5G 系統(tǒng)技術標準與進展

摘 要 本文首先介紹了5G 技術的需求背景，詳細論述了全球(包括歐盟、中國、韓國等)各組織的 5G 活動。闡述了 5G技術的標準化組織及相關進展，針對目前最有希望的5G 技術進行了深入的分析和探討，指出了技術的優(yōu)勢和應用場景，同時提出了近期技術難點和后續(xù)研究方向。

關鍵詞 5G；60GHz；D2D；大規(guī)模 MIMO；異構網(wǎng)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和新的終端形態(tài)的演進，新型的業(yè)務形態(tài)出現(xiàn)，包括智能家庭、智能城市、遠程醫(yī)療、環(huán)保監(jiān)測等，數(shù)據(jù)業(yè)務的需求呈現(xiàn)爆炸式的增長趨勢，年增長率在80% ～ 150% 之間，由此推算，10 年將達到1 000 倍�，F(xiàn)有的4G 技術已經(jīng)無法滿足如此龐大的數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸需求，因此5G 技術的研究和開發(fā)被通信人提上了議程。

1 全球主要的5G 活動

世界各國相關組織都在積極的研發(fā)5G 技術，其中比較重要的5G 活動有METIS、 5G PPP、IMT-2020、5G Forum 和NGMN。

1.1 METIS
METIS (Mobile and Wireless CommunicationsSociety) 是歐盟第七框架計劃中的一部分，投資總計達2 700 萬歐元，第一階段計劃運行30 個月。項目研究組由愛立信、法國電信等通信設備商和運營商、寶馬集團以及歐洲部分學術機構共29 個成員組成。研究目標是為建立下一代（5G）移動和無線通信系統(tǒng)奠定基礎，為未來的移動通信和無線技術在需求、特性和指標上達成共識，取得在概念、雛形、關鍵技術組成上的統(tǒng)一意見。
其技術目標是通過移動無線通信系統(tǒng)構建互聯(lián)互通
的信息社會，主要的愿景如圖1 所示。

圖1 METIS 主要愿景

1.2 5G PPP

歐盟為維持其在移動通信方面的領先優(yōu)勢（歐洲ETSI 是 3GPP 的主導）率先在其 Horizon 2020 計劃中成立了 5G PPP（Public Private Partnership）(5G 政府民間合作計劃 )。5G PPP 由政府出資管理項目吸引民間企業(yè)和組織參加，計劃在 2014 ～ 2020 年期間投資
7 億歐元，拉動 5 ～ 10 倍企業(yè)投資，其機制類似我國的重大科技專項。5G PPP 計劃發(fā)展 800 個成員，包括ICT 的各個領域：無線 / 光通信、物聯(lián)網(wǎng)、IT( 虛擬化、 SDN、云計算、大數(shù)據(jù) )、軟件、安全、終端和智能卡等。 1.3 IMT-2020

IMT-2020 推進組于 2013 年 2 月由中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學技術部聯(lián)合推動成立，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。

其愿景為信息隨心至，萬物觸手及。如圖 2 所示，我國提出的 5G 需求共包括 6 大技術指標和 3 大效率指標。

圖2 IMT-2020 愿景

1.4 5G Forum 和 NGMN
5G Forum 是韓國發(fā)起的 5G 組織，成員涵蓋政府、
產(chǎn)業(yè)、運營商和高校。主要愿景是引領和推進全球 5G 技術。
NGMN 在 2006 年正式在英國成立有限公司，他的主導發(fā)起人是由 7 大運營商發(fā)起的，包括中國移動、 DoCoMo、沃達豐、Orange、Sprint、KPN，他是希望通過市場發(fā)起技術的要求，不管是下一步設備的開發(fā)，以及實施等都希望以市場為導向推行。
2 5G 的標準化進程
與 4G 技術類似，5G 相關的標準化組織有兩個：ITU 和 3GPP。其中 ITU 是聯(lián)合國的一個重要專門機構，其下又分電信標準化部門（ITU-T）、無線電通信部門（ITU-R）和電信發(fā)展部門（ITU-D）3 個部門，每個部門下設多個研究組，每個研究組下設多個工作組。5G的相關標準化工作是在 ITU-R WP5D 下進行的。而3GPP 是一個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，其目標是根據(jù) ITU 的相關需求，制定更加詳細的技術規(guī)范與產(chǎn)業(yè)標準，規(guī)范產(chǎn)業(yè)的行為。
ITU-R WP5D 是專門研究和制定移動通信標準IMT（包括 IMT-2000 和 IMT-Advanced）的組織。 ITU-R WP5D 下設 3 個常設工作組和 1 個特設組，3個常設工作組分別是總體工作組、頻譜工作組、技術工作組，特設組為工作計劃特設組。
ITU-R WP5D 日前已經(jīng)確定了 5G 的時間表，如圖3 所示，基本上可以劃分為 3 個階段。

圖3 ITU-R 5G 時間表

第一個階段截止到 2015 年底，重點是完成 5G 宏觀描述，包括 5G 的愿景，5G 的技術趨勢和 ITU 的相關決議，并在 2015 年世界無線電大會上獲得必要的頻率資源。
第二個階段是 2016 ～ 2017 年底，為技術準備階段。 ITU 主要完成技術要求，技術評估方法和提交候選技術所需要的模板等內容。最后正式向全世界發(fā)出征集 5G候選技術的通函。
第三個階段是收集候選技術的階段。從 2017 年底開始，各個國家和國際組織就可以向 ITU 提交候選技術。 ITU 將組織對收到的候選技術進行技術評估，組織技術討論，并力爭在世界范圍內達成一致。
2020 年底，ITU 將發(fā)布正式的 5G 標準。故此， 5G 也應該被稱為 IMT-2020。

不同國家、地區(qū)、公司在 ITU-R WP5D#19 會議上提
出了 5G 的需求，經(jīng)過多方討論，目前 5G 愿景已經(jīng)大體成型。確定了 8 個 5G 關鍵能力并初步討論了取值范圍。
在 ITU 的框架下，3GPP 將在 Release 14 中開始研究 5G。目前，3GPP 制定的 5G 研究項目共有 6 項：5G 的目標；用戶體驗質量；業(yè)務支持能力；成本、運營和能源效率；自適應成本，按需容量分配；下一步計劃。
全球各公司和運營商都在積極的探討 5G 技術。

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