我國5G技術(shù)研發(fā)試驗評估各項關(guān)鍵技術(shù)

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗的總體目標是通過(guò)5G試驗，促進(jìn)5G核心關(guān)鍵技術(shù)成熟，推動(dòng)5G技術(shù)研發(fā);驗證5G技術(shù)方案設計，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足IT U性能指標的5G技術(shù)概念樣機，為5G產(chǎn)品 研發(fā)奠定基礎;構建全球化的5G聯(lián)合試驗平臺，促進(jìn)全球統一的5G國際標準 形成。

　　在IMT-2020(5G)推進(jìn)組的組織下，我國企業(yè) 、高校和科研機構全方位開(kāi)展5G研發(fā)，在5G需求、技術(shù)及頻譜領(lǐng)域取得了一系列的研究成果，有力地推動(dòng)了全球5G技術(shù)、標準的發(fā)展。目前已完成5G愿景與需求研究并獲得全球廣泛共識，在業(yè)界率先明確5G技術(shù)路線(xiàn)及核心關(guān)鍵技術(shù)，并發(fā)布5G無(wú)線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)架構。當前，5G標準化工 作已經(jīng)啟動(dòng)，我國于2016年1月正式全面啟動(dòng)5G技術(shù)研發(fā)試驗，我國5G技術(shù)研發(fā)試驗對外企開(kāi)放，目前參加單位包括中國信息通信 研究院、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信、日本都科摩、華為、中興、大唐、愛(ài)立信、三星、諾基亞和上海貝爾、英特爾、高通、展訊、羅德施瓦茨、是德科技、星河亮點(diǎn)等國內外企業(yè)，涵蓋運營(yíng)商、設備制造企業(yè)、芯片和儀表企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節。國內外企業(yè)共同參與，有利于推動(dòng)5G關(guān)鍵技術(shù)標準共識達成，為5G產(chǎn)業(yè)鏈的構建奠定基礎。

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗總體目標及工作計劃

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗的總體目標是通過(guò)5G試驗，促進(jìn)5G核心關(guān)鍵技術(shù)成熟，推動(dòng)5G技術(shù)研發(fā);驗證5G技術(shù)方案設計，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足ITU性能指標的5G技術(shù)概念樣機，為5G產(chǎn)品研發(fā)奠定基礎;構建全球化的5G聯(lián)合試驗平臺，促進(jìn)全球統一的5G國際標準形成。

　　基于ITU和3GPP確定的5G工作計劃，結合全球主要企業(yè)的5G研發(fā)計劃，我國5G試驗分兩步實(shí)施，第一步為5G技術(shù)研發(fā)試驗(2016年～2018年)，主要目標是支撐5G國際標準研制，第二步為5G產(chǎn)品研發(fā)試驗(2018年至2020年)，主要目標是基于3GPP標準的第一版本，開(kāi)展5G預商用測試。當前主要面向5G技術(shù)研發(fā)試驗開(kāi)展工作，我國的5G技術(shù)研發(fā)試驗總體規劃為三個(gè)階段：

　　第一階段（2016年1月～2016年9月）5G關(guān)鍵技術(shù)驗證階段

　　本階段主要目標是通過(guò)對5G單項關(guān)鍵技術(shù)樣機的測試，評估5G候選關(guān)鍵技術(shù)性能，推動(dòng)5G關(guān)鍵技術(shù)標準共識達成，此階段測試對象為業(yè)界主流企業(yè)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)試驗樣機。

　　第二階段（2016年6月～2017年9月）5G技術(shù)方案驗證階段

　　本階段主要面向ITU確定的5G性能指標，基于不同廠(chǎng)商提出的5G技術(shù)方案開(kāi)發(fā)的5G概念樣機開(kāi)展測試，驗證不同廠(chǎng)商的5G技術(shù)方案性能，支撐國際標準制定。本階段將制定統一的設備規范和測試規范，利用第三方測試儀表，在統一的試驗環(huán)境 下開(kāi)展單基站性能測試。

　　第三階段（2017年6月～2018年10月）5G系統驗證階段

　　本階段的主要目標是通過(guò)多基站高低頻混合組網(wǎng)，構建5G典型應用場(chǎng)景，開(kāi)展5G系統的組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)驗證，評估5G系統在組網(wǎng)條件下的性能，同時(shí)，開(kāi)展5G典型業(yè)務(wù)演示，為后續的5G試商用奠定基礎。

