我国5G先期研究取得五方面重要进展

9月26日从科技部获悉，2014年1月，国家863计划启动实施了5G移动通信系统先期研究重大项目(以下简称5G重大项目)，目前该项目取得了五方面重要阶段性进展，在技术、架构等多方面均获得了突破。

5G重大项目一期课题的主要技术目标包括：研究5G网络系统体系架构、无线组网、无线传输、新型天线与射频以及新频谱开发与利用等关键技术，完成性能评估及原型系统设计，开展无线传输技术试验，支持业务总速率达10Gbps，空中接口频谱效率和功率效率较4G提升10倍。5G重大项目二期则重点围绕以下5G关键性技术展开研究：研制可灵活配置且吞吐率达10-100Gbps的5G基站软试验平台；探索毫米波频谱资源的开发利用；研究不同体制环境下的无线网络虚拟化技术；探索5G网络安全新机制；研究面向5G的新型调制编码技术，提升链路性能。5G是面向2020年移动通信发展的新一代移动通信系统。

目前，该项目已取得如下重要阶段性进展：

一、完成了5G系统需求与愿景、典型应用场景与KPI、及频谱需求分析研究，为我国参与5G标准的制定打下了技术基础。

课题组完成了5G愿景与需求研究，提出了5G典型场景和关键能力指标体系，核心研究成果输入到ITU；明确了5G的技术演进路线和5G核心关键技术，提出了5G无线技术框架及网络框架；完成面向2020年的5G频谱需求预测，提出了我国5G潜在候选频段建议，对6-100GHz重点候选频段开展信道测量与建模研究；有效组织开展5G研究及国际合作，逐步形成我国在5G研究方面的引领地位。

二、在5G新型无线网络构架研究方面进行创新，在无线网络密集组网、高通量协作组网、CU分离超蜂窝构架、无线接入网络虚拟化等研究方向取得重要突破。

提出了支持高密度聚合的无线网络架构——协作2.0网络架构，完成了基于软件定义的接入网与核心网的接口设计，实现了高密度聚合异构网络的灵活配置和统一管理；研究了高密度异构聚合网络的干扰抑制、高效协作以及能效提升的方法，解决了存在多类业务时的业务网络按需匹配；研究了支持5G高密度聚合异构网络组网场景的系统级仿真评估方法，开发了系统级仿真平台；搭建了支持5G网络高密度异构融合的室内试验环境，完成了原型系统设计，并已经开展了部分关键技术的测试验证。

开展了高通量5G无线网络架构及相关关键技术的研究，包括高密集网络分层模型与频率复用机制、数据与控制分离架构、分布干扰协调与异构资源联合调配、无线自回传、自组织组网以及统一承载技术；初步完成了5G高通量无线网络架构的仿真平台的设计；初步搭建了5G高通量无线网络架构概念验证平台，实现了数据面和控制面分离的基本功能。

开展了面向5G 的无线组网、接入网处理的虚拟化技术研究，形成了完整的5G超蜂窝网络架构。设计了超蜂窝无线组网体制，研发了YaRAN接入网基础设施虚拟化平台。提出了非栈协议虚拟化网络架构、基于云计算的无线接入网架构、半静态基础设施编排机制与双层资源映射方法、一种基于网络功能虚拟化的LTE和WiFi融合网络架构，降低了异构网络信令开销及业务响应时间；开发了5G超蜂窝无线组网仿真平台以及4种原型验证系统，并对上述关键技术进行验证。正在形成统一的大型原型验证测试床，对任务总体性能指标进行验证，包括5G网络的域效、谱效、能效和弹性等指标。

提出了5G无线融合网络虚拟化系统架构模型、控制信令与业务承载分离技术及协议栈功能虚拟划分方法、多元异质无线通信资源虚拟化模型、多域资源的认知协同技术；完成了5G无线网络虚拟化试验系统的设计方案，初步搭建了5G无线网络虚拟化软硬件试验系统和仿真平台，理论分析和数值仿真结果表明所提信令简化方案较4G系统可降低信令开销。

三、突破5G无线传输核心关键技术，在大规模无线天线阵列和高效协作传输方面取得重要进展，为实现项目拟定的总体目标奠定了坚实的基础。

开展了适用于5G需求的大规模协作传输关键技术研究，针对大规模MIMO和密集分布式无线传输系统，完成了信道建模与信道状态信息获取、空分多址传输、链路自适应传输、干扰信道下高性能接收机、多用户调度、系统同步与控制信息传输以及大规模MIMO阵列天线、紧凑多天线、以及低功率可配置射频技术的设计与开发；初步完成了仿真验证平台的构建，开展了关键技术的性能与评估；开展了支持64天线大规模MIMO以及128天线密集分布式无线传输原型系统的构建和关键技术的研究。

