现了第一个蜂窝（Cellular）系统。蜂窝的意思是将一个大区域划分为若干个相邻的小区（Cell），整体形状酷似蜂窝，相邻的蜂窝区域使用不同的频率进行传输，以免产生相互干扰，实现频率复用，提升系统容量。其中的核心技术是频率复用和切换。基于这一概念，贝尔实验室于1978年研制出先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone Service，AMPS），这就是第一代移动通信系统。AMPS是一个模拟通信系统，采用频分多址（FDMA）的复用技术，主要技术手段是滤波器，容易受噪声的干扰，语音质量较差。

蜂窝网络概念解决了公共移动通信系统的大容量需求与有限的频率资源之间的冲突，并随着上世纪80年代集成电路、微处理器、计算机等技术的迅速发展，随后，世界各地移动通信网络如雨后春笋般不断涌现。1979年，日本推出800MHz的汽车电话系统（HAMTS），并在东京和神户投入使用。1983年，美国先进移动电话系统（AMPS）首次在芝加哥投入使用。1984年，西德建成了CNetwork，频率范围为450MHz。1985年，英国开发了全面接入通信系统（TACS），首先在伦敦投入使用，然后应用于全国，频率范围为900MHz。法国部署了450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统（MTS）。包括瑞典在内的四个北欧国家开发了NMT-450移动通信系统。

我国的模拟公用移动通信网为了能与其他国家和地区的TACS（Total Access Communications System）系统兼容工作，基本上采用了TACS标准。中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届全运会上开通并正式商用，采用的是英国TACS制式。从中国电信1987年11月开始运营模拟移动电话业务到2001年12月底中国移动关闭模拟移动通信网，1G系统在中国的应用长达14年，用户数最高曾达到了660万。

AMPS制式与TACS制式接入方式均为FDMA，其主要差别在于工作频段、频道间隔等方面，详见附表。

1G时代作为移动通信开天辟地的时代，群雄逐鹿，山头林立，通信标准也是五花八门。尽管1G标准各式各样，但1G时代的王者非摩托罗拉莫属。摩托罗拉不仅发明了第一步模拟移动电话大哥大，而且还是AMPS系统的主要设备供应商。在模拟通信时代，摩托罗拉无论在移动通信领域还是处理器上，都是市场先锋，更在1989年被选为世界上最具前瞻力的公司之一。

2G

1982年，欧洲邮电管理委员会成立了“移动专家组”，专门负责通信标准的研究。这个“移动专家组”，法语缩写是Groupe Spécial Mobile，后来这一缩写的含义被改为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications），也就是大名鼎鼎的GSM。GSM的成立宗旨，是要建立一个新的泛欧标准，开发泛欧公共陆地移动通信系统。他们提出了高效利用频谱、低成本系统、手持终端和全球漫游等要求。随后几年，欧洲电信标准组织（ETSI）完成了GSM 900MHz和1800MHz（DCS）的规范制定。1991年，芬兰的Radiolinja公司（现为ELISA Oyj的一部分）在GSM标准的基础上，推出了全球首个2G网络。众所周知，2G采用数字技术取代1G的模拟技术，通话质量和系统稳定性大幅提升，更加安全可靠，设备能耗也大幅下降。

除了GSM之外，另一个广为人知的2G标准就是美国高通公司推出的CDMA。准确来说，是IS-95或cdmaOne。IS-95有两个版本，分别是IS-95A和IS-95B。前者可以支持高达14.4kbps的峰值数据速率，而后者则达到115kbps。除了IS-95之外，美国还搞出过IS-54（North America TDMA Digital Cellular）和IS-136（1996年）。其实，2G并不是只有GSM和CDMA。美国蜂窝电话工业协会（Cellular Telephone Industries Association）基于AMPS技术搞出了一个数字版的AMPS，叫做D-AMPS（Digit-AMPS），其实也算是2G标准。1990年，日本推出的PDC（Personal Digital Cellular），也属于2G标准。

