在國內，華為、中興、愛立信、諾基亞和上海貝爾、大唐
、英特爾等公司均參與了2016年的5G技術研發試驗第一階段測試。為盡早實現5G商用，在2017年，運營商、設備商，及相關產業鏈應結合5G研發試驗第一階段測試結果

，對5G關鍵技術進行突破。

 

 

 

大規模多天線技術（Massive MIMO）被認為是5G的關鍵技術之一，是唯一可以十倍、百倍提升係統容量的無線技術。相比於以前的單一天線及4G廣泛使用的4/8天線係統，大規模多天線技術能夠通過不同的維度（空域、時域
、頻域、極化域等）提升頻譜利用效率和能量利用效率；多維天線陣列可以自適應地調整各個天線陣子的相位和功率，顯著提高MIMO係統的空間分辨率；多(duo)天(tian)線(xian)陣(zhen)子(zi)的(de)動(dong)態(tai)組(zu)合(he)，天(tian)然(ran)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)波(bo)束(shu)賦(fu)形(xing)技(ji)術(shu)
，從(cong)而(er)讓(rang)能(neng)量(liang)較(jiao)小(xiao)的(de)波(bo)束(shu)集(ji)中(zhong)在(zai)一(yi)塊(kuai)小(xiao)型(xing)區(qu)域(yu)，將(jiang)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)集(ji)中(zhong)於(yu)特(te)定(ding)方(fang)向(xiang)和(he)特(te)定(ding)用(yong)戶(hu)群(qun)
，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)小(xiao)區(qu)內(nei)自(zi)幹(gan)擾(rao)、鄰區幹擾等，提高用戶信號載幹比。

 

結合5G技術試驗的測試過程及結果
，大規模多天線技術的以下關鍵問題仍需要進一步地研究：

 

1）xindaogujijijianmo。tianxianzhenzidedongtaizuhejifenpeiheyonghuzhongduandeyidongxing，daozhichuantongdefasheduanweizhigudingdexindaogujihejianmofangshibuzaishiyong。duogeyonghuzaidiliweizhidesuijifenbujiangxianzhuyingxiangtianxianzhenzidefenpei，jizhanxuyaoyilaixindaodeyidongxinghenengliangzaikongjiandelianxuxingjinkuaizuochuzuiyouhuozhejiaoyoudexindaoguji。xindaonengliangzaikongjiandefenbubujunyun、不同的散射體和反射體的回波隻對不同的天線陣子可見
，意味著信道的相關性將難以預測，衰落將呈現非靜態特征。

 

2）daopinwuran
，shangxingxindaogujirongyibeixianglinxiaoqudefeizhengjiaoxulieganrao
，jiyushouwurandexindaogujidexiaxinglianluboshufuxingjianghuiduishiyongtongyigedaopinxuliedezhongduanzaochengchixudedingxiangganrao，congerjiangdixitongrongliang。

 

3）FDD係統的部署。FDD係統發展Massive MIMO
，需要考慮信道估計的優化算法、CSI反饋增強及幹擾控製、降低反饋占用的資源量的一係列尚未得到解決的問題。

 

4）商業化的部署與成本控製。由於5Gjizhantianxianshumujiangjidazengchang，daguimotianxianxitonghuixuyaoshiyongdaliangdetianxianzhenzi，gongyeshengchanshibiranyouyangedechengbenkongzhiyaoqiu
，fanguolaixuyaozaililunshangjiejuebutongchangjingxiazuiyoudetianxianshuliangzheyiketi。daguimoduotianxianxitongdesheji、製造、工程、安裝、人力等成本均需有進一步的減少，才能在商業化部署中不受製約。

 

 

3GPP RAN1在2016年中的會議已決定：eMBB場景的多址接入方式應基於正交的多址方式，非正交的多址技術隻限於mMTC的上行場景。這就意味著
，eMBB的多址技術將更可能采用DFT-S-FDMA和OFDMA.而華為SCMA、中興MUSA和大唐的PDMA等將在2017年競爭mMTC的上行多址方案。

 