开展了大规模协作传输高能效和高谱效基础理论、信道建模、传输技术、高效协作传输、节能传输技术的研究以及大规模有源阵列天线的设计与开发；完成了基于大规模实测3D-MIMO的链路与系统仿真平台开发，并开展了关键技术的性能评估与验证；开展了支持大规模128天线MIMO阵列、基站处理池、终端实验平台的软硬件开发和试验验证任务。

完成了PDMA发射机与低复杂度接收机、低时延的多元LDPC编码及联合编码调制、FBMC多载波系统的迭代信道估计方法和针对超奈奎斯特预编码的低复杂度检测算法的研究，形成了以“PDMA非正交多址接入+多元LDPC编码”为代表的5G谱效提升的总体技术方案。形成面向5G系移动通信的非正交传输技术方案；完成了高密度用户接入典型场景下SCMA传输仿真验证；完成了面向小流量数据包频繁交互的NB-LDPC编码仿真验证；搭建了5G移动通信“协作多点传输CoMP”典型场景下的FBMC传输实验验证平台并进行了部分测试验证。

提出了以波束分多址(BDMA)为基础的大规模MIMO完整传输方案；已完成基带子系统的开发及固定频段射频单元的开发，系统可支持64-256天线通道，搭建了5G大规模MIMO外场试验环境；天线规模、系统带宽和处理能力具有可扩展性。

四、突破限制我国产业未来发展的毫米波射频芯片关键技术，并在国际上上首次验证了物理层安全技术在5G移动通信系统应用的可行性。

完成了毫米波无线接入架构、物理层关键技术、媒体接入控制技术研究；完成了毫米波CMOS 60GHz射频单通道系统芯片和42-48GHz芯片模块设计与流片；完成了基于自主研发芯片的60GHz频段模拟前端硬件的设计与实现，使我国在这一薄弱环节的研究迅速接近国际先进水平。面向我国主导的IEEE 802.11aj无线局域网协议标准的制定，在45GHz毫米波MIMO设计、调制解调、信道编译码等方面取得突破性进展，已向IEEE国际标准组织提交一系列提案，完成了IEEE802.11aj技术标准草案的拟定。

提出了未来宽带无线接入安全体系架构与网络安全模型，验证了面向5G物理层安全的无线传输技术、密钥生成技术及轻量级加密和无线安全认证技术的可行性；搭建1套大规模天线实验验证系统，具体包括2套模拟基站的32天线通信系统、2套模拟合法用户和窃听者的32天线通信系统，完成对物理层安全传输技术进行功能验证和性能自测试。

提出了支持多种业务需求的多级安全架构、基于物理层的“无条件”安全传输和跨层安全传输方案、一种新的基于物理层接入认证方法和基于MIMO的密钥分发方案；研制了支持5G无线接入安全传输和组网仿真平台；搭建了支持5G安全传输、认证等关键技术验证的试验环境，包括2个8发8收，1个4发4收和2个2发2收的节点。

五、超前部署5G新技术的测试与评估研究，支撑我国5G技术研发走在世界前列。

根据 5G 总体目标、业务需求和技术需求进行测试需求分析，完成了测试需求分析报告、评估测试系统指标分解和定义，初步形成了评估指标集；完成了典型应用场景下的用户和业务分布模型建模；完成针对5G网络的系统及仿真评估方法研究；提出MIMO近场测试方案，搭建了大规模阵列天线软件仿真评估平台和大规模阵列天线测试环境；开发了5G候选频段共存评估仿真测试平台并完成了评估分析；初步完成外场测试环境建设,包括测试终端和干扰设备的设计和基本模块的开发；完成多核并行计算仿真平台，支持大规模天线和超密集组网技术的仿真。

根据工信部总体部署，我国的5G基础研发试验将在2016年到2018年进行，分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段进行。之后将进入5G网络建设阶段，并有望最早在2020年正式商用。

业内人士指出，在全球着手开展5G研发的初期，我国产业链各环节尤其是纵向细分领域的企业应当积极介入，共同推动5G技术标准研究，通过5G的标准和产业的研究，能够在核心器件取得突破，摆脱核心器件对外依赖的局面。保障我国产业在未来5G标准体系当中，占有重要位置。