1、5G通信簡介

5G（5th-generation）是第五代移動通信技術的簡稱。5G彌補了4G技術的不足，在吞吐率、時延、連接數量、能耗等方面進一步提升系統性能。它采取數字全IP技術，支持和分組交換，它既不是單一的技術演進，也不是幾個全新的無線接入技術，而是整合了新型無線接入技術和現有無線接入技術（WLAN，4G、3G、2G等），通過集成多種技術來滿足不同的需求，是一個真正意義上的融合網絡。并且，由于融合，5G可以延續使用4G、3G的基礎設施資源，并實現與4G、3G、2G的共存。

隨著用戶需求的驅動，對包括傳輸技術和網絡技術在內的5G關鍵技術提出了極大的挑戰。5G將通過更高的頻譜效率、更多的頻譜資源以及更密集的小區部署等，共同滿足移動業務流量增長的需求。在網絡容量方面，5G通信技術將比4G實現單位面積移動數據流量增長1000倍；在傳輸速率方面，典型用戶數據速率將提升10到100倍，峰值傳輸速率可達10Gbps（4G為100Mbps）；同時，端到端時延縮短5-10倍，頻譜效率提升5-10倍，網絡綜合能效提升1000倍。

5G通信下手機的無線下載速度最快可達每秒3.6Gbps（千兆，數據傳輸速度單位，1Gbps = 1024Mbps），較LTE（泛稱準4G）的75Mbps（兆）快數百倍。使用該技術下載一部超高清電影文件最多僅需1秒時間，容量較大的3D電影和游戲等亦能實現秒傳。

2、6大關鍵技術

關鍵技術1： 高頻段傳輸

移動通信傳統工作頻段主要集中在3GHz以下的頻段，使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段（如毫米波、厘米波頻段）可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現狀，可以實現極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。目前，韓國三星在28GHz高頻段，利用64根天線，采用自適應波束賦形技術，在2公里的距離內實現了1Gbps的峰值下載速率，用戶只需要不到一秒鐘的時間下載一部完整的電影。

高頻段在移動通信中的應用是未來的發展趨勢，業界對此高度關注。足夠bh量的可用帶寬，小型化的天線和設備，較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優點。但是，也存在著傳輸距離短，穿透和繞射能力差，容易受到氣候環境影響等缺點。同時，射頻器件、系統設計等方面的問題也有待進一步研究和解決。

監測中心目前正在積極開展高頻段需求研究以及潛在候選頻段的遴選工作。高頻段資源雖然目前較為豐富，但是仍需要進行科學規劃，統籌兼顧，從而使寶貴的頻譜資源得到最優配置。

關鍵技術2 ：新型多天線傳輸

作為近年來備受關注的技術之一，多天線技術經歷了從無源到有源，從二維（2D）到三維（3D），從高階MIMO到大規模陣列的發展，將有望實現頻譜效率提升數十倍甚至更高，是目前5G技術重要的研究方向之一。

由于引入了有源天線陣列，基站側可支持的天線協作數將達到128。此外，原來的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結合高頻段毫米波的技術，將進一步改善無線信號覆蓋性能。

目前研究人員正在針對大規模天線信道測量與建模、陣列設計與校準、導頻信道、碼本及反饋機制等問題進行研究，未來將支持更多的用戶空分多址（SDMA），顯著降低發射功率，實現綠色節能和提升覆蓋能力。

關鍵技術3: 同時同頻全雙工

最近幾年，同時同頻全雙工技術吸引了業界的注意。該技術在相同的頻譜上，通信的收發雙方同時發射和接收信號，與傳統的TDD和FDD雙工方式相比，從理論上可使空口頻譜效率提高1倍。

全雙工技術能夠突破FDD和TDD方式的頻譜資源使用限制，使得頻譜資源的使用更加靈活。然而，全雙工技術需要具備極高的干擾消除能力，這對干擾消除技術提出了極大的挑戰，同時，還存在著鄰小區同頻干擾問題。在多天線及組網場景下，全雙工技術的應用難度更大。

關鍵技術4 ：終端直通技術（D2D）

傳統的蜂窩通信系統的組網方式，是以基站為中心實現小區覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網絡結構在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業務不斷增多，傳統的以基站為中心的業務提供方式，已無法滿足海量用戶在不同環境下的業務需求。

D2D技術能夠無需借助于基站的幫助實現通信終端之間直接通信，拓展網絡連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質量高，能夠實現較高的數據速率、較低的時延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網絡架構和連接方法，提升鏈路靈活性和網絡可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術方案，未來將發展其增強技術，包括基于D2D的中繼技術、多天線技術和聯合編碼技術等。

