主頁（http://www.130131.com）：5G發(fā)展路線和關(guān)鍵技術(shù)

6月18日剛結(jié)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(nèi)容，第五代移動通信的發(fā)展已經(jīng)進入了技術(shù)研究和標準化的重要時期。這里重點介紹5G發(fā)展的一些重要的情況和信息，以及5G的關(guān)鍵技術(shù)和觀點。

一、5G發(fā)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(yīng)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(yīng)用角度出發(fā)的。30多年，全球移動通信共經(jīng)歷了4代的發(fā)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(xiàn)在的第四代的移動互聯(lián)網(wǎng)。

關(guān)于5G，最重要的特點就是大數(shù)據(jù)、眾連接和場景體驗。大數(shù)據(jù)，就是數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)速率高、數(shù)據(jù)服務(wù)為主，為移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供支持；眾連接就是大量的物聯(lián)網(wǎng)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(yīng)不同場景的高用戶體驗。

上圖是ITU給出的5G的應(yīng)用場景需求：分為三個場景，一個是支持移動互聯(lián)網(wǎng)的MBB的演進發(fā)展，兩個是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的場景又分為廣覆蓋和熱點覆蓋兩種場景。由于需求和應(yīng)用的場景的復(fù)雜性，對5G的技術(shù)需求和能力要求的研究也變得復(fù)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(tǒng)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(guān)于數(shù)據(jù)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(wù)的速率）；關(guān)于用戶密度有兩個指標：容量的密度和鏈接的密度；關(guān)于效率的兩個指標：頻譜效率和能量效率；關(guān)于體驗質(zhì)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(jīng)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(yīng)用中都要同時滿足的。針對不同的場景，應(yīng)該有對應(yīng)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(yīng)的指標。比如：對于高質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)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(yīng)多個場景的需求、滿足一組能力指標，提供一組關(guān)鍵技術(shù)。

二、5G關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)在提出的比較典型的關(guān)鍵技術(shù)包括：大規(guī)模天線、超密集組網(wǎng)、非正交傳輸和高頻段通信、低時延高可靠等。

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

超密集組網(wǎng)簡稱UDN（Ultra Dense Network）。超密集組網(wǎng)就是超密集小區(qū)覆蓋，是提高無線能力的另外一項重要的技術(shù)，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(guān)注的另外一項關(guān)鍵技術(shù)。下圖是PDMA，是大唐集團提出的技術(shù)方案。

PDMA技術(shù)的關(guān)鍵是：接收機需要有干擾消除的信號處理能力，發(fā)送端基于此來設(shè)計發(fā)送信號，就可以實現(xiàn)頻譜資源的復(fù)用，大大提升頻譜效率、服務(wù)的用戶數(shù)和使用的靈活性。

關(guān)鍵技術(shù)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(shù)的開發(fā)尤為重要。

上圖是關(guān)于高頻信道測量的系統(tǒng)示意圖。掌握信道特性，是設(shè)計系統(tǒng)和研發(fā)設(shè)備的基礎(chǔ)。

上圖是關(guān)于低時延高可靠系統(tǒng)的設(shè)計和我們做的LTE-V系統(tǒng)的示意圖。低時延高可靠是實現(xiàn)車輛網(wǎng)和工業(yè)控制的關(guān)鍵技術(shù)，也是對5G系統(tǒng)提出的一個很高的要求。

三、5G時代TDD的優(yōu)勢

在這些空口技術(shù)中，我們看到，大多數(shù)技術(shù)是以TDD為主的，或者說在實現(xiàn)上TDD具有明顯的優(yōu)勢：比如大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、高頻段通信技術(shù)等，TDD技術(shù)在其中一定是占據(jù)主導(dǎo)地位。我們稱之為TDD優(yōu)勢的技術(shù)：technologies with TDD Priority。

在技術(shù)發(fā)展路線上，LTE的發(fā)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(yīng)新的技術(shù)和設(shè)計。未來的5G系統(tǒng)將是演進、融合和創(chuàng)新的系統(tǒng)。

在5G中，TDD和FDD都會得到充分的發(fā)展，會針對不同的應(yīng)用場景得到不同的應(yīng)用。從整個特點來看，TDD將會得到更大的發(fā)展。如我們前面提到的：很多技術(shù)在實現(xiàn)上TDD具有明顯的優(yōu)勢：比如大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、高頻段通信技術(shù)等，TDD技術(shù)在其中占據(jù)主導(dǎo)地位。TDD優(yōu)勢的技術(shù)，即technologies with TDD Priority，將是5G技術(shù)的重點內(nèi)容。

四、5G發(fā)展的特點

5G發(fā)展是以移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)作為主要需求和驅(qū)動力，也決定了5G的應(yīng)用場景。5G的豐富應(yīng)用，決定了需求和應(yīng)用場景的復(fù)雜性。多應(yīng)用場景的需求和體驗是5G的一個重要特點。

多場景應(yīng)用和體驗的需求，決定了5G的技術(shù)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(yīng)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(yīng)一組應(yīng)用場景需求和一組能力要求，同樣，也需要由一組技術(shù)來支撐相應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)。

整體上，5G的發(fā)展具有如下特點：

1、5G發(fā)展特點之一：是一個多場景、多指標、多技術(shù)的體系。這是區(qū)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(tǒng)，它是一個多業(yè)務(wù)多技術(shù)融合的網(wǎng)絡(luò)，通過技術(shù)的演進和創(chuàng)新，滿足未來包含廣泛數(shù)據(jù)和連接的各種業(yè)務(wù)的快速發(fā)展需要，提升用戶體驗。

2、5G發(fā)展特點之二：系統(tǒng)與標準體系的設(shè)計至關(guān)重要。5G的特點不在于顛覆性的底層技術(shù)，而在于系統(tǒng)與標準的設(shè)計，使5G可以為迎接一個連接一切的系統(tǒng)來服務(wù)。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(xiàn)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(wù)。

3、5G發(fā)展特點之三：涉及全產(chǎn)業(yè)鏈的能力。5G的競爭將不僅僅是通信基礎(chǔ)技術(shù)的競爭，而且是系統(tǒng)和標準體系設(shè)計和推動的競爭，是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭。所以在5G中，特別重要的兩點是：1）系統(tǒng)設(shè)計和標準體系設(shè)計和推動能力；2）基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)能力，包括元器件、芯片、軟件、基礎(chǔ)設(shè)施以及應(yīng)用系統(tǒng)和服務(wù)的能力。