我国从1995年开始建设GSM网络，到99年底已覆盖全国31个省会城市、300多个地市，到2000年3月全国GSM用户数已突破5000万，并实现了与近60个国家的国际漫游业务。从1996年开始，原中国电信长城网在4个城市进行800MHz CDMA的商用试验，现在已有商用用户10多万。2008年中国电信购买中国联通CDMA网络。

3G

3G最早由ITU于1985年提出，当时称为FPLMTS（FuturePublic Land Mobile Telecommunication System，未来公众陆地移动通信系统），1996年更名为IMT-2000（InternationMobile Telecommunication-2000），意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbit/s，在2000年开始商用。

第三代移动通信系统中，CDMA是主流的多址接入技术。第三代移动通信系统的无线传输技术主要有三种：欧洲和日本提出的WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）技术，北美提出的基于IS-95 CDMA系统的CDMA2000技术，我国提出的具有自己知识产权的TD-SCDMA系统，后来，WiMAX也成为3G标准。

1998年年底3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）成立。
WCDMA面向后续系统演进出现了HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入）/HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入）系统架构，峰值速率可达下行14.4Mbit/s；后又进一步发展的HSPA+，可以达到下行42Mbit/s、上行22Mbit/s的峰值速率。3GPP在进行WCDMA系统的演进研究工作和标准化的同时，继续承担了LTE/LTE-A（Long Term Evaluation-Advanced）等系统的标准制定工作。

对于第一代或第二代移动系统，没有统一的国际标准。当前运行的移动蜂窝网络有许多都是不相兼容的。其主要原因是这些移动蜂窝系统当初都是作为漫游能力有限的国内网或地区性网络来设计的。80年代后期，ITU（国际电信联盟是联合国的一个重要专门机构，也是联合国机构中历史最长的一个国际组织。简称“国际电联”、“电联”或“ITU”）开始研制要求具有世界一致频谱和无线接口标准的第三代系统。ITU的目标是通过一个称为IMT-2000来实现3G的全球标准。IMT-2000不仅是一个经改进的蜂窝系统，它设想将各种不同的服务覆盖区——宏小区、微小区和微微小区地面蜂窝系统、无绳系统、无线接入系统以及卫星系统都综合在一起，以便实现全球服务。

ITU称IMT-2000网（国际移动通信系统，工作于2000MHz频段，2000年投入商用）为第三代网络。1999年10月在芬兰首都赫尔辛苦基召开的国际电联ITU-RTG8/1第18次会议通过了“IMT-2000无线接口技术规范”建议。我国提出的TD-SCDMA技术写在第三代无线接口规范建议的IMT-2000CDMA TDD部分中。这是我国百年电信史上，中华民族首次完整地提出自己的标准，并成为国际标准。

国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT—2000）；2007年，WiMAX亦被接受为3G标准之一。技术方案对比见表：

WCDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM（2G）-GPRS-EDGE-WCDMA（3G）的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预计在GSM系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会相当高。因此WCDMA具有先天的市场优势。WCDMA已是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准，占据全球80%以上市场份额。中国频段：1940MHz-1955MHz（上行）、2130MHz -2145MHz（下行）。当时分配给中国联通使用。

CDMA2000是由窄带CDMA（CDMA IS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMA Multi-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMAIS95（2G）-CDMA20001x-CDMA20003x（3G）的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。中国电信采用这一方案向3G过渡，建成了CDMAIS95网络。中国频段：1920MHz -1935MHz（上行）、2110MHz -2125MHz（下行）。当时分配给中国电信使用。

TD-SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA（时分同步CDMA），该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA它的起步较晚，技术不够成熟。中国频段：1880-1920MHz、2010-2025MHz、2300-2400MHz。当时分配给中国移动使用。

2009年1月7日14:30，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信（3G）牌照。其中，批准：中国移动增加基于TD-SCDMA（时分同步码分多址）技术制式的3G牌照（TD-SCDMA为中国拥有自主产权的3G技术标准）；中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照；中国联通增加基于WCDMA（宽带码分多址）技术制式的3G牌照。

