無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為最成功的通信技術(shù)之一，給智能手機(jī)和平板帶來了爆炸性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。當(dāng)前4GLTE-A網(wǎng)絡(luò)大部分部署在傳統(tǒng)的蜂窩頻帶下，即從600MHz到3.5GHz。隨著技術(shù)的演進(jìn)，5G將利用100GHz下的任何頻譜資源，包括現(xiàn)存的蜂窩頻帶，6GHz以下新頻帶以及毫米波頻帶。
在5G的技術(shù)路線圖方面，3GPP定義并行的兩條路線。
第一條路線是演進(jìn)路線，LTE-A的持續(xù)演進(jìn)，在6GHz以下的頻帶上以后向兼容的方式持續(xù)提升系統(tǒng)性能。例如，基于免調(diào)度的時(shí)延降低，以及將空口時(shí)延降至lms以下的短傳輸時(shí)間周期(TTI)。
第二條路線就是被廣泛知曉的新空口(RAT)路線，它不受后向兼容性限制，能夠整合突破技術(shù)去實(shí)現(xiàn)更高的性能。新的RAT系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)5G的需求，因?yàn)樗罱K需要在未來替換之前一代的系統(tǒng)。新的RAT路線同樣需要一個(gè)可拓展的設(shè)計(jì)，它能夠無縫地支持小于6GHz和大于6GHz頻率的通信。
3GPP成立于1998年12月，多個(gè)電信標(biāo)準(zhǔn)組織伙伴簽署了《第三代伙伴計(jì)劃協(xié)議》。3GPP最初的工作范圍是為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)制定全球適用技術(shù)規(guī)范和技術(shù)報(bào)告。
3GPP工作組并不制定標(biāo)準(zhǔn)，而是提供技術(shù)規(guī)范(TS)和技術(shù)報(bào)告(TR)，并由TSG批準(zhǔn)，一旦TSG批準(zhǔn)了，就會(huì)提交到組織的成員，在進(jìn)行各自的標(biāo)準(zhǔn)化處理流程。其制定規(guī)范的第一個(gè)版本Release-99于1999年底完成。后續(xù)版本雖不再以年份命名，每一二年都會(huì)出一個(gè)版本。
在3G技術(shù)成功之后，3GPP在2009年引人了 LTE作為Rel-8版本，并且 在2011年推出了 LT&Advanced作為Rel-10版本，該版本被稱之為4G。之后朝著5G的方向繼續(xù)演進(jìn)。目前已有Rel-16版本。
最初的Rel-99中定義了寬帶碼分多址接入(WCDMA)系統(tǒng)，Rel-8中定義了LTE的頻分復(fù)用技術(shù)：在下行鏈路中的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)和上行鏈路中的單載波頻分多址接入(SC-FDMA)技術(shù)。LTE最大帶寬為20MHz，在4x4 MIMO下提供300Mbit/s的下行鏈路峰值速率和75Mbit/s的上行鏈路峰值速率。
為了適應(yīng)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的商業(yè)需求，在Rel-10的LTE-Advanced(LTE-A)標(biāo)準(zhǔn)中定義了最多5個(gè)載波的聚合，使得100MHz帶寬成為可能。載波聚合和高階MIMO 的結(jié)合為下行鏈路和上行鏈路分別提供了3Gbit/s和1.5Gbit/s的峰值速率。
Rel-12中定義了TDD和FDD間的載波聚合，使時(shí)分復(fù)用(TDD)和頻分復(fù)用(FDD)得以聯(lián)合操作。并引入了對(duì)機(jī)器類通信和設(shè)備與設(shè)備間的通信(D2D)操作的支持，明確定義了對(duì)等體發(fā)現(xiàn)和UE間直接通信機(jī)制。D2D的應(yīng)用不僅包括一些商業(yè)場(chǎng)景(例如廣告和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù))，同樣包括公共安全操作(例如由地震導(dǎo)致的應(yīng)急通信)。
Rel-13和Rel-14的LTE-Advanced持續(xù)演進(jìn)，持續(xù)性和后向兼容性是十分重要的。全維度MIMO(FD-MIMO)，通過在基站側(cè)使用大量天線以顯著提升頻譜效率。FD-MIMO依托先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，是從4G向5G演進(jìn)的最關(guān)鍵候選技術(shù)之一。FD-MIMO的關(guān)鍵思想是利用二維(2D)天線陣列中大量的天線數(shù)去同時(shí)進(jìn)行水平和垂直方向的窄帶波束賦型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高階的多用戶空間復(fù)用。
為了提供5G技術(shù)的指南，ITU-R已經(jīng)最終確定了IMT-2020愿景，有望用來增強(qiáng)三大使用場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)，大規(guī)模的機(jī)器類型通信(mMTC)以及超可靠性和低時(shí)延的通信(URLLC)。
IMT-2020主要的性能要素：峰值數(shù)據(jù)速率、用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率、頻譜效率、移動(dòng)性、時(shí)延、連接密度、網(wǎng)絡(luò)能量效率，以及區(qū)域業(yè)務(wù)容量。
3GPP會(huì)為IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)化一個(gè)新的無線接入技術(shù)。對(duì)于新的RAT，滿足20Gbit/s數(shù)據(jù)需求的最有潛力的技術(shù)之一就是利用更高的頻段，例如30GHz左右。如此高的頻段將會(huì)使得一個(gè)非常寬的連續(xù)頻譜(大于500MHZ)成為可能。
新的RAT標(biāo)準(zhǔn)將利用6GHz以下傳統(tǒng)蜂窩頻帶和6GHz以上的髙頻帶(最多至100GHz)資源去滿足MT-2020的需求。對(duì)于30GHz左右的高頻帶(毫米波頻段)的主要挑戰(zhàn)之一是由路徑損耗導(dǎo)致的覆蓋減小。傳統(tǒng)的假設(shè)為路損正比于頻率的平方。
然而，波束賦型對(duì)于提升覆蓋非常有用。此外，在毫米波頻帶獲取大的波束賦型增益將更為容易，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)隨著頻率的增加而減小，并且對(duì)于同一個(gè)天線維度來說有更多的天線端口，從而允許具有更高波束賦型增益的窄波束。
4G技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)取得了巨大的商業(yè)成功。目前，全球的制造商和主要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都已參與5G的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。根據(jù)4G的經(jīng)驗(yàn)，5G的標(biāo)準(zhǔn)化過程同樣被期望著去扮演一個(gè)重要角色，以引領(lǐng)5G從研究走向商業(yè)的成功。
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