本文討論3G/4G/5G（第三代/第四代/第五代）通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)，然后討論它們所采用天線技術(shù)的差異。在參閱和研究了有關(guān)3G/4G/5G通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的大量論文之后，在此，我做出自己的一些分析和總結(jié)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)生了深刻變革，從1G到2G，到3G，再到4G和5G，不斷變革和延續(xù)。2013年12月4日，第四代移動(dòng)通信4G技術(shù)正式在中國(guó)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，意味著中國(guó)移動(dòng)通信事業(yè)進(jìn)入4G時(shí)代。而此時(shí)，在各國(guó)研究所和全球知名從事通信技術(shù)研究的企業(yè)都已經(jīng)進(jìn)入新一代移動(dòng)通信，即5G（第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)），的研發(fā)當(dāng)中。無(wú)論哪代通信系統(tǒng)，所研究的技術(shù)都是要從無(wú)線通信信道特性分析，克服噪聲干擾�，F(xiàn)在大量研究人員在關(guān)注Massive（大規(guī)模）MIMO技術(shù)，它與3G/4G通信系統(tǒng)所采用的天線技術(shù)差異在哪里？它是否會(huì)成為新一代無(wú)線通信的核心技術(shù)？

1 3G/4G/5G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 3G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

從20世紀(jì)90年代早期，移動(dòng)通信業(yè)界開始積極研究第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。2009年1月，中國(guó)工業(yè)和信息化部為中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通發(fā)放3G牌照，意味著我國(guó)進(jìn)入3G移動(dòng)通信時(shí)代。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有WCDMA、CD-MA2000和TD-SCDMA 3種技術(shù)體制。它的主要關(guān)鍵技術(shù)有，

a. Rake接收技術(shù)；

b. 信道編譯碼技術(shù)；

c. 功率控制技術(shù)；

d. 多用戶檢測(cè)技術(shù)；

e. 智能天線；

f. 軟件無(wú)線電。

1.2 4G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2013年12月，我國(guó)正式進(jìn)入4G（第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)）的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)，OFDM技術(shù)因其頻譜利用率高和抗多徑衰落性能好而被普遍看好，未來(lái)5G通信網(wǎng)絡(luò)也將進(jìn)行與OFDM技術(shù)相關(guān)的研究。

4G通信系統(tǒng)主要關(guān)鍵技術(shù)有，

a. OFDM技術(shù)；

b. MIMO技術(shù)；

c. 多用戶檢測(cè)技術(shù)；

d. 軟件無(wú)線電；

e. 智能天線技術(shù)；

f. IPv6技術(shù)。

1.3 5G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

中國(guó)工業(yè)和信息化部剛剛給三大運(yùn)營(yíng)商發(fā)放4G牌照，他們還在大規(guī)模布網(wǎng)，用戶數(shù)量也不多。此時(shí)中國(guó)移動(dòng)表示啟動(dòng)5G通信系統(tǒng)研發(fā)，分析人士指出，目前三大運(yùn)營(yíng)商均在參與5G研發(fā)，一是為了技術(shù)跟上時(shí)代變化，二是需求快于技術(shù)發(fā)展。中國(guó)移動(dòng)副總裁李正茂在2014年巴塞羅那世界通信大會(huì)（MWC）表示：“中國(guó)移動(dòng)將全力支持5G項(xiàng)目發(fā)展，希望能引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界5G技術(shù)研發(fā)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定�！� 

隨著移動(dòng)通信技術(shù)研究的不斷深入， 5G 關(guān)鍵支撐技術(shù)將逐步得以明確， 并在未來(lái)幾年內(nèi)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的標(biāo)準(zhǔn)化研究與制定階段。未來(lái)將采用何種核心技術(shù)，目前還沒有定論。不過(guò)，綜合各大高端移動(dòng)通信論壇討論的焦點(diǎn)，我收集了9大關(guān)鍵技術(shù)。

a. 大規(guī)模 MIMO 技術(shù)；

b. 基于濾波器組的多載波技術(shù)；

c. 全雙工技術(shù)；

d. 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

e. 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

f. 高頻段的使用；

g. 軟件定義無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；

h. 無(wú)線接入技術(shù)：

(1) BDMA（射束分割多址技術(shù)）

(2) NOMA (非正交多址接入技術(shù))

i. D2D（設(shè)備對(duì)設(shè)備）通信。

圖1是5G通信網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模MIMO天線的布局，我在實(shí)驗(yàn)室正在研究Massive MIMO技術(shù)。圖1顯示了用戶以大規(guī)模天線為中心，相互之間進(jìn)行通信。

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3G4G5G系統(tǒng)天線技術(shù)的差異.pdf

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