4G

自从20世纪80年代第一代通信系统诞生至21世纪20年代，移动通信已经走过近40年的风风雨雨。在这期间我们经历了1G时代多种无线制式之间的七国混战，见证了2G时代GSM和CDMA IS-95双寡头之间的强强对话，也见识了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三国鼎立的激烈对峙，同时也迎来了4G时代。第四代移动通信标准，指的是第四代移动通信技术，外语缩写：4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式（严格意义上来讲，LTE只是3.9G，尽管被宣传为4G无线标准，但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced，因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求）。

LTE分为TDD-LTE和FDD-LTE两种标准，但这两种标准无论在系统架构还是关键技术上都保持了惊人的一致，如扁平化的系统架构，MIMO技术、OFDM等。TDD-LTE和FDD-LTE的最大区别是双工方式。TDD-LTE采用跟TD-SCDMA相似的时分双工；FDD-LTE采用跟WCDMA一样的频分双工。4G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，比家用宽带ADSL（4兆）快25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。在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。

4G关键技术OFDM、MIMO技术等。

OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

通常的数字调制都是在单个载波上进行，如PSK、QAM等。这种单载波的调制方法易发生码间干扰而增加误码率，而且在多径传播的环境中因受瑞利衰落的影响而会造成突发误码。若将高速率的串行数据转换为若干低速率数据流，每个低速数据流对应一个载波进行调制，组成一个多载波的同时调制的并行传输系统。这样将总的信号带宽划分为N个互不重叠的子通道(频带小于Δf)，N个子通道进行正交频分多重调制，就可克服上述单载波串行数据系统的缺陷。

OFDM正交频分复用技术

除了全IP网络和扁平化的网络结构，LTE的第二个突出的成就就是提供了以往的无线网络无法比拟的高速率数据传送速度：LTE在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率。这一惊人的速率的实现得益于身身所采用的OFDM和MIMO技术。

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access），正交频分复用接入技术，跟传统的频分多址复用技术相比多了个正交的概念，而LTE的高速率数据的秘密就隐藏在正交这个技术当中。为了传送高速率数据，LTE秉承了CDMA高带宽的传统，把载波的频谱带宽猛增到20MHz/载波。以往CDMA技术在使用宽带载波的时候都是把整个载波频谱当做一个整体来看待处理的，虽然LTE有20MHz的带宽频谱，但它并没有把这些带宽作为整体来进行处理，而是把这些频谱等间隔地切成了频宽为15kHz的子载波，OFDMA把有用数据信息加载在这些子载波上，再集合这些子载波，统一发送出去。为什么不直接把20MHz的频谱直接划分为几大块，再发送？而是分为15KHz那么小，再集合发送？实际上如果要从硬件上支持载波宽度随机划分，复杂度相当高，根据没办法实现。当频谱被划分为15KHz的子载波后，在发送和接收过程中必须非常小心处理这些子载波，否则它们会重叠在一起，产生码间干扰。按以往经验，想避免码间干扰，最好是给各个子载波之间预留一定的频率间隔，这样会大大降低频谱利用率。为提高频谱利用率，LTE决定不给子载波间增加间隔，而把子载波更为紧密地挤在一起。既缩短子载波间距，又避免码间干扰，LTE通过OFDM技术做到了。

MIMO多入多出技术

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output），俗称多入多出技术，这里的多入多出其实是相对于2G、3G技术天线的多入单出技术而言的。LTE决定放弃无线基站坚持多年的瘦身传统，开始增加基站小区和手机的天线数量，由原来的1×1天线配置改为2×2、4×4等（1×1前一个“1”表示基站侧的天线个数，后一个“1”表示手机终端侧的天线个数）。从理论上看甚至有可能开到64×64，但目前为止在现场环境下最大的MIMO配置是16×16，也就是16个天线发数据，16个天线收数据的通信系统。