SCMA
、MUSA、PDMA和NOMA等非正交多址方案均依賴於SIC技術，該技術雖然有良好的信號檢測性能，但如果要應用在5G係統中，仍需要解決：

 

1）5G的大連接數需求迫使人們設計更複雜SIC接收機，這就要求係統在可接受的功耗水平內裝配更強的信號處理能力的芯片

；

 

2）功率域
、空域、編碼域單獨或聯合地編碼傳輸，要求SIC技術具有不斷地對用戶的特征進行排序的強大能力；

 

3）多級處理過程中，SIC技術有可能會帶來較大的處理時延，必須通過優化算法來降低負麵影響。

 

此外，各個候選的多址接入技術也都具有一定的技術局限。以SCMA為例
，仍存在的問題主要有：

 

1）代價合理的碼本設計；

 

2）低複雜度的接收及SIC算法
；

 

3）係統處理速率和鏈路預算的優化；

 

4）大量用戶在短時間接入時，SCMA會帶來峰值平均功率比過高問題。

 

目前，一共有15種(zhong)非(fei)正(zheng)交(jiao)多(duo)址(zhi)技(ji)術(shu)的(de)候(hou)選(xuan)方(fang)案(an)在(zai)競(jing)爭(zheng)，如(ru)果(guo)中(zhong)國(guo)的(de)三(san)種(zhong)方(fang)案(an)想(xiang)獲(huo)得(de)成(cheng)功(gong)，仍(reng)需(xu)盡(jin)快(kuai)解(jie)決(jue)各(ge)自(zi)候(hou)選(xuan)方(fang)案(an)中(zhong)潛(qian)在(zai)的(de)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)，才(cai)能(neng)增(zeng)大(da)中(zhong)選(xuan)的(de)可(ke)能(neng)。

 

 

未來5G係統將麵向6GHz以下和6GHz以上全頻段布局，以綜合滿足網絡對容量、覆蓋
、性能等方麵的要求。目前，6GHz以下的低頻段擁擠不堪
，6GHz以上的高頻段研發不足
，這是對未來海量的5G頻譜需求最大的挑戰：

 

1）高頻段頻譜信道具有很多新的特征，比如高路損、高散射和對動態環境敏感等，需要理論界進一步的研究。

 

2）元器件成本高昂
，對RF功能組件的成本控製不利
，也對移動終端提出了新的要求。

 

3）最重要的是，需要全球統一劃定可以使用的高頻段


，識別出6GHz—100GHz當中的最佳頻譜。所謂的“最佳”，就是不僅具備優秀物理特性
，還得適合國際間的協調
，同時也要照顧到目前軍隊

、衛星通信及其他行業的實際使用情況。可以預見到，全球統一的高頻段頻譜的劃定也必然是一場不見硝煙的技術戰爭。

 

 

5G新空口多載波技術將全麵滿足移動互聯網和物聯網的業務需求。選擇新的波形類型時有許多因素要考慮，包括頻譜效率、時延
、計算複雜性
、能量效率

、相鄰信道共存性能和實施成本。截至目前，業內呼聲最高的3個候選技術是：F-OFDM
、FB-OFDM和UF-OFDM.這三種多載波技術的共同點是：均采用了濾波器機ji製zhi
，具ju有you較jiao低di的de帶dai外wai泄xie露lu，可ke以yi減jian少shao保bao護hu帶dai開kai銷xiao。子zi帶dai間jian能neng量liang隔ge離li，不bu再zai需xu要yao嚴yan格ge的de時shi間jian同tong步bu
，有you益yi於yu減jian少shao同tong步bu信xin令ling開kai銷xiao。但dan良liang好hao的de濾lv波bo器qi設she計ji及ji濾lv波bo器qi輸shu入ru參can數shu是shi三san種zhong技ji術shu的de實shi現xian關guan鍵jian。最zui優you的de濾lv波bo器qi設she計ji，要yao求qiu是shi帶dai內nei近jin似si平ping坦tan並bing且qie帶dai外wai陡dou降jiang，濾lv波bo器qi所suo帶dai來lai的de信xin噪zao比bi和he誤wu包bao率lv損sun失shi可ke忽hu略lve，而er陡dou降jiang的de帶dai外wai泄xie露lu也ye可ke以yi大da幅fu降jiang低di保bao護hu帶dai的de開kai銷xiao。此ci外wai，還hai需xu要yao考kao慮lv實shi現xian複fu雜za度du、算法複雜度等約束條件。