關鍵技術5 ：密集網絡

在未來的5G通信中，無線通信網絡正朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向演進。隨著各種智能終端的普及，數據流量將發生井噴式的增長。未來數據業務將主要分布在室內和熱點地區，這使得超密集網絡成為了實現未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集網絡將能夠改善網絡覆蓋，大幅度提升系統容量，并且對業務進行分流，具有更靈活的網絡部署和更高效的頻率復用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網絡方案，部署高達100個以上小小區/扇區。

與此同時，愈發密集的網絡部署，也使得網絡拓撲更加復雜，小區間干擾已經成為制約系統容量增長的主要因素，極大地降低了網絡能效。干擾消除、小區快速發現、密集小區間協作、基于終端能力提升的移動性增強方案等，都是目前密集網絡方面的研究熱點。

關鍵技術6： 新型網絡架構

目前，LTE接入網采用網絡扁平化架構，減小了系統時延，降低了建網成本和維護成本。未來5G可能采用C-RAN接入網架構。C-RAN是基于集中化處理(Centralized Processing)，協作式無線電(Collaborative Radio)和實時云計算構架(Real-time Cloud Infrastructure)的綠色無線接入網構架(Clean system)。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網絡，直接在遠端天線和集中化的中心節點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區域，甚至上百平方公里的無線接入系統。C-RAN架構適于采用協同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現動態使用的智能化組網，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。目前，研究的內容包括C-RAN的架構和功能，如集中控制，基帶池RRU接口定義，基于C-RAN的更緊密協作，如基站簇、虛擬小區等。

3、各國研究進展

中國

我國啟動5G移動通信系統研發

2013年10月，我國啟動了國家863計劃“第五代移動通信系統研究開發”項目，今年投入1.6億元人民幣，在2020年之前，系統地研究5G移動通信體系架構、無線組網、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發與利用等關鍵技術，完成性能評估及原型系統設計，進行技術試驗與測試。實現支持業務總速率10Gbps，將目前4G系統的頻譜、功率效率提升10倍，滿足未來10年移動互聯網流量增加1000倍的發展需求。目前，此項目參加單位除了國內55家通信企業、學術研究機構外，還首次吸納了三星、諾西、愛立信公司等數家國際企業作為研發合作伙伴，5G研究正在成為全球移動通信領域新一輪技術競爭焦點。

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華為打破5G空口數據傳輸紀錄 實測速率超過100Gbps

華為2014年2月22日宣布，在高頻段無線5G空口環境下實現了高達115Gbps的峰值傳輸速率。這一突破基于5G基本傳輸技術創新，刷新了無線超寬帶數據傳輸記錄。在超高速傳輸實現架構上，華為在70-90GHz頻譜上采用了MIMO、多載波OFDM聚合等先進技術，創新性應用預編碼技術解決帶外干擾抑制和峰平比抑制問題，采用先進數字算法解決MIMO相躁抑制難題，為每用戶速率達到10Gbps光纖的接入體驗奠定了基礎。華為長期堅持在無線領域研究創新的持續投入，從2009年開始啟動5G的研究，計劃到2018年投入6億美金用于5G的研究和創新。到目前為止，華為已經在全球9個地域建立5G的創新研究中心。

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華為測試5G無線技術

5G成為通信產業的熱門話題，在日前西班牙巴塞羅那舉行的2014年世界移動通信大會（2014 MWC）上，5G也成為熱點。在過去幾年里，華為5G團隊聚焦5G基礎關鍵技術。華為5G團隊在5G空口技術，虛擬化接入技術以及新射頻技術等方面積極開展斷裂技術研究并取得重大突破，有力推動5G的發展。

基于靈活的自適應軟定義的空口設計，極大的提升頻譜效率并縮短傳輸時延，滿足5G未來多樣的業務需求；在空口新波形設計上，開展基于SCMA和可變子載波的非正交接入技術研究，并取得突破，完成概念原型驗證，有效提升頻譜效率以及離散頻譜的使用，滿足定制物聯網業務的部署以及大帶寬下實現虛擬現實等高帶寬的業務需求，同時，實現網絡的自適應定制化，滿足部署各類創新的應用需求。

在5G空口架構上，實現抗多徑大帶寬的全雙工傳輸技術研究和原型，測試結果表明可以節省將近2倍的頻譜資源，為5G時代將TDD和FDD頻譜統一使用奠定基礎。華為在5G基站原型系統中，創新引入全新的全數字化射頻架構，天線與射頻單元高度集成的Radiotenna技術，以及復雜的中射頻算法，有效提升蜂窩頻段和更高頻段動態使用的頻譜效率，領先實現傳統蜂窩頻段下的50-100Gbps容量的5G基站原型系統，以及71-76GHz 和81-86GHz頻段超過100Gbps的原型系統驗證。