回顾

1G：早在1947年，贝尔实验室的科学家就提出了蜂窝通信的概念，其中的核心技术是频率复用和切换。基于这一概念，贝尔实验室于1978年研制出先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone Service，AMPS），这就是第一代移动通信系统。AMPS是一个模拟通信系统，采用频分多址（FDMA）的复用技术，主要技术手段是滤波器，容易受噪声的干扰，语音质量较差。

2G：随着集成电路技术的发展，第二代移动通信系统采用了数字技术，并采用TDMA和信道编码技术，使得通信系统向宽带化发展，语音质量得到了较大的改善。其中欧洲制定的GSM系统非常成功，至今仍在广泛使用。CDMA-IS95

3G：20世纪90年代互联网蓬勃发展，顺应这一时代要求，产业界制订了3G标准用以实现移动互联网。WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA

3G采用了高通公司开发的CDMA技术。CDMA一度被认为是一个神奇的技术，高通公司宣称CDMA的频谱效率可以达到AMPS的18倍，但是实践表明这个观点太过于浮夸了，CDMA存在自干扰问题，其频谱效率只比GSM高10%左右，并且3G的主流标准WCDMA的系统设计过于复杂，导致部署成本比较高，所以一直无法替代GSM系统。

4G：第四代移动通信采用了OFDM技术，从根本上克服了CDMA的技术缺陷，并且简化了系统设计，成就了一代成功的移动通信系统。

1G发掘出了移动通信的巨大需求，但是采用了比较落后的技术体制，因此长不大。2G进行了数字化革命，从而获得巨大成功。3G是为了新出现的移动互联网需求而诞生，但是在技术上走了弯路，全球的3G业务都不是太成功；而4G回归了正确的技术路线，目前4G业务仍在蓬勃发展。

随着4G的成功商用，按照无线通信十年一代的发展规律，产业界开始了5G的研发。

5G

5G 的愿景与需求，是为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，同时与行业深度融合，满足垂直行业终端互联的多样化需求，实现真正的“万物互联”，构建社会经济数字化转型的基石。

ITU 为 5G 定义了 eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景。实际上不同行业往往在多个关键指标上存在差异化要求，因而 5G 系统还需支持可靠性、时延、吞吐量、定位、计费、安全和可用性的定制组合。万物互联也带来更高的安全风险，5G 应能够为多样化的应用场景提供差异化安全服务，保护用户隐私，并支持提供开放的安全能力。

eMBB 典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。这类场景首先对带宽要求极高，关键的性能指标包括100Mbps 用户体验速率（热点场景可达1Gbps）、数十 Gbps 峰值速率、每平方公里数十 Tbps 的流量密度、每小时 500km以上的移动性等。其次，涉及到交互类操作的应用还对时延敏感，例如虚拟现实沉浸体验对时延要求在十毫秒量级。

URLLC 典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等。这类场景聚焦对时延极其敏感的业务，高可靠性也是其基本要求。自动驾驶实时监测等要求毫秒级的时延，汽车生产、工业机器设备加工制造时延要求为十毫秒级，可用性要求接近 100%。

mMTC 典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接密度要求较高，同时呈现行业多样性和差异化。智慧城市中的抄表应用要求终端低成本低功耗，网络支持海量连接的小数据包；视频监控不仅部署密度高，还要求终端和网络支持高速率；智能家居业务对时延要求相对不敏感，但终端可能需要适应高温、低温、震动、高速旋转等不同家具电器工作环境的变化。

5G需要具备比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，
每平方公里数十Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时，5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比4G，频谱效率提升5～15倍，能效和成本
效率提升百倍以上。

性能需求和效率需求共同定义了5G的关键能力，犹如一株绽放的鲜花。红花绿叶，相辅相成，花瓣代表了5G的六大性能指
标，体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力，其中花瓣顶点代表了相应指标的最大值；绿叶代表了三个效率指标，是实
现5G可持续发展的基本保障。

5G无线关键技术

1、大规模天线
MIMO技术将传统的“时/频/码”三维扩展为“时/频/码/空”四维。新增的纬度为频谱效率的提升带来了大的可能。

MIMO技术已经在4G系统中得以广泛应用。面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战，天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术继续演进的重要方向。根据概率统计学原理，当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交。这种情况下，用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益将能够有效地提升每个用户的信噪比，从而能够在相同的时频资源上支持更多用户传输。