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗進(jìn)展

　　我國5G技術(shù)研發(fā)試驗于2016年1月啟動(dòng)，截至2016年9月15日，在推進(jìn)組的組織下，國內外移動(dòng)通信設備制造商、運營(yíng)商和科研機構通力合作，已順利完成了5G技術(shù)研發(fā)試驗第一階段測試工作。

　　一、5G無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)測試進(jìn)展

　　華為、大唐、中興、愛(ài)立信、諾基亞/上海貝爾、三星、英特爾等共7家國內外企業(yè)完成了第一階段測試工作，涉及的無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)包括大規模天線(xiàn)、新型多址、超密集組網(wǎng)、高頻段通信、新型多載波、先進(jìn)編碼調制和全雙工等。

　　大規模天線(xiàn)陣列是提升5G系統頻譜效率最有效的手段，MIMO技術(shù)在4G系統中已經(jīng)得到了廣泛應用，面對5G傳輸速率與系統容量方面的挑戰，天線(xiàn)數目的進(jìn)一步增加將是5G技術(shù)重要的演進(jìn)方向?；谌A為、中興、大唐大規模天線(xiàn)陣列的試驗樣機的性能測試結果，通過(guò)將天線(xiàn)端口數增加至64～128，相比于LTE-A，可實(shí)現3～4倍的頻譜效率提升，結合新型多址、先進(jìn)編碼等關(guān)鍵技術(shù)，可滿(mǎn)足ITU頻譜效率指標3～5倍提升需求。面向商用的低成本大規模天線(xiàn)系統將是后續重要的研究方向。

　　新型多址技術(shù)作為創(chuàng )新性的5G技術(shù)方向，通過(guò)將多個(gè)用戶(hù)信息疊加在相同的時(shí)頻資源上進(jìn)行傳輸，在接收端利用先進(jìn)的接收算法分離用戶(hù)信息，不僅可成倍提升系統的接入容量，還可有效提升系統頻譜效率。在試驗中，通過(guò)對華為稀疏編碼多址接入(SCMA)、中興多用戶(hù)共享接入(MUSA)和大唐圖樣分割多址接入(PDMA)概念樣機的性能測試，相對于現有LTE系統，新型多址技術(shù)可以將系統的上行用戶(hù)接入容量提升至3倍，下行小區平均吞吐量增益可達86%以上，但新型多址技術(shù)接收機的復雜度較高，尤其與大規模天線(xiàn)、高階調制相結合的情況下，因此，低復雜度接收機算法研究將是后續的研究重點(diǎn)。

　　高頻段通信作為未來(lái)5G重要的技術(shù)方向，在滿(mǎn)足5G峰值速率和系統容量指標方面將起到重要的支撐作用，因此，受到業(yè)界主流企業(yè)的廣泛關(guān)注。通過(guò)對愛(ài)立信、華為、三星、中興、諾基亞和上海貝爾等公司 的高頻段試驗樣機進(jìn)行測試，初步驗證了高頻段技術(shù)方案支持大帶寬高速率數據傳輸的能力，同時(shí)，也驗證了高頻段非視距傳輸的性能。利用高頻段大帶寬可滿(mǎn)足10～20Gbps的ITU峰值速率指標要求。

　　新型多載波技術(shù)通過(guò)濾波處理來(lái)降低帶外泄露，可以更有效支持基于不同子帶的異步傳輸。通過(guò)對華為、中興、愛(ài)立信和上海貝爾新型多載波技術(shù)方案的測試，驗證了新型多載波技術(shù)性能，相對于OFDM技術(shù)，新型多載波可以充分利用系統保護帶寬進(jìn)行數據傳輸，可獲得更高的頻譜使用效率，同時(shí)，面對5G不同場(chǎng)景及業(yè)務(wù)需求，可將系統帶寬劃分為不同子帶，不同子帶采用不同的技術(shù)方案進(jìn)行異步傳輸，對系統性能不會(huì )產(chǎn)生影響。

　　先進(jìn)編碼調制技術(shù)測試主要驗證了極化碼的性能，極化碼是一種新型編碼方式，也是當前3GPP標準制定中的一種候選編碼技術(shù)方案，通過(guò)對華為極化碼試驗樣機在靜止和移動(dòng)場(chǎng)景下的性能測試，針對短碼長(cháng)和長(cháng)碼長(cháng)兩種場(chǎng)景，在相同信道條件下，相對于Turbo碼，可以獲得0.3～0.6dB的誤包率性能增益，同時(shí)，華為還測試了極化碼與高頻段通信相結合，實(shí)現了20Gbps以上的數據傳輸速率，驗證了極化碼可有效支持ITU所定義的三大應用場(chǎng)景。

