第1章
室内无线通信规划设计概述

1.1 移动通信发展总体概述

作为兴起于20世纪七八十代的移动通信技术而言，在短短几十年的时间内不仅改变了人们的日常生活、生产行为，并且对社会的进步做出了不可忽视的巨大贡献。移动通信发展至今，已经从最初的第一代移动通信技术演进到目前的第四代移动通信技术，并且在可预见的未来也会迅速演进到第五代移动通信技术，如图1.1所示。

第一代（1G）移动通信技术起源于20世纪七八十年代，当时美国贝尔实验室提出了有关蜂窝通信系统的概念和理论。随着理论的发展和应用，欧美国家率先研制出了基于这一概念的移动通话系统。系统以模拟调频、频分多址（Frequency Division Multiple Access, FDMA）的方式工作，使用频段为800～900MHz。同时，该系统被称为蜂窝式模拟移动通信系统，也被公认为第一代移动通信系统。进入20世纪80年代后期以后，其技术水平已经得到了不断的完善并逐步成熟。

第二代（2G）移动通信技术在20世纪90年代被提出，相比于第一代移动通信技术，第二代移动通信技术完成了模拟到数字转变，并且在系统容量和性能上都优于第一代系统。业界的两大国际标准为GSM（Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统）和CDMA（Code Division Mutiple Access，码分多址），两者分别通过采用时分多址（Time Division Mutiple Access, TDMA）和CDMA的技术手段实现了数据业务的低速传输。在相当长的一段时间内第二代通信系统得到了广泛发展和应用，但是由于第二代通信系统的技术局限使得其难以满足不断高速增长的通信发展需求。

第三代（3G）移动通信技术从20世纪90年代中后期开始逐步从概念阶段进入实际的网络建设阶段。进入2000年以后，在开发和演进的过程中形成了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流国际标准。第三代移动通信以分组交换体制为主，并采用数字传输、时分多址和码分多址技术，能够承载中等速率的数据业务。在处理音视频及图像时有较大的优势，同时还可以提供方便的互联网接入等信息服务。第三代移动通信系统成功地开启了传统无线通信与新兴互联网多媒体通信之间的连接，并为基于LTE长期演进的第四代移动通信技术的发展揭开了新的篇章。

第四代（4G）移动通信技术凭借正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Mutiplexing, OFDM）、软件无线电（Software Defined Radio, SDR）、多输入多输出（Multiple-Input Mutiple-Output, MIMO）、智能天线（Smart Antenna, SA）以及基于IP核心网络架构等技术特征，在最近2～3年的时间内已在世界范围内大规模商用部署，并成为移动通信的基础技术。作为4G中关键技术之一的OFDM在进入20世纪90年代后得到快速的发展，其主要作用是将信道划分为若干个正交的子信道，并将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。其优点在于可以结合分集、时空编码和信道间干扰抑制等技术，减少载波间的符号干扰，最大程度地提高系统性能。对于SDR技术，其主要作用在于搭建一个高度智能化、弹性化的软硬件系统平台，通过平台结构的开放性和可编程性，利用软件的更新实现硬件系统的结构调整，从而融合多模式的无线通信。MIMO是一种天线分集技术，多天线可以并行地对信号进行收发处理，从而成倍地提升网络的通信性能。同时，SA技术则通过天线阵、波束形成网络和波束形成算法产生定向波束对信号进行干扰抑制，从而提升通信传输速率和通信品质。最后，为了实现不同网络间的互联，4G采用了基于IP的网络作为其核心网。得益于IP核心网灵活开放的特性，其允许各种空中接口的接入且无需考虑各种无线接入时所采用的协议和方式。

第五代（5G）移动通信技术作为未来发展趋势，目前在业界已获得广泛的关注。从2014年起，对于5G移动通信技术的探索研究开始变得极为活跃，对许多关键技术指标的要求正逐步趋于明确，基本支撑技术的探索进一步得到深化。随着对5G技术的研究不断深入，预计在2016年之后可转入标准化的前期研究，2018年之后可进入标准化征集阶段，至2020年起5G将逐步形成规模商用的技术条件。就当前探索阶段而言，特别受到关注的5G移动通信热点技术有超密集组网（Ultra Dense Deployment, UDN）技术、大规模天线（Massive MIMO）技术、软件定义网络（Software Defined Network, SDN）以及网络功能虚拟化（Network Function Virtualition, NFV）技术等。除了新兴的技术以外，5G移动通信将更注重用户感知体验，因为5G关键技术指标中已经拟包含用户体验平均速率、端到端传输时延等与用户体验密切相关的核心指标。同时，5G移动通信还致力于把通信更多地拓展至物联领域，如大规模的传感器网络以及密集的车联网等场景。因此，5G移动通信将在可以预见的未来引领通信的高速发展并更为深入地改变人类社会的行为方式。