 

FB-OFDM原理方案中所使用的濾波器組是以每個子載波為粒度的。通過優化的原型濾波器設計，FB-OFDM可以極大地抑製信號的旁瓣，而且與UF-OFDM類似，FB-OFDM也通過去掉CP的方式來降低開銷。UF-OFDM和F-OFDM方案中的濾波器組都是以一個子帶為粒度的。兩者主要差別是：

 

一方麵
，UF-OFDM使用的濾波器階數較短，F-OFDM需要使用較長的濾波器階數；

 

另一方麵，UF-OFDM不需要使用CP，而考慮到後向兼容的問題F-OFDM仍然需要CP，其信號處理流程與傳統的OFDM基本相同。FB-OFDM旁瓣水平低，降低了對同步的嚴格要求，但是濾波器的衝激響應長度很長，所以FB-OFDM的幀較長，不適用於短包類通信業務。UF-OFDM是對一組連續的子載波進行濾波處理，可以使用較短濾波器長度
，支持短包類業務，但UF-OFDM沒有CP，因此對需要鬆散時間同步以節約能源的應用場景不適合。

 

 

3GPP RAN1在2016年10月裏斯本會議和11月裏諾會議中已形成如下決議：

 

1）eMBB場景的上行和下行數據信道均采用flexible LDPC編碼方案；

 

2）eMBB場景的上行控製信道采用Polar編碼方案
；

 

3）eMBB場景的下行控製信道傾向於采用Polar編碼方案而不是TBCC（咬尾卷積碼）方案，但仍需在以後會議中確認；

 

4）uRLLC和mMTC場景的數據信道和控製信道的編碼方案需要進一步研究。

 

Turbo Code 2.0、LDPC、Polar編碼方案各有千秋，在編碼效率上均可以接近或“達到”香農容量
，並且有著低的編碼和譯碼複雜度，對芯片的性能要求和功耗都不高。但由於LDPC和Polar編碼更適應5G的高速率，低時延、大容量數據傳輸及多種場景的要求，事實上Turbo編碼方案已經退出了競爭。在2017年
，uRLLC和mMTC場景的數據信道和控製信道的編碼方案將是LDPC和Polar編碼方案的雙雄競爭，從技術角度而言，LDPC和Polar編碼方案難分伯仲。究竟在哪種場景、哪種信道選擇哪種編碼方案
，市場、專利、產業鏈成熟度等恐怕是更重要的砝碼。這裏需要提到的是，LDPC碼由於提出時間最早
，其相關的專利已紛紛到期或接近到期，而Polar碼最為年輕，專利年限相對較長。此外，LDPC已經在眾多領域得到了廣泛應用

，產業成熟度非常高，而Polar碼由於年限較短
，暫時還沒有明確的技術標準
，也談不上有多少應用。由此而看，Polar碼如果想應用在uRLLC和mMTC場景中，難度較大。

 

 

全雙工技術可以使通信終端設備能夠在同一時間同一頻段發送和接收信號，理論上
，比傳統的TDD或FDDmoshinengtigaoyibeidepinpuxiaolv
，tongshihainengyouxiaojiangdiduandaoduandechuanshushiyanhejianxiaoxinlingkaixiao。quanshuanggongjishudehexinwentishiruheyouxiaodiyizhihexiaochuqiangliedeziganrao。

 

5G第(di)一(yi)階(jie)段(duan)測(ce)試(shi)實(shi)驗(yan)室(shi)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)是(shi)少(shao)天(tian)線(xian)和(he)小(xiao)帶(dai)寬(kuan)

