導(dǎo)語(yǔ)：5G移動(dòng)通信技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

5g是面向2020年之后產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)將具有超高的頻譜利用率和超低的功耗，傳輸速率和資源利用率等較4G移動(dòng)通信提高一個(gè)量級(jí)，其無(wú)線覆蓋性能和用戶(hù)體驗(yàn)將得到顯著提升。5G技術(shù)與其他通信技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成的新一代移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)，將滿(mǎn)足未來(lái)10年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量增加1000倍的需求［1～5］。隨著5G移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，將提升海量傳感設(shè)備及機(jī)器與機(jī)器通信、高可靠低時(shí)延行業(yè)應(yīng)用的支撐能力，5G將構(gòu)成系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的指標(biāo)。未來(lái)5G系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)自感知智能化能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我調(diào)整，靈活應(yīng)對(duì)未來(lái)信息社會(huì)的快速變化。按照業(yè)界的共識(shí)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)5G主要應(yīng)用領(lǐng)域。5G典型場(chǎng)景涉及未來(lái)人們生活和工作等各種區(qū)域，特別是密集住宅區(qū)、辦公室、露天集會(huì)及交通等場(chǎng)景。這些應(yīng)用場(chǎng)景具有超高流量和連接數(shù)密度以及超高移動(dòng)性等特征，對(duì)未來(lái)5G能力構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

1世界發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2016年初，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP開(kāi)始了面向5G的標(biāo)準(zhǔn)化研究;2017年12月，凍結(jié)了第一個(gè)支持非獨(dú)立組網(wǎng)的5G標(biāo)準(zhǔn)，即3GPPR15版本。5G應(yīng)用包括增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量連接機(jī)器通信以及高可靠、低時(shí)延的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等3個(gè)典型場(chǎng)景，并規(guī)定了包括頻譜效率、時(shí)間延遲、連接密度和峰值速率等在內(nèi)的8個(gè)維度關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)需求［6～9］。按照目前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)可能入選5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)鍵技術(shù)包括:大規(guī)模天線矩陣、密集型網(wǎng)絡(luò)以及毫米波接入。另外，網(wǎng)絡(luò)虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，也是具有廣泛應(yīng)用前景的核心關(guān)鍵技術(shù)，在云計(jì)算平臺(tái)上，通過(guò)計(jì)算資源的調(diào)配與遷移，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)配置，滿(mǎn)足未來(lái)5G的應(yīng)用場(chǎng)景。5G成為各國(guó)信息技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)［10～15］。中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組、歐盟5GPPP、日本5GMF、韓國(guó)5G論壇、美洲5GAmericas等組織先后成立，推進(jìn)各國(guó)和地區(qū)的5G需求、技術(shù)和頻譜研究工作，各國(guó)和地區(qū)的5G相關(guān)組織相繼成立，推動(dòng)了5G產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)，中歐展開(kāi)5G項(xiàng)目合作，IEEE也開(kāi)始發(fā)力5G。2015年6月，國(guó)際電信聯(lián)盟ITU正式確定5G的時(shí)間表，針對(duì)5G發(fā)展愿景、應(yīng)用需求、候選頻段、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)等深入進(jìn)行了研討，達(dá)成了基本共識(shí)。世界無(wú)線電大會(huì)WRC15會(huì)議確定了可能用于5G的低頻段新頻率，并向WRC19推薦了高頻候選頻段。2015年底，3GPP啟動(dòng)了5G標(biāo)準(zhǔn)化工作，由華為公司提出的極化碼技術(shù)，入選5G增強(qiáng)寬帶移動(dòng)場(chǎng)景下的信道編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)2018年年中提出支持獨(dú)立組網(wǎng)的5GR15標(biāo)準(zhǔn)，并在隨后的升級(jí)技術(shù)版本中逐步完善。計(jì)劃2019年底完成R16版本。2016年7月，VerizonV5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)CC劃定相應(yīng)5G頻譜，美國(guó)政府向5G投入4億美元資金。2016年初，韓國(guó)KT和SKTelecom、日本NTTDoCoMo以及美國(guó)Verizon宣布共同組成了一個(gè)全球5G試驗(yàn)規(guī)范聯(lián)盟。Verizon于2016年7月宣布完成V5G無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的制定。同時(shí)，美國(guó)FCC全球首次劃定28GHz及以上約11GHz高頻段5G頻譜資源，美國(guó)政府宣布將投入4億美元支持5G技術(shù)研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，意欲在全球領(lǐng)先5G高頻段部署。2016年9月，日本運(yùn)營(yíng)商軟銀(SoftBank)和旗下的WirelessCityPlanning召開(kāi)新聞會(huì)，宣布啟動(dòng)面向下一代高速通信標(biāo)準(zhǔn)5G的項(xiàng)目，并在第一階段計(jì)劃商用可大幅擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量的低頻MassiveMIMO技術(shù)。東京城區(qū)4個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明通信速度平均可以提升約6．7倍，且其展示使用的MassiveMIMO相關(guān)基站的供應(yīng)商主要來(lái)自中國(guó)。2017年3月，歐盟公布了“5G行動(dòng)計(jì)劃”具體測(cè)試計(jì)劃，并開(kāi)始測(cè)試;2018年，開(kāi)始預(yù)商用測(cè)試;2020年，各成員國(guó)將至少選一個(gè)城市開(kāi)展5G服務(wù);到2025年，各成員國(guó)將在城區(qū)和主要交通沿線開(kāi)展5G服務(wù)。