在实际应用中，通过大规模天线，基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束，能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号强度并能更好地抑制用户间干扰，从而实现更高的系统容量和频谱效率。

2、超密集组网

毛细血管网络——超密集组网

信息论之父——香农。信息论是一种有关通信系统极限性能的理论，是通信系统设计的重要指导思想。

香农（Shannon）提出并严格证明了“在被高斯白噪声干扰的信道中，计算最大信息传送速率C公式”：C=W log2(1+S/N)。式中：W是信道带宽（赫兹），S是信道内所传信号的平均功率（瓦），N是信道内部的高斯噪声功率（瓦）。

例：通常音频电话连接支持的带宽W=3kHz，而一般链路典型的信噪比是30dB，即S/N=1000，因此有C=3000×log2（1+1000），近似等于30kbps，因此如果电话网的信噪比没有改善或不使用压缩方法，“猫”将达不到更高的速率。

分贝dB：dB（分贝）的定义为噪声源功率与基准声功率比值的对数乘10的数值。10㏒（S/N）=30dB，S/N=1000。

超密集网络部署具有以下特点：

基站间距较小：网络密集化在现有的网络部署中就有采用，站间距最小在200m左右。在5G超密集网络场景中，站间距可以缩小到10~20m，站间距显著减少。

基站数量较多；

站址选择多样：一部分站址不会经过严格的站址规划，通常选择在方便部署的位置（街边、屋顶、灯柱等）。

超密集组网将是满足2020年以及未来移动数据流量需求的主要技术手段。超密集组网通过更加“密集化”的无线网络基础设施布署，可获得更高的频率复用效率，从而在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。超密集组网的典型应用场景主要包括：办公室、密集住宅、密集街区、校园、大型集会、体育场、地铁、公寓等。随着小区部署密度的增加，超密集组网将面临许多新的技术挑战，如干扰、移动性、站址、传输资源以及部署成本等。为了满足典型应用场景的需求和技术挑战，实现易布置、易维护、用户体验轻快的轻型网络，接入和回传联合设计、干扰管理和抑制、小区虚拟化技术是超密集组网的重要研究方向。

3、全频谱接入

全频谱接入涉及6GHz以下低频段和6GHz上高频段，其中低频段是5G的核心频段，用于无缝覆盖；高频段作为辅助频段，用于热点区域的速率提升。全频谱接入采用低频和高频混合组网，充分挖掘低频和高频的优势，共同满足无缝覆盖、高速率、大容量等5G需求。

4、新型多址

面向2020年以及未来，移动互联网和物联网将成为未来移动通信发展的主要驱动力，5G不仅需要大幅度提升系统频谱效率，而且还要具备支持海量设备连接的能力，此外，在简化系统设计及信令流程方面也提出了很高的要求，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。

多址接入技术可以将信号维度按照时间、频率或码字分割为正交或者非正交的信道，分配给用户使用。

历代移动通信系统都有其标志性的多址接入技术作为革新换代的标志。

1G的模拟频分多址接入（FDMA）技术

2G的时分多址接入（TDMA）和频分多址接入（FDMA）技术

3G的码分多址接入（CDMA）技术

4G的正交频分复用（OFDM）技术

1G到4G采用的都是正交多址接入技术

面向5G，非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NMA）技术日益受到产业界的重视。

日本DoCoMo公司提出的非正交多址接入（Non Orthogonal Multiple Access，NOMA）

中兴公司提出的多用户共享接入（Multi User Shared Access，MUSA）

华为公司提出的稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）

大唐公司提出的图样分割多址接入（Pattern Division Multiple Access，PDMA）等是典型的非正交多址接入技术，是5G多址接入技术的重要候选方案。

