5G通信：技术原理与未来发展
5G手机发展意味着什么？射频前端模拟芯片为何誉为“皇冠上的明珠”？为何华为“黑名单”事件会引起全球相关产业链的震荡？关于通信企业的生存还是停摆？这与通信系统有何关系？5G手机的蓬勃发展意味着什么？自1983年第一部手机问世以来，移动通信已走近40年的风风雨雨。截止2018年，移动通讯市场规模已经达到430亿美元。2021年暑期，北京天际出国留学咨询有限公司暨美国宾夕法尼亚电气与系统工程教授一起带你走进主题为：“5G通信：技术原理与未来发展”科研项目。欢迎全国各类有出国留学意愿的学生积极报名参与科研计划，提升自己的学术水平和科研背景，为顺利进入世界一流大学储备知识和做好准备。
1.对电气工程、电子工程、能量储存、电子感知和制动等感兴趣的同学；3.有留学意向、参与自主招生选拔、跨专业深造后计划考取名校的学生；4.希望提升留学文书申请质量，锻炼英文论文撰写能力的同学；5.希望在学术期刊上发表论文来提升个人竞争力的学生；6.对海外名校课堂感兴趣或者已经收到海外大学录取信的同学。该教授是美国宾夕法尼亚大学电气和系统工程系的名誉终身教授。他在波多黎各出生，早年在那里接受教育，并在波多黎各大学获得了物理理学学士学位，后来在宾夕法尼亚国立大学获得材料科学与工程专业博士学位。他的研究重点是传感器执行器，电子材料和电荷储备系统。除研究外，他还教授微细加工、电路、电池和超级电容器，以及光伏系统等课程。
美国宾夕法尼亚大学，简称宾大（Upenn），是一所全球顶级的私立研究型大学，著名的八所常春藤盟校之一，北美顶尖大学学术联盟美国大学协会14所创始成员之一。1765年成立全美第一所医学院；1881年成立全美第一所商学院；1896年成立全美第一个学生会组织，在至今数百年的学校历史中，宾大一次又一次在教育以及科学技术上推动了人类文明的发展，诞生了人类历史上第一台通用电子计算机ENIAC，被誉为现代计算机科学文明的发源地，以及风疹疫苗、乙肝疫苗、认知心理疗法等发明，挽救了无数生命。宾大拥有全世界最强大的校友网络之一，包括数十位在各自领域的最高奖项获得者（如诺贝尔奖、图灵奖等）以及许多美国国家院士。
回顾5G之前的移动通信。1G时代：只能语言传输。1G（Firstgeneration）表示第一代移动通讯技术，以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。1G无线系统在设计上只能传输语音流量，并受到网络容量的限制。2G时代：手机能上网了。第二代手机通信技术规格，以数字语音传输技术为核心。一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。3G时代：随时随地无线上网。3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。4G时代：比拨号上网快2000倍。第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，4G是集3G与WLAN于一体，并且能够快速传输数据、高质量音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。5G的需求与关键技术。5G的关键技术有6个，分别为高频段传输、新型多天线传输、同时同频全双工、D2D、密集网络、新型网络架构。5G有着NR灵活的框架设计，包括可扩展的时间间隔和自包含集成子帧。5G NR的灵活框架设计可向上或向下扩展TTI（即使用更长或更短的TTI），依据提需求而变。除此之外，5G NR同样支持同一频率下以不同的TTI进行多路传输。自包含集成子帧对降低时延、向前兼容和其他一系列5G特性意义重大。通过把数据的传输（transmission）和确认（acknowledgement）包含在一个子帧内，时延可显著降低。5G已成为全球业界争夺的新焦点，各个国家积极布局，抢占5G发展主导权。欧盟不断加大5G研发支持力度，依托第七框架计划（the Seventh FrameworkProgramme,FP7）启动了5G-PPP等多个重大项目，研发经费超过14亿欧元。英国凭借萨里大学在信息通信领域的权威，创建了5G创新中心（5G Innovation Center,5GIC）。韩国成立了5G Forum，设立“GIGA Korea”重大科研项目，并于2014年6月与欧盟签署5G战略合作，共同推动高频段等5G技术。日本依托标准化组织ARIB组建了5G特设工作小组“2020&Beyond Ad Hoc”，积极推动日本5G技术研究和标准化。中国于2013年2月先于其它国家成立了IMT-2020(5G)推进组（IMT-2020 Promotion Group,IMT-2020PG），大刀阔斧地向前推进5G研发工作。 5G课程从5G体统的背景开始，讲述5G网络的需求、组网、应用、网络原理以及网络优化相关知识，课程方案包括5G网络综述、5G网络核心网、接入网的架构和组网方案、5G空口NR的关键技术、双工、多址、编码、无线技术等原理和优缺点，5G网络优化等，通过学习帮助大家系统的认识5G这个当前的热点话题。5G课程学习收获有：对5G有一个全面的认知；了解5G网络产品解决方案；掌握5G协议和物理层；掌握5G关键技术；掌握信令流程等相关知识。在教授的引导与帮助下，每个学生将进行学术研究，结合课程所得完成一篇科研论文。如有必要，可选择以小组为单位完成论文，学生在团队中的整体贡献将决定他们最终的分数。所有完成项目的学生均可获得教授的推荐，直接递送海外大学招生办，官方账户无限次递交。同时获得项目结业证书，一个项目双重认证。由课程教授和哥伦比亚大学写作教授双重指导，帮助学生完成一篇结业论文；训练学术思维，强化学习体验；打磨学术写作技巧，完成科研产出；论文可定制发表高端学术期刊，成为学生个人简历中的加分强项。就学生的课程学术表现、课堂参与贡献、表达表现、科研结果进行综合评定，评定结果可直接递送美国招生办。课程中表现优异的学员，可以直接申请科研课题组的实习机会；成为名校教授的教学辅导助理，积累人脉，在顶尖科研的道理上更进步一步。有顶尖大学院长/系主任/终身教授亲自执教的青少年学术项目，师资远超美国本土的同类高校科研项目。教授全英文授课，保证最佳课堂参与度，课堂讨论锻炼发言能力，教授全程指导小组科研，激发批判性学术思维，实时解决学术问题。项目提供完整的科研体系，助教与写作老师全程陪伴式辅导，特聘哥伦比亚大学写作教授亲自进行科研训练和论文写作指导。
| 
