研究开发与创新管理课程报告
课程名称： 研究开发与创新管理 院 系： 电子与信息工程学院 姓 名： 学 号：
授课教师：
通信领域的技术创新与研究
近年来，通信领域获得了极大的发展，4G的全面应用已经给我们的学习生活带来了深刻的影响与改变，如今5G商用在即，在华为为首的企业的不懈努力下中国在5G通信领域首次打破西方的技术垄断，实现了在通信领域的弯道超车，因此通信领域的发展与创新是我国现如今最为重要的科学技术领域之一，因此作为一名电子与通信工程的研究生，对通信领域有所了解并且学习通信领域的创新思维与方法是十分有必要的，下面我将从通信领域的发展过程中了解通信领域的创新与发展，学习在5G即将全面商用的今天该如何着手利用5G平台进行创新，使得通信领域能够更好的服务方便大家的日常生活。
移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现在正处于紧张的研制阶段，部分厂家已经推出实验产品。
第一阶段是模拟蜂窝移动通信网，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。
第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：
(1) 频谱利用率低 (2) 业务种类有限 (3) 无高速数据业务
(4) 保密性差，易被窃听和盗号 (5) 设备成本高 (6) 体积大，重量大 。
为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时
间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网 (GSM) 的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。
(1) GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。
(2) DAMPS (先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美数字蜂窝)，使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。
(3) IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。
由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。从发展前景看，由于自有的技术优势，CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。 为实现上述目标，对3G无线传输技术(RTT：Radio Transmission Technology)提出了以下要求：
(1) 高速传输以支持多媒体业务。 室内环境至少2Mbps； 室内外步行环境至少384kbps； 室外车辆运动中至少144kbps； 卫星移动环境至少9。6kbps。
(2) 传输速率能够按需分配。 (3) 上下行链路能适应不对称需求。
第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS，Future Public Land Mobile Telecommunication System)，1996年更名为IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，预期在2000年左右得到商用。主要体制有WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18次会议通过了\"IMT-2000无线接口技术规范\"建议，其中我国提出的TD-SCDMA技术写在了第
三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中。
3G系统最初的目标是在静止环境、中低速移动环境、高速移动环境分别支持2Mbit/s、384kbit/s、144kbit/s的数据传输。其设计目标是旨在提供比2G更大的系统容量、更优良的通信质量，并使系统能提供更丰富多彩的业务。
第四代移动通信系统简称“4G”。在第三代移动通信系统基础上，数据传输速度更快、质量更高的移动通信系统。4G移动通信系统的网络体系结构可以由下而上分为：物理网络层、中间环境层、应用环境层等3层。物理网络层提供接入和选路功能：中间环境层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、安全管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境层之间的接口是开放的，这样可以带来以下优点：①使发展和提供新的服务变得更容易；②可以提供无缝高数据速率的无线服务；③可以运行于多个频带；④使服务能自适应于多个无线标准及多模终端，跨越多个运营商和服务商，提供更大范围服务。
中国早在2001年就启动了面向后三代/四代（B3G/4G）的移动通信发展研究计划—未来通用无线环境研究计划（Future Technology for Universal Radio Environment,简称Fu-TURE 计划）。其主要目标是面向未来10年无线通信领域的发展趋势与需求，重点突破新一代移动通信系统关键技术，逐步建立一个集大范围蜂窝移动通信、区域性宽带无线接入和短程无线连接为一体的通用无线电环境，为中国未来无线与移动通信产业的跨越式发展创造条件。该计划的实施不仅培养了大量移动通信超前研发人才，显著增强了中国移动通信可持续发展能力，更推动了中国未来通信产业发展。当前，中国4G技术的研究已经实现了与国际同步。
第五代移动通信技术（英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟（ITU） [1] 。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。
近年来，第五代移动通信系统5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。5G的发展主要有两个驱动力。一方面以长期演进技术为代表的第四代移动通信系统4G已全面商用，对下一代技术的讨论提上日程；另一方面，移动数据的需求爆炸式增长，现有移动通信系统难以满足未来需求，急需研发新一代5G系统 [1] 。
5G的发展也来自于对移动数据日益增长的需求。随着移动互联网的发展，越来越多的设备接入到移动网络中，新的服务和应用层出不穷，全球移动宽带用户在2018年有望达到90亿，到2020年，预计移动通信网络的容量需要在当前的网络容量上增长1000倍。移动数据流量的暴涨将给网络带来严峻的挑战。首先，如果按照当前移动通信网络发展，容量难以支持千倍流量的增长，网络能耗和比特成本难以承受；其次，流量增长必然带来对频谱的进一步需求，而移动通信频谱稀缺，可用频谱呈大跨度、碎片化分布，难以实现频谱的高效使用；此外，要提升网络容量，必须智能高效利用网络资源，例如针对业务和用户的个性进行智能优化，但这方面的能力不足；最后，未来网络必然是一个多网并存的异构移动网络，要提升网络容量，必须解决高效管理各个网络，简化互操作，增强用户体验的问题。为了解决上述挑战，满足日益增长的移动流量需求，亟需发展新一代5G移动通信网络。
总的来说，每一代的通信网络都是在向着更快更稳定更安全的方向创新，如今的第五代通信网络更是如此，它的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟（更快的响应时间），低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。由于数据传输更快，5G网络将不仅仅为手机提供服务，而且还将成为一般性的家庭和办公网络提供商，与有线网络提供商竞争。
那么在如此高速的网络支持下，5G又能够实现那些新的应用呢? 1. 云VR/AR 2. 车联网 3. 智能制造 4. 智能能源 5. 无线医疗 6. 无线家庭娱乐 7. 联网无人机 8. 社交网络 9. 个人AI辅助 10. 智慧城市
这十个方向是目前来看在5G支持下最有可能实现也是最有意义的应用方向，那么我们不妨将自己的未来目标着眼于这些方向，在5G的浪潮中在这些方向有所创新研究。
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