無線通信日新月異，現在我們已經進入到了5G時代。5G代表了更快的速度，更低的延時，更多的鏈接數，它在人們的生活中所占有的比重和所起的作用越來越大。那么在通向5G的道路上我們經歷了1G,2G,3G,4G。本文就和你一起回顧無線通信中的演進道路。
1.1G第一代移動通信技術
1.1.1G的歷史
1G的手機是在1979年第一次在日本的東京由NTT發布。5年以后，日本成為第一個全境無線通信覆蓋的國家。1981年，NMT在丹麥，芬蘭，挪威和瑞典建立的無信通信系統，并且第一個實現了國際漫游。這讓不同國家的人可以用***進行通信。1983年，摩托羅拉的手機第一次在美國的洛杉磯使用隨后，全世界逐漸進入無線通信的時代。1.2.1G的特點
信息可以既可以由數字信號調制，也可以用模擬信號進行調制1G用模擬信號來傳遞信息1G只被用來傳遞聲音***信息，信息傳遞的最大速率只有2.4Kbps，工作的頻率為150MHz,所以覆蓋范圍是比較大的。但是同時也帶來了很大的延遲問題，同時聲音的質量也是比較差的。當時的手機的尺寸非常大，從現在的眼光看來非常的笨重，但是當時可不是人人都可以擁有的，價錢非常的貴。在香港80年代早期的電影電視劇中，經常可以看到那些大認為手里拿的大哥大就屬于第一代手機產品。2.2G第二代移動通信技術
2.1.2GGSM(GlobalSystemforMobileCommunication）
1991年GSM技術第一次在芬蘭應用。相比于第一代移動通信技術，最大的改進是利用了數字調制而不是模擬調制。這就大大減少了手機的尺寸和大小。同時它了用了TDMA(Timedivisionmultipleaccess)和CDMA(codedivisionmultipleaccess)技術來實現復用。GSM工作在900MHz頻段。GSM在上行和下行上的最大速度是14.4Kbps,它同時支持聲音通話和短信的功能。同時聲音的通話質量相比GSM有了很大的提高。在通話的安全性上也做了很大的改進。2G網絡的標識為“2G”2.2.2.5GGPRS(GeneralPacketRadioServices)
GPRS在1993年ETSI標準化并發表。最大的創新點是GPRS利用了PacketSwitched的技術。這種技術就是把要傳遞的信息變成一個一個的數據包，同時這種數據包可以并行的傳遞。GPRS的上行速度可以達到26.8Kbps，下行速度可以達到53.6Kbps。這種數據傳輸率使得GPRS可以引入一個新的技術MMS(multimediaMessageService)，也就是所謂多媒體信息服務。這種技術可以支持用戶發送和接受像多媒體圖片類似的信息。同時它開始支持以IP方式連接互聯網。GPRS的符號是“G”，所以手機上如果顯示G的時候說明你正在使用的是GPRS網絡。2.3.2.75GEDGE(EnhancedDataforGSMEvolution)
2003年由AT&T發明它的最大速度可以達到下行236.8Kbps,上行連接速度可以達到59.2KbpsEDGE引入了8BPSK的編碼技術EDGE的符號是“E”，所以手機上如果顯示E的時候說明你正在使用的是EDGE網絡。2.4.2G總結
2G引入了數字調制，Packet-switch技術，這些技術使得2G的速度大大提高。3.3G第三代移動通信技術
3.1.WCDMA（WidebandCDMA）-UMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystem)
1998年，日本的NTT第一次引入了3G的網絡，但是這不是一個商用的網絡第一個3G商用網是在2001年由韓國的SK電信運營的。它利用了CDMA，Packetswitching技術，工作在三個頻段，2100MHz,1900MHz和850MHz。WCDMA技術標準是基于GSM標準的；而UMTS是由3GPP提出的新標準，主要是被歐洲很多國家采用。最大的速度主要依賴于移動性，像在汽車或者火車上的手機的理論最大速率為384Kbps，而靜止的連接速度最大可以達到2MHz。由于速度大大提高，3G引入了視頻通話，移動互聯，在線視頻等應用和服務。3G的符號是“3G”3.2.TD-SCDMA
TD-SCDMA是英文TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess（時分同步碼分多址）的簡稱，是由中國第一次提出、在無線傳輸技術(RTT)的基礎上完成并已正式成為被ITU接納的國際移動通信標準SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從8kb/s到2Mb/s以及更高速率的語音、視頻***、互聯網等各種3G業務3.3.3.5G—HSPA（HighSpeedPacketAccess）
HSPA是一種增強WCDMA技術，它的最大理論上行速度為5.76Mbps，理論下行速度為14.4Mbps。但是實際上它的速度為上行200Kbps，下行為500KbpsHSPA的符號是“H”，所以手機上如果顯示H的時候說明你正在使用的是HSPA網絡。3.4.3.75G—HSPA+
HSPA沿用了HSPA技術，同時引入了MIMO（multipleinputmultipleoutput）。也就是用不止1個天線發射信號，同時接收天線也不止一個。由于MIMO技術的引入，它的理論最大上行速度可以達到22Mbps,下行速度為168MbpsHSPA+的符號是“H+”，所以手機上如果顯示H的時候說明你正在使用的是HSPA+網絡。這種情況經常出現在4G信號微弱或根本沒有4G信號的時候，手機自動切換為HSPA+網絡4.4G第四代移動通信技術
4G同時被人們成為LTE（LongTermEvolution），長期演進。
4.1.4G的歷史