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中興發布5G白皮書 展示下一代移動遠景

中興通訊于2014年2月發布了5G白皮書，其中描述了超大數據流量網絡給消費者和企業實現了在廣泛的日常生活和工作中可以即時按需接入實時應用和獲取信息，將數字世界和物理世界合二為一。據中興通訊白皮書《5G - 驅動現實和數字世界融合》，5G除了能使人與人之間實現無縫連接，也能夠加強“人與物”及“物與物”之間的高速連接，創建一個新的數字生態系統，驅動網絡流量加速增長。5G將是M-ICT時代最重要的基礎，其發展方向以“人的體驗”為中心，在終端、無線、網絡、業務等領域進一步融合及創新。同時，5G將為“人”在感知、獲取、參與和控制信息的能力上帶來革命性的影響。5G的服務對象將由公眾用戶向行業用戶拓展，5G網絡將吸收蜂窩網和局域網的優秀特性，形成一個更智能、更友好，更廣泛用途的網絡。

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歐洲

歐盟撥款5000萬歐元加速5G技術發展2020年推出成熟標準

歐盟委員會副主席Neelie Kroes在移動世界大會(MWC 2013)上宣布，歐盟將撥款5000 萬歐元(約合6540 萬美元)，加速5G 移動技術的發展，計劃到2020 年推出成熟的標準。這筆資金將授予多個研究項目，它們的名稱都很神秘，包括iJOIN、TROPIC、COMBO 和MOTO。這些機構將解決下一代移動網絡所需的架構和功能問題。其中一個名為MEITS 的項目獲得了1600 萬歐元(約合2100 萬美元)的資本注入。

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華為聯手歐洲知名運營商推動成立英國5G研究創新中心

華為于2013年11月在英國薩里大學聯手世界知名運營商、電信設備制造商、英國通信管理局、媒體以及通信組織的專家學者，與薩里大學的科研人員一起見證了5G創新中心（5GIC）的成立。創始成員包括薩里大學、華為、沃達豐、英國電信、Tefefonica、EE、BBC、OfCom、三星、Aeroflex、AIRCOM International、Fujitsu、、Rohde & Schwarz。5GIC在未來5年里，將分別獲得創始成員的3000萬英鎊和屬于英國高等教育撥款委員會的英國研究伙伴投資基金1160萬英鎊投入。5GIC將成為世界5G研究的重要平臺。

5GIC建設于薩里大學的主校區Guildford，預計2015年1月完工。建成后的5GIC將為150位研究人員和100名博士生提供一流的設備和辦公環境。5GIC的成立對推動5G技術的研究有著重要的意義，并在業界引起了巨大的反響。

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5G公私合作聯盟成立 華為致力于共建全球5G生態圈

歐盟及產業界各方共同推動5GPPP Association (5G公私合作聯盟）于2014年世界移動通信上正式宣告成立。5GPPP是歐盟重點投入的5G旗艦研究項目群，總投資近7億歐元用于基礎性研究。

華為作為5GPPP Association成員，5GPPP歐洲技術平臺委員會董事會成員，英國5G創新中心（5GIC）創始成員之一，中國5G研究國家項目的發起者之一，積極參與項目的制定，規劃和執行。到目前為止，華為已與全球超過20多個頂級高校在5G關鍵技術領域建立了緊密的合作。在過去兩年內，華為不斷的尋求與客戶及廠商在5G研究領域的廣泛合作，其中包括參加由設備商、運營商、高校和科研機構聯合發起的歐盟FP7。

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歐盟與愛立信等5G PPP聯盟成員啟動全新5G合作項目

歐盟委員會攜手“5G公私合作”（5G PPP）聯盟于2014年2月推出全新5G基礎設施公私合作項目，將深入研究未來十年5G通信基礎設施的解決方案、架構、技術以及標準等。5G PPP聯盟由愛立信、阿爾卡特朗訊、諾基亞通信、Orange 及衛星運營商SES創立，匯聚了電信業、IT業以及科研院所等多方參與者。目前，歐盟委員會與業界正共同致力于為5G研發，并籌措巨額公共基金并加大商業投資。根據歐盟委員會官方公布，預計在2020年之前將有7億歐元投入5G研發。

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1.2億美元 英德將合作研究5G通信

英國首相卡梅倫2014年3月9日在漢諾威表示，英國與德國將加強在第五代移動通信技術（5G）和物聯網研究上的合作，并共同推進歐洲電信市場一體化。他還透露，英國有意與德國加強物聯網方面的研究合作，將把物聯網研究經費增加4500萬英鎊，至7300萬英鎊（約合1.2億美元）。卡梅倫當天出席2014年漢諾威通信和信息技術博覽會開幕式時說，英國倫敦大學國王學院、薩里大學和德國德累斯頓工業大學將合作開展5G研究。

