第1章
概述

沈嘉　杜忠达　刘文东

移动通信基本保持着每10年出现一代新技术的规律。从1979年第一代模拟蜂窝移动电话系统的试验成功至今，移动通信已经经历了4个时代并已经迈进了第五代。每一代移动通信系统的诞生都具有其特定的应用需求，并且不断采用创新的系统设计和技术方案来推动移动通信整体性能的快速提升。

第一代移动通信技术（1G）出现在20世纪70年代，首次采用蜂窝组网方式，能够为用户提供模拟语音业务，但其业务能力和系统容量都十分有限，而且价格昂贵。大约10年之后，第二代移动通信技术（2G）诞生，2G首次采用了窄带数字移动通信技术，不仅能够提供高质量的移动通话，还能够同时支持短消息和低速数据业务，并使得移动通信成本大幅下降，成为可以全球大规模商用的技术。20世纪90年代末，在互联网浪潮的推动下，第三代移动通信（3G）应运而生。3G最终产生了3种通信制式，分别为欧洲主导的WCDMA技术方案、美国主导的CDMA2000技术方案和中国自主提出的TD-SCDMA技术方案。3G的数据传输能力可达至数十Mbit/s，增强了语音用户的系统容量，同时也能够较好地支持移动多媒体业务。但移动通信技术发展的脚步并没有放缓，随着移动互联网和智能终端的爆发式增长，3G的传输能力越来越不能满足需求。2010年左右，第四代移动通信（4G）技术出现了，4G采用正交频分多址复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）和多天线的多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）等空口关键技术，使得传输速率可达到100 Mbit/s~1 Gbit/s，能够支持各种移动宽带数据业务，可以很好地满足当前移动互联网发展的需求。

总之，经过近40年的飞速发展，移动通信已经融入社会生活的每个角落，深刻地改变了人们的沟通、交流和生活方式。但通信的新需求仍然不断涌现，通信技术也在不断地创新和持续演进。2020年全球迎来了第五代移动通信（5G）的大规模商用网络的部署。5G给人的总体印象是大带宽、低时延、广连接，实现万物互联。那5G具体是什么样子，解决了哪些问题，支持了哪些业务和需求，做了哪些技术增强和演进，本书将在下面展开介绍。

在第四代移动通信技术商用之初，全球主流电信企业和研究机构就开始积极投入到第五代移动通信（5G）技术的研究之中。5G技术的产生有多个驱动力，包括新的应用场景出现，以及技术创新、标准竞争、业务驱动、产业升级等多方面因素。早在2013年，我国工信部、发改委和科技部就联合推动成立了IMT-2020（5G）推进组，组织国内产学研用的力量开展5G需求、技术、标准、频谱的研究及国际合作。伴随着我国4G网络的大规模商用部署和成熟应用，我国在通信产业已经具备了深厚的技术积累和丰富的产业化经验。我国移动通信产业在经历了“1G空白、2G跟随、3G突破和4G同步”发展之后，抓住了5G发展的良好时机，最终成为5G技术、标准、产业和应用服务的先进国家，奠定了我国在5G全球产业的竞争优势。

当然，5G技术的演进和发展除了国家战略和产业竞争这个宏观的驱动力外，也是技术本身的持续优化和增强，向着更高、更强的技术指标和系统目标演进的必然结果。5G技术采用了新空口（NewRadio，NR）设计 ^{[2] , [4] , [6] , [18] ~ [26]} ，基于LTE的OFDM+MIMO底层空口技术框架，在系统方案设计上相比LTE做了大量技术增强和改进，包括支持更高的频谱范围和更大的载波带宽、灵活的帧结构、多样化的参数集、优化参考信号设计、新型编码、符号级别的资源调度、MIMO增强、时延降低、覆盖增强、移动性增强、终端节能、信令设计优化、全新的网络架构、业务QoS（Quality of Service）保障增强、网络切片、车联网（Vehicle to everything，V2X）、工业互联网（Industry Internet of Things，IIoT）、非授权频谱设计（New Radio-Unlicensed，NR-U）、对多种垂直行业的良好支持等。这些更加先进、合理的技术方案使得5G可以在未来产品开发和商业部署时，真正地满足人与人、人与物、物与物之间的泛在连接和智能互联的5G愿景。 F7jSrHWw8KxIBjTcMmG25nSgvswqvG9fklVOgi51lkivmUgfLe966fXLW7h9jNgz