工信部王所長(zhǎng)：5G的愿景與需求

　　5G新空口算法是本次大賽的主題，5G是面向2020年商業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)。對(duì)5G到底是一個(gè)什么樣的系統(tǒng)，到底能滿足哪些需求，今年國(guó)際電信聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)布了5G的愿景和需求。在國(guó)內(nèi)有IMT-2020(5G)推進(jìn)組，提出了我們國(guó)家對(duì)5G的理解。

　　5G一方面在現(xiàn)有的4G進(jìn)一步提升，滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求，另外5G向各行各業(yè)拓展，因此說5G是未來社會(huì)生活的基礎(chǔ)設(shè)施。圖1展現(xiàn)的是一個(gè)非常有名的、我國(guó)提出來的5G之花，其中六片花瓣代表了5G的性能指標(biāo)，下面三個(gè)葉子是它的能效指標(biāo)。從它的關(guān)鍵性能來看，和4G相比，也能夠體現(xiàn)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的支持。一個(gè)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提出了用戶體驗(yàn)速率，另外針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)提出來每平方公里達(dá)到百萬級(jí)的連接密度、毫秒級(jí)的時(shí)延。

　　圖1 5G之花

　　可以簡(jiǎn)單地將5G的主要場(chǎng)景劃分為兩大類：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景和4G網(wǎng)比較相象，所以也包括了廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)多樣化場(chǎng)景，簡(jiǎn)單的來看，或者說從非常具有挑戰(zhàn)意義的關(guān)鍵指標(biāo)來看又劃分為兩個(gè)：1.低時(shí)延高可靠性場(chǎng)景，車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)場(chǎng)所在的環(huán)境;2.低功耗、大連接場(chǎng)景，如智能電網(wǎng)，抄表等，在此條件下連接和低功耗的要求挑戰(zhàn)最大。

　　圖2 5G主要場(chǎng)景

　　對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)多樣化的場(chǎng)景，如何通過一個(gè)無線接口實(shí)現(xiàn)，對(duì)我們來說是非常大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)首先提出來5G軟空口或叫做靈活空口?？湛谑墙y(tǒng)一框架，能夠滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)各種場(chǎng)景的需要，同時(shí)又是一個(gè)靈活可配制的，它包括很多關(guān)鍵參數(shù)，比如幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制方式、信道編碼等等，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景可以做不同的參數(shù)，我們可以形成一個(gè)最優(yōu)的解決方案滿足這個(gè)場(chǎng)景。

　　在整個(gè)架構(gòu)確定之后，5G的關(guān)鍵技術(shù)也是非常重要的一個(gè)元素。什么是5G關(guān)鍵技術(shù)?大家還在討論。因?yàn)閺拿髂觊_始會(huì)在全球開始5G標(biāo)準(zhǔn)的一些研究工作，所以哪些關(guān)鍵技術(shù)能夠進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)中，其中除了它的先進(jìn)性以外，這種技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性和產(chǎn)業(yè)的成熟度也是評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要素，從這兩個(gè)角度來說也是本次大賽所特別驗(yàn)證的，也是對(duì)我們的標(biāo)準(zhǔn)化工作給予有力支撐的一個(gè)方面。

　　圖3 5G無線關(guān)鍵技術(shù)

　　圖3中列出了部分5G的關(guān)鍵技術(shù)，有一些其實(shí)是在4G中有很多積累。包括大規(guī)模天線陣列，新型多址技術(shù)和超密集組網(wǎng)等。此外，針對(duì)新型的多載波和先進(jìn)的調(diào)制編碼技術(shù)，業(yè)界現(xiàn)在正在做很多研究，看它們到底在哪些方面是否可適用于5G。其中三大新空口算法就是重要的5G候選技術(shù)：

　　 F-OFDM(Filter-OFDM)，它能夠?qū)崿F(xiàn)空口物理層切片后向兼容LTE 4G系統(tǒng)、又能滿足未來5G發(fā)展的需求。它能將OFDM載波帶寬劃分成多個(gè)不同參數(shù)的子帶，并對(duì)子帶進(jìn)行濾波，而在子帶間盡量留出較少的隔離頻帶;可以將整個(gè)頻段按照未來不同種類的業(yè)務(wù)精細(xì)分割，對(duì)空口實(shí)現(xiàn)靈活切片更好支持不同業(yè)務(wù)的帶寬時(shí)延、可靠性需要，同時(shí)帶來頻譜資源利用率提升。

　　 極化碼Polar Code，一個(gè)能達(dá)到香農(nóng)極限信道容量的特殊碼系，近年得到了5G標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)界的強(qiáng)烈關(guān)注。

　　 SCMA(稀疏碼多址接入)，是應(yīng)5G需求設(shè)計(jì)產(chǎn)生的一種非正交多址技術(shù)。其非正交疊加的碼字個(gè)數(shù)可以成幾倍大于使用的資源塊個(gè)數(shù)，從而成幾倍的提高頻譜利用率。