汇总我国5G技术研发试验进展

发表时间：2016-12-08

　　一、5G技能研制实验布景

　　1、5G现已进入规范拟定的要害期间

　　当时，国际电信联盟（ITU）已完结5G愿景研讨，断定了5G命名、典型场景和要害才能目标体系，并正式发布了IMT-2020（5G）作业计划。国内外干流公司现已达到一致，将在国际干流移动通讯规范安排3GPP拟定全球一致的5G规范。根据3GPP作业计划，2016年头将发动5G规范研讨，2018年6月将完结榜首版5G规范，2019年9月将完结5G规范版本的拟定。

　　2、5G技能道路已逐步清晰，要害技能一致已根本达到

　　全球业界已根本构成一致，5G无线技能道路包含新空口及4G演进空口。其间新空口将全部满意移动互联网和物联网的事务需要，4G演进空口经过引进一系列新的要害技能，可以大幅度进步用户体会。在要害技能方面，正交频分复用（OFDM）将是5G无线接口的技能根底，大规划天线阵列、超密布组网、新式多址、新波形技能、领先编码调制、高频段通讯等将在将来5G体系计划设计中发挥首要作用。除无线技能外，5G还将在网络技能方面完结突破，5G将选用以虚拟化技能为根底的新式网络架构，其间网络切片、移动边际核算、操控承载别离与网络功用重构将变成5G网络的中心要害技能。

　　3、各国活跃布置5G实验以推进5G技能、规范与工业展开

　　欧盟经过5G PPP重大项目，投入14亿欧元研制资金，并计划在2018年展开5G规划实验，验证5G技能规范。韩国发布5G国家战略，计划在2018年冬奥会展开5G预商用实验，为奥运场馆供给5G事务体会。日本计划在2020年夏日奥运会前供给正式的5G商用效劳，并透过日本运营商NTT DoCoMo安排全球首要制作公司展开5G技能实验。美国近期发布5G频率，并计划在将来七年内，斥资4亿美元，在美国四座城市建设实验性的5G网络。

　　4、中国全方位推进5G研制，并发动5G技能研制实验

　　在IMT-2020（5G）推进组的安排下，中国公司、高校和科研机构全方位展开5G研制，在5G需要、技能及频谱范畴取得了一系列的研讨成果，有力地推进了全球5G技能、规范的展开。现在已完结5G愿景与需要研讨并获得全球广泛一致，在业界首先清晰5G技能道路及中心要害技能，并发布5G无线和网络技能架构。当时，5G规范化作业现已发动，中国于2016年1月正式全部发动5G技能研制实验，中国5G技能研制实验对外企开放，现在参加单位包含中国信息通讯研讨院、中国移动、中国联通、中国电信、日本都科摩、华为、中兴、大唐、爱立信、三星、诺基亚和上海贝尔、英特尔、高通、展讯、罗德施瓦茨、是德科技、星河亮点等国内外公司，涵盖运营商、设备制作公司、芯片、外表公司等工业链的各个环节。国内外公司一起参加，有利于推进5G要害技能规范一致构成，为5G工业链的构建奠定根底。

　　二、中国5G技能研制实验总体方针及作业计划

　　1、总体方针

　　中国5G技能研制实验的总体方针是经过5G实验，推进5G中心要害技能老练，推进5G技能研制；验证5G技能计划设计，开发满意ITU功用目标的5G技能概念样机，为5G商品研制奠定根底；构建全球化的5G联合实验渠道，推进全球一致的5G国际规范构成。

　　2、总体规划

　　根据ITU和3GPP断定的5G作业计划，联系全球首要公司的5G研制计划，中国5G实验分两步实施，榜首步为5G技能研制实验（2016年至2018年），首要方针是支撑5G国际规范研制，第二步为5G商品研制实验（2018年至2020年），首要方针是根据3GPP规范的榜首版本，展开5G预商用测验。当时首要面向5G技能研制实验展开作业，中国的5G技能研制实验总体规划为三个期间：