，且(qie)實(shi)驗(yan)室(shi)無(wu)線(xian)環(huan)境(jing)較(jiao)純(chun)淨(jing)，而(er)未(wei)來(lai)商(shang)業(ye)部(bu)署(shu)後(hou)，必(bi)然(ran)麵(mian)臨(lin)著(zhe)多(duo)鄰(lin)居(ju)小(xiao)區(qu)的(de)同(tong)頻(pin)異(yi)頻(pin)幹(gan)擾(rao)、異構異製式小區幹擾、多種類型的天線、100MHz以上的帶寬和其它難以預料的複雜幹擾，對於這樣情況下的全雙工係統的工作原理、自幹擾的消除算法、信道及幹擾的數學建模還缺乏深入的理論分析和係統的實驗驗證。

 

再看全雙工技術與基站係統的融合方麵
，引入全雙工係統後
，需要解決：

 

1）物理層的全雙工幀結構、數據編碼
、調製、功率分配、波束賦形
、信道估計
、均衡等問題；

 

2）MAC層的同步、檢測
、偵聽
、衝突避免、ACK/NACK等問題；

 

3）調整或設計更高層的協議
，確保全雙工係統中幹擾協調策略、網絡資源管理等

；

 

4）與Massive MIMO技術的有效結合、接收
、反饋等問題及如何在此條件下優化MIMO算法；

 

5）考慮到4G空口的演進
，全雙工和半雙工之間動態切換的控製麵優化
，以及對現有幀結構和控製信令的優化問題也需要進一步研究。

 

未來大規模商業部署時
，需要考慮製造成本，那麼在RF及電路元器件設計及製造時，自幹擾消除電路需滿足寬頻（大於100MHz）、功耗低、尺寸利於安裝、且可支持Massive MIMO所需的多天線（多於64根）。

 

 

超密集異構組網技術可以促使終端在部分區域內捕獲更多的頻譜
，距離各個發射節點距離也更近，提升了業務的功率效率
、頻(pin)譜(pu)效(xiao)率(lv)
，大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)容(rong)量(liang)，並(bing)天(tian)然(ran)地(di)保(bao)證(zheng)了(le)業(ye)務(wu)在(zai)各(ge)種(zhong)接(jie)入(ru)技(ji)術(shu)和(he)各(ge)覆(fu)蓋(gai)層(ceng)次(ci)間(jian)負(fu)荷(he)分(fen)擔(dan)。但(dan)超(chao)密(mi)集(ji)部(bu)署(shu)場(chang)景(jing)下(xia)
，由(you)於(yu)各(ge)個(ge)發(fa)射(she)節(jie)點(dian)間(jian)距(ju)離(li)較(jiao)小(xiao)
，網(wang)絡(luo)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao)將(jiang)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)
，主(zhu)要(yao)類(lei)型(xing)有(you)：同頻幹擾，共享頻譜資源幹擾
，不同覆蓋層次間的幹擾，鄰區終端幹擾等。在現實場景下，如何有效進行節點協作
、幹擾消除
、幹擾協調成為重點解決的問題，現在業內已經提出了一係列的方案，如虛擬層技術、小區動態分簇等，但均沒有經過實際驗證
，效果有待檢驗。

 

超密集地部署網絡發射節點，使得小區邊界數量劇增，加之小區邊界更不規則，導致更頻繁
、更為多樣的切換，原有的4G分fen布bu式shi切qie換huan算suan法fa會hui使shi得de其qi小xiao區qu間jian交jiao互hu控kong製zhi信xin令ling負fu荷he會hui隨sui著zhe小xiao區qu密mi度du的de增zeng加jia以yi二er次ci方fang趨qu勢shi增zeng長chang
，極ji大da地di增zeng加jia了le網wang絡luo控kong製zhi信xin令ling負fu荷he。超chao密mi集ji部bu署shu場chang景jing下xia的de切qie換huan算suan法fa是shi必bi須xu解jie決jue的de問wen題ti。

 