2我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀與水平

在過(guò)去3個(gè)五年計(jì)劃中，我國(guó)在863計(jì)劃中相繼部署了3G、4G移動(dòng)通信重大項(xiàng)目，推動(dòng)了“新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)”重大專(zhuān)項(xiàng)的組織實(shí)施，由此極大地提高了我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)研發(fā)水平，促進(jìn)了我國(guó)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的跨越發(fā)展［16～18］。在無(wú)線組網(wǎng)新型構(gòu)架基礎(chǔ)技術(shù)等方面，做出了一系列包括如CRAN、DAS等在內(nèi)的、有重要國(guó)際影響的研究成果;我國(guó)提出的TD技術(shù)入選國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)通信市場(chǎng)份額和產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界前列。“新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)”重大專(zhuān)項(xiàng)開(kāi)展了5G總體框架與無(wú)線新技術(shù)的研究，為我國(guó)5G關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)行了布局。此外，973計(jì)劃也對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系創(chuàng)新研究進(jìn)行了部署。2013年初，在相關(guān)部門(mén)支持下，面向5G移動(dòng)通信研究與發(fā)展的IMT-2020推進(jìn)組正式成立，旨在統(tǒng)籌產(chǎn)學(xué)研用等多方力量，研究5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，形成5G移動(dòng)通信主要技術(shù)框架，為全面參與5G移動(dòng)通信技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定奠定了技術(shù)基礎(chǔ)［19～20］。2013年6月，863計(jì)劃部署了5G移動(dòng)通信系統(tǒng)先期研究一期重大項(xiàng)目［21］，其總體目標(biāo)是:面向2020年移動(dòng)通信應(yīng)用需求，研究5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系架構(gòu)、無(wú)線組網(wǎng)和傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開(kāi)發(fā)與利用等關(guān)鍵技術(shù)，完成原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開(kāi)展無(wú)線傳輸技術(shù)試驗(yàn)，支持業(yè)務(wù)總速率達(dá)10Gbps，空中接口頻譜效率和功率效率較4G提升10倍。主要研究任務(wù)包括:5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、5G無(wú)線傳輸、5G總體架構(gòu)以及5G評(píng)估與測(cè)試驗(yàn)證等。項(xiàng)目突破了高密度、高通量、超蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，解決了超微小區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同與干擾消除等問(wèn)題，將單位面積系統(tǒng)容量提高25倍左右;解決了大規(guī)模天線高維度信道建模與估計(jì)等問(wèn)題，將無(wú)線傳輸頻譜和功率效率提升一個(gè)量級(jí);開(kāi)展了高頻段等新型頻譜資源傳輸與組網(wǎng)技術(shù)研究，將移動(dòng)通信系統(tǒng)總的可用頻譜資源擴(kuò)展4倍左右。2016年，我國(guó)開(kāi)始了5G技術(shù)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。2016年9月，5G第一階段測(cè)試結(jié)果由中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組，包括華為、中興通訊、大唐電信、愛(ài)立信、諾基亞上海貝爾、英特爾和三星等廠商都參與了測(cè)試。第二階段的工作已于2017年底完成，主要開(kāi)展了面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，低時(shí)延、高可靠和低功耗無(wú)線空口以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案的研發(fā)和試驗(yàn)。2018年2月，華為在世界移動(dòng)通信大會(huì)上，了全球首款商用的、基于3GPPR15標(biāo)準(zhǔn)的5G芯片。2018年4月，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合中興通訊打通首個(gè)國(guó)內(nèi)5G電話［22］，測(cè)試采用的5G基站、核心網(wǎng)以及測(cè)試終端等全部基于3GPPR15版本。

3進(jìn)一步發(fā)展重點(diǎn)

