我國5G重大項目取得五方面重要階段性進(jìn)展
9月26日從科技部獲悉，2014年1月，國家863計劃啟動(dòng)實(shí)施了5G移動(dòng)通信系統先期研究重大項目(以下簡(jiǎn)稱(chēng)5G重大項目)，目前該項目取得了五方面重要階段性進(jìn)展，在技術(shù)、架構等多方面均獲得了突破。
5G重大項目一期課題的主要技術(shù)目標包括：研究5G網(wǎng)絡(luò )系統體系架構、無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)傳輸、新型天線(xiàn)與射頻以及新頻譜開(kāi)發(fā)與利用等關(guān)鍵技術(shù)，完成性能評估及原型系統設計，開(kāi)展無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)試驗，支持業(yè)務(wù)總速率達10Gbps，空中接口頻譜效率和功率效率較4G提升10倍。5G重大項目二期則重點(diǎn)圍繞以下5G關(guān)鍵性技術(shù)展開(kāi)研究：研制可靈活配置且吞吐率達10-100Gbps的5G基站軟試驗平臺；探索毫米波頻譜資源的開(kāi)發(fā)利用；研究不同體制環(huán)境下的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)；探索5G網(wǎng)絡(luò )安全新機制；研究面向5G的新型調制編碼技術(shù)，提升鏈路性能。5G是面向2020年移動(dòng)通信發(fā)展的新一代移動(dòng)通信系統。
目前，該項目已取得如下重要階段性進(jìn)展：
一、完成了5G系統需求與愿景、典型應用場(chǎng)景與KPI、及頻譜需求分析研究，為我國參與5G標準的制定打下了技術(shù)基礎。
課題組完成了5G愿景與需求研究，提出了5G典型場(chǎng)景和關(guān)鍵能力指標體系，核心研究成果輸入到ITU；明確了5G的技術(shù)演進(jìn)路線(xiàn)和5G核心關(guān)鍵技術(shù)，提出了5G無(wú)線(xiàn)技術(shù)框架及網(wǎng)絡(luò )框架；完成面向2020年的5G頻譜需求預測，提出了我國5G潛在候選頻段建議，對6-100GHz重點(diǎn)候選頻段開(kāi)展信道測量與建模研究；有效組織開(kāi)展5G研究及國際合作，逐步形成我國在5G研究方面的引領(lǐng)地位。
二、在5G新型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )構架研究方面進(jìn)行創(chuàng )新，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )密集組網(wǎng)、高通量協(xié)作組網(wǎng)、CU分離超蜂窩構架、無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )虛擬化等研究方向取得重要突破。
提出了支持高密度聚合的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構——協(xié)作2.0網(wǎng)絡(luò )架構，完成了基于軟件定義的接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的接口設計，實(shí)現了高密度聚合異構網(wǎng)絡(luò )的靈活配置和統一管理；研究了高密度異構聚合網(wǎng)絡(luò )的干擾抑制、高效協(xié)作以及能效提升的方法，解決了存在多類(lèi)業(yè)務(wù)時(shí)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )按需匹配；研究了支持5G高密度聚合異構網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)場(chǎng)景的系統級仿真評估方法，開(kāi)發(fā)了系統級仿真平臺；搭建了支持5G網(wǎng)絡(luò )高密度異構融合的室內試驗環(huán)境，完成了原型系統設計，并已經(jīng)開(kāi)展了部分關(guān)鍵技術(shù)的測試驗證。
開(kāi)展了高通量5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，包括高密集網(wǎng)絡(luò )分層模型與頻率復用機制、數據與控制分離架構、分布干擾協(xié)調與異構資源聯(lián)合調配、無(wú)線(xiàn)自回傳、自組織組網(wǎng)以及統一承載技術(shù)；初步完成了5G高通量無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構的仿真平臺的設計；初步搭建了5G高通量無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構概念驗證平臺，實(shí)現了數據面和控制面分離的基本功能。
