基于终端测试视角的5G关键技术研究

本文作者

任海英，苏赓，吴荻，果敢：中国信息通信研究院泰尔终端实验室。

移动互联网和移动物联网等新业务需求的增长，推动了5G的发展。首先阐述了5G的业务需求以及应用场景；然后，分别从ITU、3GPP、IMT-2020（5G）推进组等三方面总结了5G发展现状；接着，分析了大规模天线、超密集组网、新型多址、全频谱接入等关键技术的测试需求；最后，对5G关键技术所面临的测试挑战进行了总结。

1、5G概述

移动通信大约每10年推出新一代技术，目前业界已经启动面向2020年及未来的第五代移动通信技术（5G）的研究工作。5G弥补了4G技术的不足，在吞吐率、时延、连接数量、能耗等方面进一步提升系统性能。在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业务需求共同推动下，要求5G具备低成本、低能耗、安全可靠的特点，同时传输数率提升10到100倍，峰值传输速率达到10 Gbit/s，端到端时延达到毫秒级，连接设备密度增加10到100倍，流量密度提升1000倍，频谱效率提升5到10倍，能够在500 km/h的速度下保证用户体验；极大地缩短人与物之间的距离，并快速实现人与物之间的互联。

5G是面向2020年及未来的移动通信技术，5G究竟将满足人们怎样的应用需求？畅想未来，5G会拥有哪些主要技术场景？国际电信联盟指出未来的5G具有以下三大主要的应用场景：（1）增强型移动宽带（eMBB）；（2）超高可靠与低延迟的通信（uRLLC）；（3）大规模机器类通信（mMTC）。具体而言，增强型移动宽带场景包括高清晰度移动视频（即可运行于体育场馆等用户高度密集分布的区域，还可以进行泛在的覆盖）；超可靠性低时延场景包括面向垂直行业/交通自动化的车辆到车辆通信等；面向大规模机器类通信场景包括虚拟现实、增强现实和触觉互联网等。这些应用场景将会进一步地增大未来第五代移动通信网络对于更多无线频谱资源的需求。

2、5G研究现状

2.1 ITU

国际电信联盟（ITU）是世界各国政府电信主管部门之间协调电信事务的国际组织。5G工作分属ITU中无线电通信部门ITU-R下第五工作小组5D工作组（WP5D）负责。ITU-R WP5D确定的5G时间表基本上可以划分为三个阶段。

第一个阶段是到2015年年底，主要完成对市场、用户需求、业务需求以及5G总目标和关键能力进行深入分析，另外就是在2015年的WRC-15获得必要的频谱资源，目前这个阶段的工作已经完成。第二阶段是2016年到2017年年底，这是技术准备阶段，ITU主要完成5G评估指标以及评估准则和方法。第三个阶段是2017年底到2020年初，这是候选技术收集阶段。在该阶段，各个国家或组织提交候选技术方案，ITU将收到的候选技术进行讨论并进行技术方案评估，最终达成一致。

2.2 3GPP

3GPP作为国际主流移动通信标准组织，也积极启动了5G议题讨论，并承诺在2019年6月的ITUR WP5D #32会议上，提交初步的技术文档；在2020年10月的ITU-R WP5D #36会议上，提交详尽的技术规范文档。在3GPP中，SA1/SA2确定的各项业务/系统需求，RAN工作组确定无线接入方面的各项需求。2015年2月，3GPP启动了业务需求工作组（SA1）工作组，同年3月，启动了无线接入网（RAN）工作组，重点讨论5G工作计划，2015年底启动5G接入网需求、信道模型等前期研究工作。

5G标准化工作分为三个阶段完成：在R14阶段，主要进行相关标准研究工作，2016年1月正式启动5G新型网络架构的研究，2016年6月启动5G无线技术研究，这标志着3GPP 5G标准研究正式启动。在R15和R16阶段，正式进行5G标准的实际制定工作，其中，2018年6月，完成R15 版本，完成独立组网5G新空口和核心网标准化，支持增强移动宽带和低时延高可靠两大场景，满足2020年商用需求。2019年9月，正式完成R16版本5g关键技术，也即5G完成标准，支持增强移动宽带、低时延高可靠和低功耗大连接三大场景，完全满足ITU技术要求。

2.3 IMT-2020（5G）推进组

我国5G技术研发主要是依托IMT-2020（5G）推进组全面开展，参与单位包括高校科研院所、运营商、设备商、芯片厂商、终端厂商等业界各个单位，在5G需求、技术试验和频谱分析等各个方面开展研究工作，有力的推动了我国5G技术的发展。

我国IMT-2020（5G）推进组工作紧密结合ITU和3GPP的研究计划，将5G研发工作分为两大步骤进行。第一步骤从2016年开始到2018年截止，主要进行技术研发试验。在该步骤中，第一阶段进行关键技术验证，第二阶段进行技术方案验证，第三阶段进行系统验证。2016年9月，第一阶段已经顺利完成，目前在进行第二阶段试验工作。IMT-2020（5G）推进组5G研发的第二步骤是从2018年到2020年截止，主要进行产品研发试验，开展5G预商用测试。

3、关键技术测试需求

4、5G测试面临的挑战

（编辑：晋中站长网）

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