5G移動(dòng)通信技術(shù)研究開(kāi)發(fā)已進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期。盡管ITU已經(jīng)明確了5G的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，并給出了5G的商用化進(jìn)程時(shí)間表，但5G發(fā)展仍然面臨較大的不確定性。首先，5G未來(lái)發(fā)展將沿著幾種完全不同的技術(shù)路線發(fā)展演進(jìn)，其中高頻段發(fā)展路線尚不清晰。其次，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)需滿(mǎn)足多個(gè)維度的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，以適應(yīng)高速移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物與物互聯(lián)以及高可靠、低時(shí)延的應(yīng)用需求，目前尚不存在完全滿(mǎn)足上述指標(biāo)和應(yīng)用需求且較為成熟的技術(shù)方案，5G技術(shù)發(fā)展與演進(jìn)可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)“循序漸進(jìn)、逐步到位”的發(fā)展進(jìn)程。“新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)”科技重大專(zhuān)項(xiàng)，已將5G列入“十三五”重點(diǎn)發(fā)展任務(wù)，擬通過(guò)“十三五”的組織實(shí)施，使我國(guó)5G的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化走在世界前列。我國(guó)5G移動(dòng)通信研發(fā)已經(jīng)具備了較為雄厚的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然存在明顯的技術(shù)短板，需要圍繞國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)施統(tǒng)籌布局5G系統(tǒng)研發(fā)，并在“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃相關(guān)科技重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中，重點(diǎn)部署5G以及后5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研發(fā)，以增強(qiáng)我國(guó)應(yīng)對(duì)5G技術(shù)未來(lái)發(fā)展不確定性的能力，具體如下:(1)強(qiáng)化毫米波及太赫茲等新型頻譜資源開(kāi)發(fā)利用、基礎(chǔ)技術(shù)及關(guān)鍵器件的研發(fā)。我國(guó)在這一領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，尚未系統(tǒng)地掌握這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵器件，勢(shì)必影響到我國(guó)5G移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。目前我國(guó)已初步掌握了單通道毫米波與太赫茲系統(tǒng)與器件技術(shù)，未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)攻克天線及射頻通道數(shù)達(dá)到數(shù)百至數(shù)千時(shí)的系統(tǒng)與終端設(shè)計(jì)技術(shù)、混合構(gòu)架波束成形集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、一體化天線與射頻封裝技術(shù)、設(shè)計(jì)與加工工藝等關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)毫米波與太赫茲頻段的有效利用，開(kāi)展基礎(chǔ)理論和方法研究。(2)強(qiáng)化開(kāi)放構(gòu)架移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。我國(guó)從事5G研發(fā)的核心企業(yè)主要來(lái)自傳統(tǒng)電信領(lǐng)域的設(shè)備制造企業(yè)和運(yùn)營(yíng)企業(yè)，尚不完全適應(yīng)未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)不斷由封閉走向開(kāi)放的發(fā)展進(jìn)程。應(yīng)借鑒美國(guó)NSF的5G發(fā)展思路，加強(qiáng)5G開(kāi)放性新構(gòu)架的研究，構(gòu)建規(guī)模性、開(kāi)放性、可重構(gòu)的公共試驗(yàn)平臺(tái)，鼓勵(lì)新技術(shù)在開(kāi)放環(huán)境下快速發(fā)展。(3)強(qiáng)化無(wú)線通信技術(shù)與高速光通信、先進(jìn)計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度交叉融合研究。無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展已逐步趨于性能極限，未來(lái)發(fā)展正呈現(xiàn)高速光互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、新型微電子與光電子器件、大規(guī)模射頻與天線技術(shù)密切結(jié)合與相互融合的特征，以應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)爆炸式增長(zhǎng)與多樣性發(fā)展的應(yīng)用需求。應(yīng)破除傳統(tǒng)學(xué)科條塊分割的限制，以系統(tǒng)應(yīng)用為牽引，強(qiáng)化學(xué)科交叉融合研究。

4對(duì)策與建議

(1)堅(jiān)持5G唯一標(biāo)準(zhǔn)。支持3GPP作為5G唯一標(biāo)準(zhǔn)。借鑒4G成功經(jīng)驗(yàn)，以“開(kāi)放、融合”的心態(tài)參與全球競(jìng)爭(zhēng)與合作，在標(biāo)準(zhǔn)化制定中盡可能達(dá)成一致意見(jiàn)。提升中國(guó)在3GPPNR標(biāo)準(zhǔn)化中的貢獻(xiàn)度，支持5G標(biāo)準(zhǔn)化中知識(shí)產(chǎn)權(quán)各方均衡。(2)明確5G高頻頻譜規(guī)劃。加快高頻段布局和規(guī)劃，推動(dòng)中國(guó)與全球盡可能一致的高頻段劃分，促進(jìn)中國(guó)政府高頻段發(fā)展的產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)，加快高頻段試驗(yàn)試點(diǎn)，降低V5G等高頻段標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)壓力。(3)加快5G低頻段產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。盡早5G預(yù)商用頻段和開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，推動(dòng)與其他國(guó)家協(xié)調(diào)一致，規(guī)劃更多6GHz以下頻率用于5G，保證低頻段網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的優(yōu)先級(jí)，促進(jìn)低頻段5G產(chǎn)業(yè)盡快成熟壯大。(4)彌補(bǔ)5G技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)。針對(duì)高頻段器件、芯片以及相關(guān)測(cè)試測(cè)量等薄弱領(lǐng)域開(kāi)展攻關(guān)，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金，盡快培育高頻段產(chǎn)業(yè)能力。(5)加強(qiáng)5G跨界融合。鼓勵(lì)和協(xié)調(diào)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界以及更多垂直行業(yè)盡早參與研發(fā)規(guī)劃，使5G的研發(fā)能與“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國(guó)制造2025”有機(jī)銜接。(6)加強(qiáng)管理協(xié)調(diào)。借鑒美國(guó)開(kāi)放性5G的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，改革國(guó)家項(xiàng)目管理，引入第三方管理模式。

作者:傅耀威 徐 泓 楊國(guó)威 孟憲佳 宋 陽(yáng) 單位:科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)中心