5、新型多载波

作为多载波技术的典型代表，OFDM技术在4G中得到了广泛应用。在未来的5G中，OFDM仍然是基本波形的重要选择。但是，面对5G更加多样化的业务类型、更高的频谱效率和更多的连接数等需求，OFDM将面临挑战，新型多载波可以作为有效的补充，更好地满足5G的总体需求。

LTE采用OFDM技术，子载波和OFDM符号构成的时频资源组成LTE系统的无线物理时频资源，目前OFDM技术在无线通信中已经应用比较广泛。

OFDM已经是主流无线通信如LTE和WiFi所采用的信号形式。

6、先进调制编码

5G包括多种应用场景，性能指标要求差异很大。例如，热点高容量场景对单用户链路的速率要求极高，这就需要在大带宽和信道好的条件下支持很高的频谱效率和码长。在密集布署场景，无线回传会广泛应用，这就需要有更先进的信道编码设计和路由策略来降低节点之间的干扰，充分利用空口的传输特性，以满足系统高容量的需求。

（1）调制

2G的GSM系统，GMSK（Gaussian Minimum freguency Shift Keying，高斯最小频移键控）调制作为GSM系统的调制手段。

GPRS等2.5G技术应用时，采用8PSK调制手段。

3G系统，调制技术是基于CDMA的QAM调制。

4G系统，采用QAM调制。

5G系统，采用QAM调制。

（2）编码

最开始出现的编码是代数方法的编码，更准确地说是F2域内的线性分级码。

Hamming码；BCH、RS码；Reed-Muller码；CRC检错检验码等

概率译码比较典型的应用是卷积码。

Turbo码的发明是现代编码理论的重大突破。

LDPC码

a、Polar码；Polar-LDPC级联；LDPC-Polar级联；

b、多元域编码：对LDPC码的定义都是在二元域基础上进行的，多元域上的LDPC码具有较二进制LDPC码更好的性能。

c、OVTDM（Overlapped Time-Domain Multlplexing）

d、网络编码：是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各个信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。

中国华为主推的Polar码脱颖而出，成为5G短码控制信道的最终解决方案。而短码的数据信道以及中长码的编码方案则采用了美国高通主推的LDPC码。

7、终端直通技术

随着科技的发展，智能终端设备的种类日趋繁多，如手机、平板、可穿戴设备、智能电表、车辆等，这些设备可支持的无线通信能力也越来越强，除了传统的蜂窝通信（2G、3G、4G）之外，还可以借助于WiFi、bluetooth、LTE-D2D（Device to Device）等技术实现终端设备间的直接通信。而将两者协同融合，可以衍生出更多新的应用场景，并提升用户体验。

8、灵活双工

随着在线视频业务的增加，以及社交网络的推广，未来移动流量呈现出多变特性：上下行业务需求随时间、地点而变化，现有通信系统采用相对固定的频谱资源分配方式，无法满足不同小区变化的业务需求。灵活双工能够根据上下行业务变化情况动态分配上下行资源，有效提高系统资源利用率。灵活双工技术可以应用于低功率节点的小基站，也可以应用于低功率的中继节点。

双工技术是通信节点实现双向通信的关键之一。传统双工模式主要是频分双工（FDD）和时分双工（TDD），用以避免发射机信号对接收机信号在频域或时域上的干扰。

TDD是通过时间分隔实现信号的发送及接收。

FDD是利用频率分隔实现信号的发送及接收。

从1G到4G，GSM、CDMA、WCDMA和FDD LTE都是FDD系统。

我国企业主导的TD-SCDMA和TD-LTE都是TDD系统。

最新的研究方向是全双工。

9、全双工

无线通信业务量爆炸式增长与频谱资源短缺之间的外在矛盾，驱动着无线通信理论与技术的内在变革。提升FDD与TDD的频谱效率，并消除其对频谱资源使用和管理方式的差异性，成为未来移动通信技术革新的目标之一。基于自干扰抑制理论和技术的全双工技术成为实现这一目标的潜在解决方案。理论上讲，全双工可提升一倍的频谱效率。

