通信原理初始概念

• 移动通信发展史
• • 1G
  • 2G
  • 3G
  • 4G
  • 5G
  • 认识和趋势预测
• 5G通信的技术特点和性能要求
• 5G通信关键传输技术
• • 关键无线传输技术
  • 关键网络技术
• 5G通信新型网络架构
• mMIMO、OFDM、NOMA、CR、LTE-U
• VLC、mmWave、laaS、C-RAN
• polar码、LDPC码、BCH码、卷积码
• 5G的优缺点

移动通信发展史

1G

第一代蜂窝移动通信系统（1G）：

• 双工并基于频分多址FDMA的模拟制式系统，传输的无线信号为模拟量，故该系统为模拟通信系统；
• 利用蜂窝组网技术以提高频率资源利用率；
• 采用蜂窝网络结构，增大了容量密度和活动范围

2G

第二代蜂窝移动通信系统（2G）：

• 数字传输系统，话音质量、保密性能获得很大提高；
• GSM基于时分多址TDMA；
• IS-54基于时分多址TDMA；
• IS-95基于窄带直接序列码分多址DS-CDMA；
• 适当增加一些模块和一些适合数据业务的协议，即变成了2.5G

3G

第三代蜂窝移动通信系统（3G）：

• 增加了多媒体功能，克服了多径、时延扩展、多址干扰、远近效应、体制问题等技术难题；
• 实现了全球漫游、高质量多媒体业务、多层小区结构、系统容量的扩大等目标；
• 出现三种CDMA技术：DS-CDMA（WCDMA）、CDMA-TDD（TD-SCDMA）、MC-CDMA（CDMA2000），在中国分别由联通、移动和电信建设和运营

4G

第四代蜂窝移动通信系统（4G）：

• 正交频分复用技术OFDM、软件无线电技术、智能天线技术、多输入多输出技术MIMO、基于IP的核心网等；
• WCDMA演进为FDD-LTE，TD-SCDMA演进为TDD制式，我国的TD-LTE入选，基于IEEE 802.16m的Wireless MAN-Advanced技术也通过了

5G

第五代蜂窝移动通信系统（5G）

• 使用mMIMO、非正交传输、全双工、FBMC、灵活双工等技术，包含了包括速度和馈送、未授权频谱使用、物联网设备、虚拟化、新空口NR这些领域的转变
• 出现了增强移动宽带eMBB、高可靠低时延连接uRLLC、海量物联mMTC三大应用场景，能够使用授权、未授权和共享频谱，使用两种新的信道编码：LDPC和Polar码

认识和趋势预测

• 每一次移动通信技术的变革都需要大量的资金和技术的投入，通过不断地积淀，逐步把以前的技术进行改进和创新，使得这可能成为推动社会前进的力量，使得人们逐渐可以从现实的束缚中脱离出来
• 以后的发展应该是向着完善社会上每个人的生存空间，通过智慧互联等方式，使得人们可以开始影响自己周围的事物，并使之成为自己的一部分，然后再把每一个独立的存在连接起来，不光是个人来连接每个物体，还是每一个个人之间的连接，最终形成社会的前行与进步

5G通信的技术特点和性能要求

• 频谱利用率高，高频段的频谱资源将被更广泛的应用
• 系统性能提升，5G将更加广泛的多点、多天线、多用户、多小区的相互协作、相互组网作为重点，在数据速率、通信容量、时延和支持移动速度方面相比4G有极大进步
• 能耗和运营成本降低，5G的基站布置会变得更加的密集，所以对5G的能耗和运营成本毫的要求会变得更加的严格

5G通信关键传输技术

关键无线传输技术

大规模MIMO技术、非正交多址技术、全双工通信技术、新型调制技术、新型编码技术、高阶调制技术

关键网络技术

网络切片技术、边缘计算技术、面向服务的网络体系架构

5G通信新型网络架构

终端设备通过空中接口接入基站，基站作为接入网通过承载网连到核心网，即电信机房，机房再通过承载网接入骨干网络，其中接入网由BBU、RRU、天线组成，承载网分为前、中、回传，核心网采用基于云原生构架设计的基于服务的SBA架构

mMIMO、OFDM、NOMA、CR、LTE-U

• mMIMO：MIMO指多个发射天和接收天线，第一个m表示Massive，即大规模的，4G中MIMO最多8天线，将实现16/32等更大规模的天线
• OFDM：正交频分复用技术，是多载波传输方案的实现方式之一，其调制基于IFFT，解调基于FFT，是复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案
• NOMA：非正交多址接入技术，相比于正交传输，接收机复杂度提升，获得了更高的频谱效率，其中存在串行干扰删除SIC、功率复用等关键技术
• CR：认知无线电，通过了解无线内部和外部环境状态实时做出行为决策，由SDR使能，同时又能使能其他多种技术
• LTE-U：非授权频道，在R13中提出的对于授权的频谱不够用的问题的解决方案，以达到载波聚合的效果，从而实现速率和容量的提升

VLC、mmWave、laaS、C-RAN

• VLC：可见光通信，利用可见光波段的光作为信息载体，在空气中直接传输光信号
• mmWave：毫米波，波长范围在1mm到10mm，与前几代移动技术的最大区别，增大了带宽和速率，减小了mMIMO天线体积
• laaS：基础设施即服务，是云服务的最底层，提供一些基础资源
• C-RAN：该概念来自于集中式RAN，为了提升设计灵活性和计算可扩展性，提升能效和减少集成成本，将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能，并部署于标准的云环境中，如BBU功能

polar码、LDPC码、BCH码、卷积码

• Polar码：前向错误更正编码方式，是目前唯一能够被严格证明可以达到香农极限的方法，华为在5G信道编码领域全部使用极化码
• LDPC码：低密度奇偶检验码，属于线性分组码，用于更正传输过程中发生错误的编码方式，其错误校正能力非常接近理论最大值，由美国高通主推作为控制信道比编码的方案
• BCH码：一类特殊的纠错循环码，用于校正多个随即错误模式的多级、循环、错误校正、变长数字编码
• 卷积码：一种差错控制编码，因为数据与二进制多项式滑动相关，故成为卷积码，以前用在IS-95、TD-SCDMA-WCDMA、IEEE 802.11及卫星等系统中

5G的优缺点

• 优点：数据传输速度快、信道容量大、低延时、带宽大、带来巨大的市场空间
• 缺点：对软硬件的要求都更高、流量费用暂时降不下来、因使用的毫米波而导致穿透力很弱、基站功率大而导致耗电极高、覆盖面积相对较小