2015年-中国信通院_5G无线技术架构白皮书2015年_38页_12mb

报告摘要

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通信的多样化需求，包括连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接等场景。该架构融合了多种关键技术，如新型多址技术、大规模天线、超密集组网和全频谱接入，以实现更高的频谱效率、传输速率和系统容量，同时提升网络的灵活性和可扩展性。

主要观点

5G技术需求包括：用户体验速率 $0.1\sim1$ Gbps、峰值速率数十Gbps、流量密度数十Tbps/km²、连接数密度1百万/km²、端到端时延在毫秒级、能效提升百倍以上、单位比特成本降低。
5G无线技术路线包括：5G新空口（低频与高频）和4G演进。其中，新空口将作为主要演进方向，而4G演进作为补充。
5G将采用统一的空口技术框架，通过灵活配置关键技术模块和参数，满足不同场景下的性能需求。

关键技术

1. 大规模天线技术

提升频谱效率和系统容量，支持多用户空间复用。
适用于宏覆盖、热点区域、无线回传等场景。
关键研究内容包括信道建模、传输与检测技术、CSI反馈、覆盖增强、多用户调度、天线结构优化等。

2. 超密集组网

通过密集部署小基站提升系统容量。
面临干扰、移动性、部署成本等挑战。
关键技术包括接入与回传联合设计、干扰管理与抑制、小区虚拟化技术等。

3. 全频谱接入

覆盖6GHz以下低频段和6GHz以上高频段。
高频段用于热点区域，支持高传输速率和大容量。
关键研究包括高频信道特性、空口设计、频谱共享与联合组网、高频器件优化等。

4. 新型多址技术

包括SCMA、PDMA、MUSA等，通过多用户叠加传输提升频谱效率和连接数。
免调度机制可降低时延和信令开销。
适用于物联网、D2D通信等场景。

5. 新型多载波技术

包括F-OFDM、FBMC、UFMC等，以滤波机制降低频谱泄露，提升系统灵活性和适应性。
支持异步信号传输，减少同步信令开销。
适用于高速移动、广覆盖、物联网等场景。

6. 终端直通（D2D）技术

支持终端间直接通信，提升数据传输效率和用户体验。
适用于V2X、数据共享网络、低成本物联网等场景。
关键技术包括终端协作通信、数据共享网络、低成本D2D连接等。

7. 灵活双工技术

支持根据业务需求动态调整上下行资源分配，提高频谱利用率。
面临自干扰问题，需采用多域联合抑制技术。
适用于低功率节点、超密集组网等场景。

8. 全双工技术

实现同时同频收发，提升频谱效率一倍。
关键技术包括自干扰抑制和组网优化。
适用于室内低速移动、频谱紧缺等场景。

9. 频谱共享技术

支持多运营商、多系统共享频谱资源，提升频谱使用效率。
关键技术包括网络架构优化、频谱管理、干扰控制、射频技术等。
适用于免授权频段、次级接入频谱等场景。

5G无线技术框架结构

帧结构：支持灵活配置子载波间隔、TTI、CP等参数。
多址技术：支持OFDMA、SCMA、PDMA、MUSA等。
波形技术：支持OFDM、F-OFDM、FBMC、UFMC等。
天线技术：支持大规模天线、波束赋形等。
调制编码：支持极化码、LDPC、APSK等。
协议：支持免调度、自适应HARQ、节能机制等。

技术演进与场景适配

5G空口技术方案将根据具体场景进行优化配置，实现“量体裁衣”。
低频新空口：适用于广覆盖、大连接、低时延等场景，支持大规模天线、新型多址、新波形等。
高频新空口：适用于热点高容量、高速率场景，需解决覆盖弱、干扰等问题，结合低频组网实现优势互补。
4G演进空口：基于LTE/LTE-Advanced技术框架，通过优化帧结构、多天线、多址等技术，支持部分5G需求。

总结

5G无线技术架构融合了多种核心技术，以满足多样化的业务需求。通过灵活配置空口技术模块和参数，5G系统能够实现高效、灵活、可扩展的通信能力。技术路线涵盖新空口和4G演进，其中新空口将作为主要演进方向，而4G演进作为有效补充。随着关键技术的突破和产业共识的达成，5G将实现可持续发展，为未来移动互联网和物联网提供坚实支撑。