10、频谱共享

为了满足5G超高流量和超高速率需求，除尽力争取更多IMT专用频谱外，还应进一步探索新的频谱使用方式，扩展IMT的可用频谱。在5G中，频谱共享技术具备横跨不同网络或系统的最优动态频谱配置和管理功能，以及智能自主接入网络和网络间切换的自适应功能，可实现高效动态、灵活的频谱使用，以提升空口效率、系统覆盖层次和密度等，从而提高频谱综合利用效率。在频谱共享技术中，重点场景包括运营商内RAT间的频谱共享、运营商间频谱共享、免授权频段的频谱共享、次级接入频谱共享等。

5G牌照发放及商用启动。

2019年6月6日工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、广中国电发放5G牌照。

6G愿景

2022年3月22日，中国工程院院士张平教授在全球6G技术大会上对6G的愿景进行了阐述。
4G改变生活！

5G改变社会！

6G改变世界！

4G：主要是人与人之间的通信，是通信速率的线性提升；

5G：主要是面的提升，实现人与人，人与机器，机器与机器间的通信。

6G：主要是体的提升，将拓展通信空间，使地面与卫星通信集成，实现海、陆、空一体化。

6G的通信指标相比5G将有10-100倍提升，也将实现厘米级的高精度定位。

6G将实现数字孪生、智慧泛在，未来的应用场景包括全息交互、虚拟旅行，沉浸式社交等等。

6G将走向人、机、物、灵（中国版元宇宙）的充分联结、虚实结合、智慧涌现的泛在至简网络。

2030年左右，中国有望实现6G商用。

作为使能“万物智联，数字孪生”6G 总体愿景的基础支撑，6G 网络架构应遵循兼容和创新并举的设计理念，具备智慧内生、安全内生、多域融合、算网一体等四大特征。

智慧内生：6G 网络内嵌 AI 能力，实现架构级智慧内生。对内能够利用智能来优化网络性能，增强用户体验，自动化网络运营，即 AI 构建网络；对外能够抽取和封装网络智能，为各行各业用户提供网络和 AI 结合的通信和计算服务，即网络赋能AI。通过内嵌 AI 能力，实现 DOICT 融合的智能感知、智能连接、智能发现、智能服务、智能管理和智能编排，奠定万物智联的基础。

安全内生：6G 网络内嵌安全能力，实现架构级安全内生。通过 6G 网络内置基础安全能力，提供采集、管控、隔离等能力。基于分布式技术，实现去中心化的安全可信机制，构筑安全可信的 6G 网络，满足不同业务场景的差异化安全需求，提高通信系统的安全自治能力，建设可度量、可演进的安全内生防护体系。

多域融合：空天地等多种接入域，移动网、家庭网、体域网多种网络域深度融合，实现泛在连接下的连续通信。高 / 中 / 低轨卫星网络、空基平台网络与地面网络深度融合，实现人联与物联、无线与有线、广域和近域、空天和地面等的智能全连接，采用空天地一体化协议体系，实现不同地域、不同用途、不同行业网络的跨界融合，构筑泛在连接的网络基座，为用户提供全时全域无缝覆盖的高可靠通信服务。移动网、家庭网、体域网等多种网络域共同形成完整的 6G 网络，多个网络域之间打破原有的固定边界，形成连接与融合，通过多网络域下的终端识别、服务连续性保障、终端信息共享、端到端服务质量保障等，为用户提供无感知的网络接入、数据传输及切换体验。

算网一体：网络和计算深度融合，实现云、边、网、算的高效协同。网络和计算相互感知，相互协同，实现实时准确的算力发现、灵活动态的计算和连接服务的调度，提供无处不在的计算和服务，实现算力资源的合理分配和用户无感知，赋能一致化用户
体验，提高网络资源、计算资源利用效率。

6G 作为新一代关键信息基础设施，服务于各行各业，将满足 Gbps 体验速率、千万级连接、亚毫秒级时延、7 个 9 高
可靠、厘米级感知精度、超 90% 智能精度等关键性能需求，目标实现“万物智联、数字孪生”的 6G 美好世界。