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愛立信與兩家合作伙伴在瑞典建立5G傳輸實驗室

2014年3月，愛立信與瑞典皇家理工學院、瑞典ICT研究機構Acero攜手，共同成立了5G傳輸實驗室，三方將采取創新的合作方法，共同推動網絡傳輸基礎設施的進一步發展，這也是實現未來5G網絡和網絡社會的關鍵一步。該實驗室位于瑞典西斯塔，這也是愛立信集團總部所在地，愛立信、Acreo和皇家理工學院將致力于改變網絡的結構和設計，甚至使其超越當今最先進的網絡，為5G在2020 年左右的問世提前布局。研究人員將著手解決所有網絡層的動態運營問題、移動和固定訪問流量的共同傳輸問題，以及不同服務和應用的網絡管理一體化等問題。

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愛立信攜手紐約大學無線中心共同加快5G移動技術的研發

愛立信于2014年4月宣布成為紐約大學無線中心（NYU WIRELESS）聯合贊助商，雙方將攜手合作研究開發5G技術。

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美國

英特爾推動毫米波無線頻段5G研究

2014年3月，在成功主導將60GHz 導入區域網絡（LAN）后，英特爾正推動一項研究，以定義在下一代蜂窩系統中采用毫米波無線頻段的提案。據介紹，英特爾正與歐洲兩大聯盟以及三星（Samsung）等廠商合作，共同開發5G毫米波頻譜計劃。該公司還在中國與韓國等地追蹤有關5G 的最新發展。

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美學者呼吁政府開放毫米波頻段 趕上5G開發腳步

2014年3月，美國紐約大學理工學院（NYU Polytechnic）的研究人員Theodore Rappaport呼吁，主管機關應該開放毫米波頻段的授權，以迎接無線通信領域的技術復興。Rappaport的研究中心已經建立了一個紐約市內毫米波信號傳播特性的資料庫，吸引了包括AT&T、Intel、Samsung等企業贊助。其研究中心接下來將開發統計模型以及頻道仿真器，做為5G系統與標準的測試平臺；那些工具將協助網絡服務業者進行成本估算，以及規劃毫米波城市通信網絡。

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應對5G通信標準 安捷倫布局高頻及天線陣列測試技術

在國際電信聯盟（ITU）和歐盟5GPPP全力促成下，5G無線通信標準已初具雛形，將采用高達10～80GHz頻段、250MHz帶寬，支持六十四根以上天線陣列技術。由于測試測量技術與新技術的誕生息息相關，當前測試測量廠商都在加緊布局高頻及天線陳列測試技術，以應對5G通信標準的研發，以促進5G 通信于2020年正式投入商用。

目前安捷倫已分別與ITU、3GPP、歐盟5GPPP、中國移動、中國網絡通信(CNC)和臺灣中科院、工研院等研究組織，以及各國主要電信廠商合作，提供相關的高頻和多天線測試方案。安捷倫與中國移動正研究縮小單一天線體積，再組成天線陣列的方式，以符合5G傳輸速率要求。

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韓國

三星稱研發5G通信技術 下載速率可達10Gbps

2013年5月，三星宣布已經成功開發了第5代移動通信(5G)的核心技術，這一技術預計將于2020年開始部署。測試人員用64個天線組，以28GHz頻段進行最快達1.056Gbps的速度進行無線傳輸，最遠傳輸距離可達2公里，其速度幾乎是4G的百倍以上。三星技術的理論下載速率將達到10Gbps。業內人士認為，這是5G技術發展的一個重要里程碑。

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韓?國?宣?布?發?展5G網?絡??2020年實現商用

韓國未來創造科學部表示，韓國政府在2014年1月舉行的第三次經濟部門長官會議上，敲定了以5G科技發展總體規劃為主要內容的“未來移動通信產業發展戰略”，決定投資1.6萬億韓元(約90.2億元人民幣)，以便在2020年實現第五代移動通信（5G）商業化的目標。據了解，該部門將于明年12月進行pre-5G核心服務的試運行；2017年12月起提供5G核心服務的模擬服務后，于2018年在平昌冬奧會期間試運行。

此外，韓國政府將與歐洲和中國進行技術交流，通過與國際社會的合作實現5G標準化。為了讓韓國能在2020年之前獲得國際一流的標準專利競爭力，韓國政府將和海外研究機構聯合進行研究，并將中小企業參與5G研發的比重從目前的25%提高到40%。

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日本

日本電信商示范5G網絡計劃 比4G快100倍

2013年10月，日本移動通信運營商NTT DoCoMo在日本高新技術博覽會上正式對外公布了其5G網絡計劃的相關細節。雖然NTT DoCoMo同時也表示該網絡在2020年以前并不會正式推出，而且5G網絡的標準目前也尚未確定，不過相比于目前的LTE網絡來說，NTT DoCoMo的5G網絡速度將會是前者的100倍。

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