超(chao)密(mi)集(ji)部(bu)署(shu)的(de)發(fa)射(she)節(jie)點(dian)狀(zhuang)態(tai)的(de)隨(sui)機(ji)變(bian)化(hua)
，使(shi)得(de)網(wang)絡(luo)拓(tuo)撲(pu)和(he)幹(gan)擾(rao)類(lei)型(xing)也(ye)隨(sui)機(ji)動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)，加(jia)上(shang)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)用(yong)戶(hu)業(ye)務(wu)需(xu)求(qiu)保(bao)障(zhang)，同(tong)時(shi)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)網(wang)絡(luo)部(bu)署(shu)、運營維護複雜度和成本，提高網絡質量

，超密集組網技術必須配合更智能的、能統一實現多種無線接入製式
、覆蓋層次的自配置

、自優化
、自愈合的網絡自組織技術。就當前的研究成果來看
，超密集部署場景下的SON技術（自配置、自優化、自愈功能）是業內缺乏共識

，也是亟待解決的關鍵技術點。

 

 

隨著軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）等技術的逐步成熟
，5G組zu網wang技ji術shu已yi能neng實shi現xian控kong製zhi功gong能neng和he轉zhuan發fa功gong能neng的de分fen離li
，以yi及ji網wang元yuan功gong能neng和he物wu理li實shi體ti的de解jie耦ou，從cong而er實shi現xian網wang絡luo資zi源yuan的de智zhi慧hui感gan知zhi和he實shi時shi調tiao配pei，以yi及ji網wang絡luo連lian接jie和he網wang絡luo功gong能neng的de按an需xu提ti供gong和he適shi配pei。原yuan本ben業ye界jie普pu遍bian擔dan心xin的de網wang絡luo切qie片pian技ji術shu，也ye由you其qi發fa起qi者zhe愛ai立li信xin在zai第di一yi階jie段duan測ce試shi中zhong通tong過guo原yuan型xing機ji進jin行xing了le實shi驗yan室shi驗yan證zheng
，測ce試shi中zhong實shi現xian了le基ji於yu愛ai立li信xin提ti出chu的de切qie片pian管guan理li三san層ceng架jia構gou（業務管理層，切片管理層
，共享基礎設施/資源層）下
，完整的網絡切片生命周期管理全過程
，其中包含基於切片Blueprint的切片構建和激活，運行狀態監控、更新、遷移、共享、擴容

、縮容，以及刪除切片等。此外，還驗證了目前3GPP標準中主流的切片選擇方案；以及根據不同的業務需求，切片在多數據中心的靈活部署等場景。

 

SDN和NFV的組合雖然功能強大，但仍然不能解決所有的問題，由於現實中存在多種傳統網絡

，5G的新型網絡架構將不得不考慮如何解決異構網絡之間的兼容性問題、如何規範編程接口、如何發現靈活有效的控製策略


、如何進行不同架構網絡協議適配、南北向接口的數據規範、數據采集處理等一係列問題。

 

5G是移動寬帶網和物聯網的有機組合，因此機器間通信技術、車聯網
、情景感知技術
、C-RAN和D-RAN組(zu)網(wang)技(ji)術(shu)等(deng)領(ling)域(yu)也(ye)是(shi)其(qi)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。就(jiu)已(yi)知(zhi)的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)來(lai)看(kan)
，這(zhe)些(xie)領(ling)域(yu)中(zhong)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)著(zhe)大(da)量(liang)的(de)問(wen)題(ti)需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)研(yan)究(jiu)，並(bing)最(zui)終(zhong)拿(na)出(chu)可(ke)以(yi)在(zai)實(shi)際(ji)場(chang)景(jing)部(bu)署(shu)的(de)商(shang)用(yong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

 

5G會和4G一樣，是一個長期演進的多種技術的組合
，現有的研究成果已經讓人們體驗到超高速率、零時延
、超大連接
、信息融合等等部分5G的特性，但這並不是5G的全部，隨著各種研究的不斷深入
，5G關鍵支撐技術將從2017年開始逐步得以明確
，並進入實質性的標準化研究與製定階段，最終在2020年前後實際商用部署

，5G將為人們的日常生產生活提供更加便利的通信條件。