開(kāi)展了面向5G的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)、接入網(wǎng)處理的虛擬化技術(shù)研究，形成了完整的5G超蜂窩網(wǎng)絡(luò )架構。設計了超蜂窩無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)體制，研發(fā)了YaRAN接入網(wǎng)基礎設施虛擬化平臺。提出了非棧協(xié)議虛擬化網(wǎng)絡(luò )架構、基于云計算的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)架構、半靜態(tài)基礎設施編排機制與雙層資源映射方法、一種基于網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化的LTE和WiFi融合網(wǎng)絡(luò )架構，降低了異構網(wǎng)絡(luò )信令開(kāi)銷(xiāo)及業(yè)務(wù)響應時(shí)間；開(kāi)發(fā)了5G超蜂窩無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)仿真平臺以及4種原型驗證系統，并對上述關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗證。正在形成統一的大型原型驗證測試床，對任務(wù)總體性能指標進(jìn)行驗證，包括5G網(wǎng)絡(luò )的域效、譜效、能效和彈性等指標。
提出了5G無(wú)線(xiàn)融合網(wǎng)絡(luò )虛擬化系統架構模型、控制信令與業(yè)務(wù)承載分離技術(shù)及協(xié)議棧功能虛擬劃分方法、多元異質(zhì)無(wú)線(xiàn)通信資源虛擬化模型、多域資源的認知協(xié)同技術(shù)；完成了5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )虛擬化試驗系統的設計方案，初步搭建了5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )虛擬化軟硬件試驗系統和仿真平臺，理論分析和數值仿真結果表明所提信令簡(jiǎn)化方案較4G系統可降低信令開(kāi)銷(xiāo)。
三、突破5G無(wú)線(xiàn)傳輸核心關(guān)鍵技術(shù)，在大規模無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)陣列和高效協(xié)作傳輸方面取得重要進(jìn)展，為實(shí)現項目擬定的總體目標奠定了堅實(shí)的基礎。
開(kāi)展了適用于5G需求的大規模協(xié)作傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究，針對大規模MIMO和密集分布式無(wú)線(xiàn)傳輸系統，完成了信道建模與信道狀態(tài)信息獲取、空分多址傳輸、鏈路自適應傳輸、干擾信道下高性能接收機、多用戶(hù)調度、系統同步與控制信息傳輸以及大規模MIMO陣列天線(xiàn)、緊湊多天線(xiàn)、以及低功率可配置射頻技術(shù)的設計與開(kāi)發(fā)；初步完成了仿真驗證平臺的構建，開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)的性能與評估；開(kāi)展了支持64天線(xiàn)大規模MIMO以及128天線(xiàn)密集分布式無(wú)線(xiàn)傳輸原型系統的構建和關(guān)鍵技術(shù)的研究。
開(kāi)展了大規模協(xié)作傳輸高能效和高譜效基礎理論、信道建模、傳輸技術(shù)、高效協(xié)作傳輸、節能傳輸技術(shù)的研究以及大規模有源陣列天線(xiàn)的設計與開(kāi)發(fā)；完成了基于大規模實(shí)測3D-MIMO的鏈路與系統仿真平臺開(kāi)發(fā)，并開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)的性能評估與驗證；開(kāi)展了支持大規模128天線(xiàn)MIMO陣列、基站處理池、終端實(shí)驗平臺的軟硬件開(kāi)發(fā)和試驗驗證任務(wù)。
完成了PDMA發(fā)射機與低復雜度接收機、低時(shí)延的多元LDPC編碼及聯(lián)合編碼調制、FBMC多載波系統的迭代信道估計方法和針對超奈奎斯特預編碼的低復雜度檢測算法的研究，形成了以“PDMA非正交多址接入+多元LDPC編碼”為代表的5G譜效提升的總體技術(shù)方案。形成面向5G系移動(dòng)通信的非正交傳輸技術(shù)方案；完成了高密度用戶(hù)接入典型場(chǎng)景下SCMA傳輸仿真驗證；完成了面向小流量數據包頻繁交互的NB-LDPC編碼仿真驗證；搭建了5G移動(dòng)通信“協(xié)作多點(diǎn)傳輸CoMP”典型場(chǎng)景下的FBMC傳輸實(shí)驗驗證平臺并進(jìn)行了部分測試驗證。