　　榜首期间（2016年1月-2016年9月）5G要害技能验证期间。

　　本期间首要方针是经过对5G单项要害技能样机的测验，评价5G候选要害技能功用，推进5G要害技能规范一致构成，此期间测验目标为业界干流公司研制的要害技能实验样机。

　　第二期间（2016年6月-2017年9月）5G技能计划验证期间。

　　本期间首要面向ITU断定的5G功用目标，根据不一样厂商提出的5G技能计划开发的5G概念样机展开测验，验证不一样厂商的5G技能计划功用，支撑国际规范拟定。本期间将拟定一致的设备规范和测验规范，运用第三方测验外表，在一致的实验环境下展开单基站功用测验。

　　第三期间（2017年6月-2018年10月）5G体系验证期间。

　　本期间的首要方针是经过多基站高低频混合组网，构建5G典型运用场景，展开5G体系的组网要害技能验证，评价5G体系在组网条件下的功用，一起，展开5G典型事务演示，为后续的5G试商用奠定根底。


图1 中国5G实验总体规划

　　三、中国5G技能研制实验发展

　　中国5G技能研制实验于2016年1月发动， 截止2016年9月15日，在推进组的安排下，国内外移动通讯设备制作商、运营商和科研机构通力协作，已顺畅完结了5G技能研制实验榜首期间测验作业。

　　1、5G无线要害技能测验发展

　　华为、大唐、中兴、爱立信、诺基亚/上海贝尔、三星、英特尔等共7家国内外公司完结了榜首期间测验作业，触及的无线要害技能包含大规划天线、新式多址、超密布组网、高频段通讯、新式多载波、领先编码调制和全双工等。经过榜首期间5G要害技能实验样机测验，进一步验证了5G要害技能功用，有用推进了中国5G要害技能的研制，推进了5G中心要害技能在业界规范一致的构成。

　　大规划天线阵列是进步5G体系频谱功率最有用的手段，MIMO技能在4G体系中现已得到了广泛运用，面临5G传输速率与体系容量方面的应战，天线数目的进一步添加将是5G技能首要的演进方向。根据华为、中兴、大唐大规划天线阵列的实验样机的功用测验成果，经过将天线端口数添加至64-128，比较于LTE-A，可完结3~4倍的频谱功率进步，联系新式多址、领先编码等要害技能，可满意ITU频谱功率目标3～5倍进步需要。面向商用的低成本大规划天线体系将是后续首要的研讨方向。

　　新式多址技能作为创新性的5G技能方向，经过将多个用户信息叠加在一样的时频资本上进行传输，在接纳端运用领先的接纳算法别离用户信息，不仅可成倍进步体系的接入容量，还可有用进步体系频谱功率。在实验中，经过对华为稀少编码多址接入（SCMA）、中兴多用户共享接入（MUSA）和大唐图样切割多址接入（PDMA）概念样机的功用测验，相对于现有LTE体系，新式多址技能可以将体系的上行用户接入容量进步至3倍，下行小区均匀吞吐量增益可达86%以上，但新式多址技能接纳机的复杂度较高，特别与大规划天线、高阶调制相联系的情况下，因而，低复杂度接纳机算法研讨将是后续的研讨要点。

　　高频段通讯作为将来5G首要的技能方向，在满意5G峰值速率和体系容量目标方面将起到首要的支撑作用，因而，遭到业界干流公司的广泛重视。经过对爱立信、华为、三星、中兴、诺基亚和上海贝尔等公司的高频段实验样机进行测验，开始验证了高频段技能计划支撑大带宽高速率数据传输的才能，一起，也验证了高频段非视距传输的功用。运用高频段大带宽可满意10～20Gbps的ITU峰值速率目标请求。

　　新式多载波技能经过滤波处理来下降带外泄露，可以更有用支撑根据不一样子带的异步传输。经过对华为、中兴、爱立信和上海贝尔新式多载波技能计划的测验，验证了新式多载波技能功用，相对于OFDM技能，新式多载波可以充分运用体系保护带宽进行数据传输，可获得更高的频谱运用功率，一起，面临5G不一样场景及事务需要，可将体系带宽划分为不一样子带，不一样子带选用不一样的技能计划进行异步传输，对体系功用不会产生影响。

