主頁（http://www.by236.com）：5G發展路線和關鍵技術

6月18日剛結束的ITU-R WP5D第22次會議，確定了5G的名稱、場景、能力和時間表等重要內容，第五代移動通信的發展已經進入了技術研究和標準化的重要時期。這里重點介紹5G發展的一些重要的情況和信息，以及5G的關鍵技術和觀點。

一、5G發展路線和基本概念

ITU-R WP5D第22次會議正式確認，ITU命名5G為IMT-2020。IMT家族3G為IMT-2000，4G為IMT-Advanced，5G為IMT-2020。

我國在2013年就成立了5G推進組，名字就叫IMT-2020推進組。這個名字也是做了許多工作后得到的進展。這個建議就是我國代表團提出的。5G的標準化工作應該在2020年完成第一個商用版本。

上圖顯示：移動通信的跨代演進是從需求和應用角度出發的。30多年，全球移動通信共經歷了4代的發展，從第一代的語音，到第二代的語音+文本，再到第三代的多媒體，到現在的第四代的移動互聯網。

關于5G，最重要的特點就是大數據、眾連接和場景體驗。大數據，就是數據量大、數據速率高、數據服務為主，為移動互聯網的發展提供支持；眾連接就是大量的物聯網終端用戶接入，提供連接一切的能力；場景體驗就是提供對應不同場景的高用戶體驗。

上圖是ITU給出的5G的應用場景需求：分為三個場景，一個是支持移動互聯網的MBB的演進發展，兩個是物聯網的發展，物聯網的場景中，一個是大量低功耗連接的場景，一個是高要求的高可靠低時延的場景。

上圖是我國的IMT-2020推進組給出的場景，是4個場景，實際與ITU相同，只是把支持移動互聯網的場景又分為廣覆蓋和熱點覆蓋兩種場景。由于需求和應用的場景的復雜性，對5G的技術需求和能力要求的研究也變得復雜了。我國提出的是“5G之花”的需求，基本被ITU認可，下圖是我國提出的5G之花。

這個圖中，只有成本效率一條沒有被接受。因為大家認為，成本的概念難以統一，衡量較為困難。下面給出這次會議給出的5G的能力需求。這是有8個維度的雷達圖的需求。

指標中關于數據速率有兩個指標：峰值速率（這是以前的指標）和用戶體驗速率（這個指標更好地反映了用戶能夠得到服務的速率）；關于用戶密度有兩個指標：容量的密度和鏈接的密度；關于效率的兩個指標：頻譜效率和能量效率；關于體驗質量的兩個指標：時延和移動速度。

與以前的移動通信比，能力指標大大增加了。以前移動通信的慣例是兩個指標。韓國曾經提過一個5G的能力指標圖如下：

如果按照這個圖，就是峰值速率增加，移動速度增加而已。

上圖表示，這些需求和指標并不是在任何場景和應用中都要同時滿足的。針對不同的場景，應該有對應的一組指標來滿足。上圖中，按照我們前面介紹的三個場景分別給出了相應的指標。比如：對于高質量的物聯網場景，重要指標是時延、移動速度。

因此，我們給出了5G的基本概念：對應多個場景的需求、滿足一組能力指標，提供一組關鍵技術。

二、5G關鍵技術

現在提出的比較典型的關鍵技術包括：大規模天線、超密集組網、非正交傳輸和高頻段通信、低時延高可靠等。

上圖是大規模天線的示意圖和樣機圖。大規模天線實際就是大規模天線陣列，天線陣列單元達到128或更高的數量。由于更高頻段的使用，陣列的尺寸不是問題。大規模天線為無線網的覆蓋和效率的提升提供了基礎。

超密集組網簡稱UDN（Ultra Dense Network）。超密集組網就是超密集小區覆蓋，是提高無線能力的另外一項重要的技術，尤其為熱點速率和效率的提升提供了支持。

非正交傳輸是大家都很關注的另外一項關鍵技術。下圖是PDMA，是大唐集團提出的技術方案。

PDMA技術的關鍵是：接收機需要有干擾消除的信號處理能力，發送端基于此來設計發送信號，就可以實現頻譜資源的復用，大大提升頻譜效率、服務的用戶數和使用的靈活性。

關鍵技術中還有一項是高頻段通信：由于頻譜的緊張和需求速率的提高，5G將會采用3G到6GHz以及6GHz以上的頻率，高頻段技術的開發尤為重要。

上圖是關于高頻信道測量的系統示意圖。掌握信道特性，是設計系統和研發設備的基礎。

上圖是關于低時延高可靠系統的設計和我們做的LTE-V系統的示意圖。低時延高可靠是實現車輛網和工業控制的關鍵技術，也是對5G系統提出的一個很高的要求。

三、5G時代TDD的優勢

在這些空口技術中，我們看到，大多數技術是以TDD為主的，或者說在實現上TDD具有明顯的優勢：比如大規模天線技術、超密集組網技術、高頻段通信技術等，TDD技術在其中一定是占據主導地位。我們稱之為TDD優勢的技術：technologies with TDD Priority。

在技術發展路線上，LTE的發展演進是5G的一個重要的組成部分，而對于新的場景和新的頻段，則會對應新的技術和設計。未來的5G系統將是演進、融合和創新的系統。

在5G中，TDD和FDD都會得到充分的發展，會針對不同的應用場景得到不同的應用。從整個特點來看，TDD將會得到更大的發展。如我們前面提到的：很多技術在實現上TDD具有明顯的優勢：比如大規模天線技術、超密集組網技術、高頻段通信技術等，TDD技術在其中占據主導地位。TDD優勢的技術，即technologies with TDD Priority，將是5G技術的重點內容。

四、5G發展的特點

5G發展是以移動互聯網和物聯網作為主要需求和驅動力，也決定了5G的應用場景。5G的豐富應用，決定了需求和應用場景的復雜性。多應用場景的需求和體驗是5G的一個重要特點。

多場景應用和體驗的需求，決定了5G的技術和能力需求也是多個維度的。也即，5G的能力要求是一組要求。還應該看到，并不是這組能力要求在任何場景下都需要得到滿足，而是不同的場景需要滿足不同的能力要求組合。

對應一組應用場景需求和一組能力要求，同樣，也需要由一組技術來支撐相應系統的實現。

整體上，5G的發展具有如下特點：

1、5G發展特點之一：是一個多場景、多指標、多技術的體系。這是區別于以前幾代標準的一個重要特征，這也是5G作為面向2020年以后人類信息社會需求的移動通信系統，它是一個多業務多技術融合的網絡，通過技術的演進和創新，滿足未來包含廣泛數據和連接的各種業務的快速發展需要，提升用戶體驗。

2、5G發展特點之二：系統與標準體系的設計至關重要。5G的特點不在于顛覆性的底層技術，而在于系統與標準的設計，使5G可以為迎接一個連接一切的系統來服務。以前是因為多個標準體系要做多模，而5G則是在一個標準體系下也要實現多模，而且是智能的多模，從而更好地為多種場景的體驗服務。

3、5G發展特點之三：涉及全產業鏈的能力。5G的競爭將不僅僅是通信基礎技術的競爭，而且是系統和標準體系設計和推動的競爭，是基礎產業全產業鏈的競爭。所以在5G中，特別重要的兩點是：1）系統設計和標準體系設計和推動能力；2）基礎產業能力，包括元器件、芯片、軟件、基礎設施以及應用系統和服務的能力。