背景技术

通信是人类活动，沟通，发展的重要部分，无线通信技术的诞生使得世界各地的人们可以自由交流。特别是在过去的十五年中，移动通信市场飞速发展，移动电话通信迅速占领全球通信市场。移动通信技术的发展分为几个阶段。

第一代移动通信技术（1G）是最早开发的手机通信技术。第一个蜂窝网络于1978年在美国芝加哥出生。该网络使用了一项名为AMPS（Advanced Mobile Phone Service）的技术，工作在 800MHz。后来在 1985 年英国引进了一种类似于AMPS的新技术TACS(TotalAccess Communications System)，可以工作在900MHz。1G手机是以模拟技术为基础的，信号通过调频（FM）的方式传输，分配给收发链路各自25Mhz的频带，同时将这些频带拆分成多个信道，每个信道分给特定的用户，信道间隔30KHz，这会限制在任意时间打电话的人数，显然不能算作高效的通信方式，不过应用“频分多址”（FDMA）技术，系统可以多路访问，但是只用于语音通话。

由于用户迅速增加，意味着必须出现更复杂的方法，应用数字技术的第二代通信技术（2G）移动电话网络应运而生。GSM（全球移动通信系统）是2G数字系统中最成功的通信制式之一，是二十世纪八十年代开发的一种移动电话标准。GSM系统能够利用900,1800和1900MHz三个频段中的任何一个频段，并且许多GSM电话可以作为双频段或三频段电话工作，以适应用户所进入区域中的本地频率系统，每个频段被分成124个载频，相隔200KHz，与1G 系统中使用的FDMA方法类似。每个运营商频率进一步使用TDMA（时分多址）技术分成8个577μs长的“时隙”，每一个都代表一个时隙沟通渠道。因此，可用频带的总数是124×8个，也就是说，理论上最多同时可以兼顾992个通话。

2G网络支持的数据速率仅为9.6kbps，不足以提供任何复杂的数字服务。很多国家在3G时代完全到来之前都有一段2.5G的经历。3G系统的显著特点是支持更高的数据传输速率并提供更高的信道容量，这使得其同时适用于高速数据传输以及传统的语音通话。更快的数据传输速率和更大的带宽的意味着3G手机可以为用户提供广泛的数据服务，如移动互联网接入和多媒体应用。与早期的手机相比，3G手机提供了许多新功能，包括许多流行的应用程序，如电视流，多媒体，视频会议，网页浏览，电子邮件，传呼，传真和导航地图。主要的3G技术包括UMTS（通用移动电信系统）CDMA（码分多址）和后来的WCDMA（宽带CDMA）技术。

3G 标准的全球持续发展推动了对第四代移动通信技术（4G）的诞生。其中以LTE通信制式应用最广，LTE革命性地抛弃了了2G、3G一直沿用的网络结构，而改成基站与核心网直接连接，空口的关键技术也由3G的CDMA 而改成OFDM，在宽频带上比CDMA更加具备可行性和适应性，且大规模应用 MIMO技术提升了频谱复用度，跨载波聚合能获得更大的频谱带宽从而提升速率，可达100M/bps。

然而，由于信息时代数据激增，4G通信系统将很快无法满足数据通信的需求，根据Cisco公司的预测，从2010开始的十年之内，无线通信网络的数据传输量会急剧增长甚至超过100倍，为了应对急速增长的数据流量，很多国家已经开始大力研究5G技术，近年来移动通信迅速发展的中国也成立了IMT-2020（5G）推进组，预测从2010年到2020年，中国的移动通信数据流量将增长 300倍以上，2010年到2030年将增长超4万倍。各国的项目和5G技术研究也在如火如荼的进行着。