　　领先编码调制技能测验首要验证了极化码的功用，极化码是一种新式编码方法，也是当时3GPP规范拟定中的一种候选编码技能计划，经过对华为极化码实验样机在静止和移动场景下的功用测验，对于短码长和长码长两种场景，在一样信道条件下，相对于Turbo码，可以获得0.3-0.6dB的误包率功用增益，一起，华为还测验了极化码与高频段通讯相联系，完结了20Gbps以上的数据传输速率，验证了极化码可有用支撑ITU所界说的三大运用场景。

　　全双工技能是一种新式的双工技能，经过高效的自搅扰消除计划，可以完结一起同频全双工收发，因而，全双工技能的中心是自搅扰消除，经过对华为全双工实验样机的测验，在20MHz带宽，2天线收发条件下，可以完结113dB的自搅扰消除才能。相对于半双工体系，选用全双工可以获得82.58%以上的吞吐量增益。可是，当时的全双工技能尚不老练，运用场景还比较有限，后续应当加强对自搅扰消除技能、多天线自搅扰消除以及芯片化和小型化方面的研讨作业。

　　超密布组网经过愈加密布的无线网络根底设施布置，可以获得更高的频谱复用功率，然后在部分热门区域完结百倍量级的体系容量进步，是满意2020年及将来移动数据流量需要的首要技能手段。经过对大唐超密布组网实验样机的测验，验证了超密布组网中的虚拟小区等要害技能在满意体系容量，进步用户体会速率等方面的优势，在100MHz带宽条件下，在掩盖面积300m2情况下，可完结体系吞吐量3.3Gbps，可等效完结流量密度约11Tbps/km2，可满意ITU流量密度目标请求。

　　2、网络要害技能测验发展

　　华为、中兴通讯、大唐、爱立信、诺基亚上海贝尔和英特尔六家公司完结了网络要害技能测验。触及的网络要害技能包含网络切片、移动边际核算、操控和承载别离、网络功用重构等。

　　网络切片技能，经过切片技能可以改动原有网络刚性管道模式。切片模板、切片生命周期办理、多切片接入、切片共享和切片运转保护方面等功用已根本老练，可以完结根据5G场景和需要灵敏构建不一样特性网络切片的才能；

　　操控和承载别离，比较与传统网络可完结操控功用和转发功用的完全别离，网络功用可以按需编列和重构，然后满意不一样场景差异化请求；

　　网络功用重构，5G网络设备可以根据虚拟化技能完结，硬件渠道选用通用x86效劳器，云办理体系根据开源技能。根据虚拟化技能的网络设备在核算功用和通讯功用上较专用硬件有必定下降，可是在资本运用功率上愈加灵敏和高效；

　　移动边际核算，5G网络中移动边际核算技能可以完结事务的本地路由、阻断、透传、限速、计费以及切换等功用，可以有用下降事务时延，进步视频类事务的用户体会。

　　3、5G技能研制实验第二期间测验计划

　　5G技能研制实验榜首期间测验已顺畅完毕，IMT-2020（5G）推进组已于2016年6月发动了第二期间测验规范的起草作业，计划10月份完结无线要害技能测验规范的拟定，2016年末前将发动第二期间无线技能测验作业，2017年中将发动第二期间网络技能测验作业。

　　5G技能研制实验第二期间测验将根据一致渠道、一致实验频率、一致的设备和测验规范展开，面向接连广域掩盖、热门高容量、低时延高牢靠和低功耗大衔接等5G典型场景，验证不一样厂商技能计划的功用和功用。而且，还将展开5G中心网增强和无线接入网要害技能计划测验。此外，还将要点推进体系、芯片和外表厂商协作展开多方对接测验，培养5G工业链。

　　四、展望

　　当时，5G规范化作业现已全部拉开序幕，各国活跃布置5G实验推进5G技能、规范及工业展开。中国于2016年1月全部发动5G技能研制实验，现在现已顺畅完结榜首期间测验作业，经过测验，验证了5G要害技能功用，有用推进了中国5G要害技能的研制，推进了5G中心要害技能在业界规范一致的构成。跟着5G技能研制实验第二期间测验作业的有序推进，中国将与国外干流安排、公司密切协作，泰科连接器，一起推进全球一致5G规范的构成。