　　全雙工技術(shù)是一種新型的雙工技術(shù)，通過(guò)高效的自干擾消除方案，可以實(shí)現同時(shí)同頻全雙工收發(fā)，因此，全雙工技術(shù)的核心是自干擾消除，通過(guò)對華為全雙工實(shí)驗樣機的測試，在20MHz帶寬，2天線(xiàn)收發(fā)條件下，可以實(shí)現113dB的自干擾消除能力。

　　超密集組網(wǎng)通過(guò)更加密集的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )基礎設施部署，可以獲得更高的頻譜復用效率，從而在局部熱點(diǎn)區域實(shí)現百倍量級的系統容量提升，是滿(mǎn)足2020年及未來(lái)移動(dòng)數據流量需求的主要技術(shù)手段。通過(guò)對大唐超密集組網(wǎng)試驗樣機的測試，驗證了超密集組網(wǎng)中的虛擬小區等關(guān)鍵技術(shù)在滿(mǎn)足系統容量，提升用戶(hù)體驗速率等方面的優(yōu)勢，在100MHz帶寬條件下，在覆蓋面積300m2情況下，可實(shí)現系統吞吐量3.3Gbps，可等效實(shí)現流量密度約11Tbps/km2，可滿(mǎn)足ITU流量密度指標要求。

　　二、網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)測試進(jìn)展

　　華為、中興通訊、大唐、愛(ài)立信、諾基亞/上海貝爾和英特爾六家公司完成了網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)測試。涉及的網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò )切片、移動(dòng)邊緣計算、控制和承載分離、網(wǎng)絡(luò )功能重構等。

　　網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)，通過(guò)切片技術(shù)能夠改變原有網(wǎng)絡(luò )剛性管道模式。切片模板、切片生命周期管理、多切片接入、切片共享和切片運行維護方面等功能已基本成熟，能夠實(shí)現基于5G場(chǎng)景和需求靈活構建不同特性網(wǎng)絡(luò )切片的能力。

　　控制和承載分離，相比與傳統網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現控制功能和轉發(fā)功能的完全分離，網(wǎng)絡(luò )功能可以按需編排和重構，從而滿(mǎn)足不同場(chǎng)景差異化要求。

　　網(wǎng)絡(luò )功能重構，5G網(wǎng)絡(luò )設備能夠基于虛擬化技術(shù)實(shí)現，硬件平臺采用通用x86服務(wù)器，云管理系統基于開(kāi)源技術(shù)?；谔摂M化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )設備在計算性能和通信性能上較專(zhuān)用硬件有一定下降，但是在資源利用效率上更加靈活和高效。

　　移動(dòng)邊緣計算，5G網(wǎng)絡(luò )中移動(dòng)邊緣計算技術(shù)能夠實(shí)現業(yè)務(wù)的本地路由、阻斷、透傳、限速、計費以及切換等功能，可以有效降低業(yè)務(wù)時(shí)延，提高視頻類(lèi)業(yè)務(wù)的用戶(hù)體驗。

　　三、5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試計劃

　　5G技術(shù)研發(fā)試驗第一階段測試已順利結束，IMT-2020(5G)推動(dòng)組已于2016年6月啟動(dòng)了第二階段測試規范的起草工作，計劃10月份完成無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)測試規范的制定，2016年年底前將啟動(dòng)第二階段無(wú)線(xiàn)技術(shù)測試工作，2017年年中將啟動(dòng)第二階段網(wǎng)絡(luò )技術(shù)測試工作。

　　5G技術(shù)研發(fā)試驗第二階段測試將基于統一平臺、統一試驗頻率、統一的設備和測試規范開(kāi)展，面向連續廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠和低功耗大連接等5G典型場(chǎng)景，驗證不同廠(chǎng)商技術(shù)方案的功能和性能。并且，還將開(kāi)展5G核心網(wǎng)增強和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)方案測試。此外，還將重點(diǎn)推動(dòng)系統、芯片和儀表廠(chǎng)商合作開(kāi)展多方對接測試，培育5G產(chǎn)業(yè)鏈。