提出了以波束分多址(BDMA)為基礎的大規模MIMO完整傳輸方案；已完成基帶子系統的開(kāi)發(fā)及固定頻段射頻單元的開(kāi)發(fā)，系統可支持64-256天線(xiàn)通道，搭建了5G大規模MIMO外場(chǎng)試驗環(huán)境；天線(xiàn)規模、系統帶寬和處理能力具有可擴展性。
四、突破限制我國產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的毫米波射頻芯片關(guān)鍵技術(shù)，并在國際上上首次驗證了物理層安全技術(shù)在5G移動(dòng)通信系統應用的可行性。
完成了毫米波無(wú)線(xiàn)接入架構、物理層關(guān)鍵技術(shù)、媒體接入控制技術(shù)研究；完成了毫米波CMOS60GHz射頻單通道系統芯片和42-48GHz芯片模塊設計與流片；完成了基于自主研發(fā)芯片的60GHz頻段模擬前端硬件的設計與實(shí)現，使我國在這一薄弱環(huán)節的研究迅速接近國際先進(jìn)水平。面向我國主導的IEEE802.11aj無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)協(xié)議標準的制定，在45GHz毫米波MIMO設計、調制解調、信道編譯碼等方面取得突破性進(jìn)展，已向IEEE國際標準組織提交一系列提案，完成了IEEE802.11aj技術(shù)標準草案的擬定。
提出了未來(lái)寬帶無(wú)線(xiàn)接入安全體系架構與網(wǎng)絡(luò )安全模型，驗證了面向5G物理層安全的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、密鑰生成技術(shù)及輕量級加密和無(wú)線(xiàn)安全認證技術(shù)的可行性；搭建1套大規模天線(xiàn)實(shí)驗驗證系統，具體包括2套模擬基站的32天線(xiàn)通信系統、2套模擬合法用戶(hù)和竊聽(tīng)者的32天線(xiàn)通信系統，完成對物理層安全傳輸技術(shù)進(jìn)行功能驗證和性能自測試。
提出了支持多種業(yè)務(wù)需求的多級安全架構、基于物理層的“無(wú)條件”安全傳輸和跨層安全傳輸方案、一種新的基于物理層接入認證方法和基于MIMO的密鑰分發(fā)方案；研制了支持5G無(wú)線(xiàn)接入安全傳輸和組網(wǎng)仿真平臺；搭建了支持5G安全傳輸、認證等關(guān)鍵技術(shù)驗證的試驗環(huán)境，包括2個(gè)8發(fā)8收，1個(gè)4發(fā)4收和2個(gè)2發(fā)2收的節點(diǎn)。
五、超前部署5G新技術(shù)的測試與評估研究，支撐我國5G技術(shù)研發(fā)走在世界前列。
根據5G總體目標、業(yè)務(wù)需求和技術(shù)需求進(jìn)行測試需求分析，完成了測試需求分析報告、評估測試系統指標分解和定義，初步形成了評估指標集；完成了典型應用場(chǎng)景下的用戶(hù)和業(yè)務(wù)分布模型建模；完成針對5G網(wǎng)絡(luò )的系統及仿真評估方法研究；提出MIMO近場(chǎng)測試方案，搭建了大規模陣列天線(xiàn)軟件仿真評估平臺和大規模陣列天線(xiàn)測試環(huán)境；開(kāi)發(fā)了5G候選頻段共存評估仿真測試平臺并完成了評估分析；初步完成外場(chǎng)測試環(huán)境建設，包括測試終端和干擾設備的設計和基本模塊的開(kāi)發(fā)；完成多核并行計算仿真平臺，支持大規模天線(xiàn)和超密集組網(wǎng)技術(shù)的仿真。
根據工信部總體部署，我國的5G基礎研發(fā)試驗將在2016年到2018年進(jìn)行，分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗、5G技術(shù)方案驗證和5G系統驗證三個(gè)階段進(jìn)行。之后將進(jìn)入5G網(wǎng)絡(luò )建設階段，并有望最早在2020年正式商用。
業(yè)內人士指出，在全球著(zhù)手開(kāi)展5G研發(fā)的初期，我國產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節尤其是縱向細分領(lǐng)域的企業(yè)應當積極介入，共同推動(dòng)5G技術(shù)標準研究，通過(guò)5G的標準和產(chǎn)業(yè)的研究，能夠在核心器件取得突破，擺脫核心器件對外依賴(lài)的局面。保障我國產(chǎn)業(yè)在未來(lái)5G標準體系當中，占有重要位置。
