5G空口技术成革命点2020年将落地

中国电信广州研究院 | 朱红梅

5G空口技术成革命点2020年将落地

中国电信广州研究院 | 朱红梅

5G毕竟是移动通信技术，它的革命点在于空口技术，只有空口技术效率提高，才能实实在在提高频谱效率，否则将只是各种技术融合的大杂烩。

5G看似遥不可及却又时刻出现在科技头条，它已经进入了我们的生活。说遥不可及，是因为4G才刚刚开始，怎么可能那么快就更新换代到5G？然而我国从2G的跟随、3G的参与、4G的突破到5G抢占制高点，显而易见，移动通信的更新换代已上升到国家战略层面，5G正在加速前行。

万物互联时代将开启

当前我们已处于移动互联网盛宴之中，几乎每个人都拥有手机、平板电脑，部分人还拥有手环、智能手表等可穿戴设备。此外“工业4.0”已经提出工业自动化，机器人办公已经应用在很多领域。由此可见，人与物、物与物之间的连接正成为未来发展的重要方向，未来智能家居、工业控制、农业控制、医疗、教育、交通、金融、环境监测、车联网、物流跟踪等行业都将成为连接的载体。

当前的移动通信网络是基于“人”设计的，并没有考虑到无穷无尽的“物”，现在的网络显然不能承载万物互联的连接量。此外，当前的网上娱乐、网上购物、网上办事等应用千姿百态，O2O已经一体化，网络已经成为生活的必需品。尽管运营商在大规模建设网络，但还是出现人均网络资源匮乏、网络速率不如人意的问题，因此网络必需进一步提速，同时辅以各种应用服务，构筑一个“信息随心至，万物触手及”的5G生态系统。

5G除了在传统的频谱效率、峰值速率、移动性等能力上有所突破外，最重要是契合移动互联网发展的流量密度，在用户体验速率、用户连接数密度等方面有所突破，只有这样，才能满足未来超千倍的业务量增长，满足物联网、工业互联网等的发展要求，实现5G的宏伟蓝图，如图1所示。

5G将呈现高低频谱混用

移动通信从2G/3G发展到4G，从全球来看，可用频谱资源已经趋于分散，那么发展到5G，作为移动通信赖以生存的频谱资源又成为当前的焦点。如果没有频谱资源，一切都将是空谈，频谱资源在一定程度上决定了5G技术的成败。

图2 5G将使用的频谱资源分布图

图3 非正交多址接入

图4 带内全双工技术

国际电联将在2015年11月召开国际无线电大会(WRC-15)，为5G业务争取新的频谱。我国面向2020年还存在500MHz以上的频率缺口，需要在WRC-15大会上积极争取，同时面向5G大流量、高密度需要有300MHz以上连续频谱的支持，我国最好能够在4GHz～6GHz频段内寻找到适合的频谱，同时在6GHz以上的频段积极开展频率规划研究工作。目前我国拟向ITU提出新的适合频率（已划分687MHz）：1427～1525MHz、3300～3400MHz、4400～4500MHz和4800～4990MHz，同时辅以2G/3G的零散频段，以及非授权频段等，如图2所示。总之，5G将是一个高频、低频混用的技术体系。

5G革命点在空口技术

IMT-2020（5G）推进组明确的技术要求有用户体验速率达1～10Gbit/s（非理论速率）、1ms级的端到端时延、1000倍带宽（每单位区域）、10～100倍设备连接数量、99.999%有效性（用户感知）、100%覆盖（用户感知）、减少90%网络能耗、低能耗机对机通信设备电池寿命可达10年等。

单看这些要求，我们不禁感叹要求如此之高，5G本来就是使用高频段，但还要保证网络100%覆盖、速率高、时延小。因此目前可以预见：SDN/NFV、云RAN和射频拉远（RRH）、网络致密化（多层组网）/ Hetnet’s、增强型语音/视频、新的编码技术、增强型M2M、上下行高阶调制技术、动态频谱分配/共享技术、CDN等技术都将应用到5G中。

总之你现在可以想象到的技术几乎都会应用到5G中。但是5G毕竟是移动通信技术，它的革命点在于空口技术，只有空口技术效率提高，才是实实在在提高频谱效率，否则将只是各种技术融合的大杂烩。

目前5G讨论较多的关键技术有：毫米波（超高频使用）、超宽带频谱、非正交多址接入（同时同频全双工）/滤波器组多载波技术、带内全双工技术、干扰自消除技术（无需人工排查）、3D MIMO及beamforming/大规模天线技术、认知无线电频谱检测技术、无边界小区/超小小区和超密度网络、多载波聚合/多流聚合等。下面图3～图5部分技术示意图可加深理解。

当然5G发展还处于需求征集、技术探索阶段，特别是空口技术还存在很多不确定性，我们还需拭目以待。

5G标准即将落地

5G标准研究工作如火如荼，ITU早已启动了5G需求远景规划，负责落地的3GPP也在于2014年12月举行的会议上启动了5G的立项预研工作。5G目前还处于需求征集阶段，各国也开展了相关研究，预计在2020年左右将开始试验。

图5 大规模天线