2016年-数据局_中国信息通信研究院：5G无线技术架构白皮书_38页_12mb

5G无线技术架构总结

核心内容

5G无线技术架构旨在满足未来移动互联网和物联网的多样化需求，通过引入多种关键技术，实现更高效的频谱利用、更低的传输时延、更高的系统容量和连接密度。其技术体系以新型多址、大规模天线、超密集组网和全频谱接入为核心，结合灵活双工、新型多载波、先进调制编码、终端直通等技术，构建一个统一、灵活、可配置的空口技术框架。

主要观点

• 5G需支持连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠、低功耗大连接等四大场景，每个场景都有其独特的技术需求和性能指标。
• 5G技术路线包括5G新空口（低频和高频）和4G演进两部分，前者是主要演进方向，后者是有效补充。
• 5G将采用统一的空口技术框架，通过灵活配置技术模块和参数，形成针对不同场景的优化技术方案，实现“量体裁衣”式的网络设计。
• 5G需突破传统通信技术限制，融合多种先进技术，以实现前向兼容和持续演进。

关键信息

1. 5G主要技术场景

• 连续广域覆盖：支持100Mbps以上体验速率，适用于移动性和广覆盖需求。
• 热点高容量：满足1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km²流量密度需求。
• 低时延高可靠：满足毫秒级端到端时延和接近100%业务可靠性。
• 低功耗大连接：支持百万/平方公里连接密度，适用于物联网和传感应用。

2. 5G无线技术路线

• 5G新空口：工作在6GHz以下低频段和6GHz以上高频段，支持大覆盖、高速率和海量连接。
• 4G演进：基于LTE/LTE-Advanced技术框架，提升速率、容量、连接数和时延等性能。

3. 5G空口技术框架

• 帧结构及信道化：支持灵活配置，包括子载波间隔、TTI长度、上下行配比等。
• 双工技术：支持TDD、FDD、灵活双工和全双工，以适应不同场景需求。
• 波形技术：包括OFDM、F-OFDM、UFMC和FBMC，具有较低带外泄露和灵活资源分配能力。
• 多址技术：包括OFDMA、SCMA、PDMA和MUSA，支持海量连接和免调度传输。
• 调制编码技术：包括极化码、LDPC码、APSK、超奈奎斯特调制等，提升频谱效率和传输可靠性。
• 天线技术：大规模天线、自适应波束赋形、多用户MIMO，提升频谱效率和覆盖能力。
• 协议技术：支持免调度、自适应HARQ、节能机制等，满足不同业务需求。

4. 5G无线关键技术

• 大规模天线：通过多用户MIMO和波束赋形，提升系统容量和频谱效率。
• 超密集组网：通过密集部署基站，提升系统容量，需解决干扰、移动性、部署成本等问题。
• 全频谱接入：利用低频和高频混合组网，满足无缝覆盖和高速率需求。
• 新型多址：如SCMA、PDMA和MUSA，提升频谱效率和用户连接能力。
• 新型多载波：如F-OFDM、UFMC和FBMC，支持灵活资源分配和异步传输。
• 终端直通技术（D2D）：实现终端间直接通信，用于V2X、数据共享网络等场景。
• 灵活双工：根据业务需求动态调整上下行资源，提升频谱利用率。
• 全双工技术：理论上可提升一倍频谱效率，需解决自干扰抑制和网络架构问题。
• 频谱共享：支持多运营商、多系统共享频谱资源，提升频谱使用效率和网络灵活性。

技术挑战与解决方案

• 干扰管理：通过自适应小区分簇、多小区协作、频率资源协调等方式，有效降低干扰。
• 频谱效率提升：采用新型多址、多载波、全双工等技术，提升频谱利用效率。
• 低功耗设计：在物联网场景中，采用窄带系统、免调度机制和高效节能方案。
• 系统兼容性：通过统一技术框架和参数配置，实现与4G、WLAN等系统的兼容与协作。

产业与标准推动

• 5G标准制定即将启动，需尽快细化技术路线，整合关键技术，形成统一框架。
• 主要贡献单位包括：中国信息通信研究院、中国移动、中国电信、华为、中兴、大唐电信等，推动5G技术标准化和产业化进程。

结论

5G无线技术架构将通过灵活的空口设计、多样化的关键技术组合以及统一的系统框架，全面满足未来移动通信的复杂需求。其技术体系具备高度可扩展性和前向兼容性，将为移动互联网和物联网的发展提供坚实支撑。同时，频谱共享、全双工、新型多载波等技术的突破和应用，将为5G网络的高效运行和可持续发展奠定基础。