2004年由ITU開始了LTE的標準化。2005年，LTE標準發布，同時LTE網絡開始鋪設2006年，第一個商用4G網絡在挪威的奧斯陸和瑞典的斯德哥爾摩成功部署LTE支持FDD和TDD兩種雙工方式,所以經常有TDD-LTE和FDD-LTE的提法。對于TDD-LTE的標準制定，中國的組織和企業貢獻良多。目前國家發放的牌照，三大運營商全國范圍均可使用TD-LTE開展試商用，聯通和電信分別在16個城市開展FDD+TD混合組網試點。未來聯通和電信將以FDD-LTE為主。國際上FDD-LTE組網的國家有190多個，TD-LTE的國家有13個。Wimax。4G的標準不僅僅是LTE，Wimax也是4G的標準之一。Wimax由IEEE提出標準化，IEEE802.16標準在2006年在韓國發布。這也是當年為什么韓國的Wimax覆蓋率和普及率很高的原因。標準之爭。Wimax和LTE為了爭奪4G的主動權進行了相當艱苦的競爭。競爭的結果是Wimax實際推出了歷史舞臺。而那些支持Wimax的很多國家和地區也走了很多彎路。同時對那些下注在Wimax的企業和運營商來說也是損失慘重，比如說臺灣。4G的符號是“4G”，所以手機上如果顯示4G的時候說明你正在使用的是4G網絡。4.2.4G的技術細節
LTE是完全基于IPpacketswitching的網絡協議的。LTE利用了OFDMA和MIMO技術LTE的理論下行速度為100Mbps,上行速度為50Mbps;LTEA的下行速度可以達到1Gbps,上行速度可以達到500Mbps。Wimax的的理論下行速度為128Mbps,上行速度為56MbpsLTE所支持的頻段有很多，它包括700/800/900/1700/1800/1900/2100/2600MHz.基于4G的低延時，高速率，基于IPpacketswitching等特點，4G擴展了很多相關的應用場景，包括基于IP語言通話的VoIP，3D電視，視頻會議，高清移動電視，游戲和云計算。5.5G
5.1.需要5G的原因
由于IOT，智慧城市，大量傳感器的應用，智能駕駛，***醫療的應用的需求，更高速度，更低時延，高多連接數的無線通信網絡應用而生，這就是5G.
5.2.5G發展歷史
2013年IMT-2020(5G)推進組第一次會議在北京召開2014年5月8日，日本電信營運商NTTDoCoMo正式宣布將與Ericsson、Nokia、Samsung等六家廠商共同合作，開始測試超越現有4G網絡1000倍網絡承載能力的高速5G網絡，傳輸速度可望提升至10Gbps。2016年5月31日，第一屆全球5G大會在北京舉行2017年12月21日，在國際電信標準組織3GPPRAN第78次全體會議上，5GNR首發版本正式凍結并發布。2018年6月13日，3GPP5GNR標準SA（Standalone，獨立組網）方案在3GPP第80次TSGRAN全會正式完成并發布，這標志著首個真正完整意義的國際5G標準正式出爐。2018年12月1日，韓國三大運營商SK、KT與LGU+同步在韓國部分地區推出5G服務，這也是新一代移動通信服務在全球首次實現商用2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。2022年1月，工業和信息化部發布的《2021年通信業統計公報》顯示截至2021年底，中國國累計建成并開通5G基站142.5萬個，總量占全球60%以上，每萬人擁有5G基站數達到10.1個。5.3.5G的技術概覽
5G用了一個新的射頻標準（NR，NewRadio）來定義作為空口定義。與前幾代通信系統相比最大的不同是采用了波束賦形（beamforming）和超大規模MIMO(MassiveMIMO)。5G可以在非常寬的頻率上工作。5G第一次明確地提出了不同地應用場景。波束賦形（beamforming）波束成形，源于自適應天線的一個概念。接收端的信號處理，可以通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成，形成所需的理想信號。從天線方向圖(pattern)視角來看，這樣做相當于形成了規定指向上的波束。例如，將原來全方位的接收方向圖轉換成了有零點、有最大指向的波瓣方向圖。同樣原理也適用用于發射端。對天線陣元饋電進行幅度和相位調整，可形成所需形狀的方向圖。如果要采用波束成形技術，前提是必須采用多天線系統，
·超大規模MIMO(MassiveMIMO)超大規模MIMO的使用就是用相當數量的天線陣列用于射頻信號的發送和接受以提供5G系統的速度和可靠性。5.4.5G的應用場景
·ITU在ITU-2020里為5G定義了增強移動寬帶(EnhanceMobileBroadband,eMBB)、海量物聯網通信(MassiveMachineTypeCommunication,mMTC）、超高可靠性與超低時延業務（Ultra-Reliable&LowLatencyCommunication，URLLC））三大應用場景。當然具體的還有很多細分的應用領域。下圖非常清晰的列出了三大應用場景和其中可能的應用實列。
5.5.5G的頻段
5G的頻段可以分為400-1GHz,6GHz,30GHz和60GHz。下表表示5G工作的頻率。對于小于6G的頻率叫做sub-6GHz,高于6GHz的工作頻率是毫米波。低頻段可以提供高的小區覆蓋率和移動性，但是同時也帶來了速度的限制；反過來，高的頻率由于有更高的帶寬，從而可以實現很高的速度和容量。下表比較清晰的總結了頻率，帶寬，小區大小和相應的應用在不同的頻率。
6總結
本文遍歷了從1G到5G的發展的歷史，列出了每次無線通信技術演進的關鍵技術和應用場景。無線通信的進步是沒有止境的。人們已經不滿足5G所具有的性能開始籌劃6G。6G的應用場景會是移動全息投影，五感通信等等，讓我們期待6G技術的到來。
