5G國際標準6月正式出爐

3月4日，中國信息通信研究院院長劉多表示，5G第一版國際標準將于今年6月完成。

劉多稱，我國在全球最早啟動5G試驗，在北京懷柔建設(shè)了全球最大5G試驗網(wǎng)絡(luò)，加速產(chǎn)業(yè)鏈的合作與技術(shù)的成熟。目前，我國提交的5G國際標準文稿占全球32%，牽頭標準化項目占比達40%，無論是推進速度還是質(zhì)量在全球范圍內(nèi)均屬較高。

據(jù)了解，我國5G研發(fā)試驗第三階段將于今年底前完成，重點是系統(tǒng)驗證。我國還啟動了5G應(yīng)用征集大賽，向全社會征集5G特色創(chuàng)新應(yīng)用。

因其應(yīng)用前景廣泛，5G戰(zhàn)略制高點的全球性搶占風起云涌，標準制定首當其沖。盡管5G技術(shù)前景廣闊，但目前離正式商用仍有一段時間，5G標準也有待正式確定。但毫無疑問，在5G標準制定中掌握話語權(quán)，將會在新一代移動通信技術(shù)革命中占據(jù)先機。

“此外，我們還在積極探索5G應(yīng)用和商業(yè)模式，加快5G應(yīng)用于相關(guān)場景?！眲⒍嗾f，2018年是5G標準確定和產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵一年，我國將注重標準、研發(fā)與試驗同步開展。

目前，就移動通信領(lǐng)域而言，要在3GPP標準確定技術(shù)上，對芯片、網(wǎng)絡(luò)和終端進行研發(fā)，目前中國企業(yè)在上述各領(lǐng)域都站在領(lǐng)導(dǎo)者方隊，顯示中國經(jīng)過多年積累在5G發(fā)展中的異軍突起。

分析稱，中國有望在5G標準背后的知識產(chǎn)權(quán)中爭取較大的份額，有助于為中國電信設(shè)備制造者、芯片企業(yè)和供應(yīng)鏈上全行業(yè)降低成本，從而增強中國的國際合作能力和影響力。

2020年中國將實現(xiàn)5G大規(guī)模商用

日前，第五屆中國移動合作伙伴大會在廣州召開，記者從會上了解到，5G商用的步伐日益臨近，隨著政策支持與企業(yè)的境外布局，我國5G產(chǎn)業(yè)建設(shè)已走在世界前列，有望成為全球5G領(lǐng)跑者，國內(nèi)部分5G研發(fā)企業(yè)已躋身全球第一梯隊。

24日，在2017中國移動全球合作伙伴大會上，5G研發(fā)應(yīng)用的最新成果亮相。在5G基礎(chǔ)通信方面，中國移動展示了全球首個基于國際統(tǒng)一標準的“5G新空口端到端互通”，該系統(tǒng)工作在3.5GHz頻段、100MHz帶寬， 下行峰值速率可達1.3Gbps以上；基于5G預(yù)商用基站和小型化5G CPE（小型化5G數(shù)據(jù)終端）的“5G端到端系統(tǒng)應(yīng)用”，可實時直播16路4K高清視頻業(yè)務(wù)；首批國內(nèi)5G高頻基站功放、射頻前端器件，以及業(yè)界首款5G終端射頻器件模組原型產(chǎn)品等。

在美國芯片巨頭高通公司展示臺，記者目睹了全球首個基于5G數(shù)據(jù)連接的芯片“真容”?，F(xiàn)場的高通公司研發(fā)人員陳波告訴記者，這只是開始。未來的5G將有十幾個頻段，高通目前只在28GHz毫米波頻段實現(xiàn)了數(shù)據(jù)連接，其他頻段還會陸續(xù)測試，直至全球所有5G頻段上都可以成功實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接。那就意味著未來這顆5G芯片可以做到全球通，支持全球各種5G頻段，屆時高通會進一步對這顆芯片進行優(yōu)化集成?！鞍殡S著5G標準的推進，最終這顆芯片將是符合5G標準的商業(yè)化芯片，手機企業(yè)將在高通芯片組上開發(fā)5G手機，預(yù)計最早2019年上半年5G手機將誕生?！?/p>

與此同時，國產(chǎn)設(shè)備商的喜人進展，為5G時代贏來了中國話語權(quán)。今年6月，中興通訊與中國移動在廣州開通了首個5G預(yù)商用基站，此次在大會又展示了全球首個5G IoDT測試、5G體驗車、5G無人機、5G無線寬帶接入、5G潛水艇、5G VR云游戲六大5G業(yè)務(wù)。

“4G改變生活，5G改變社會?！敝袊苿友芯吭簾o線與終端技術(shù)研究所所長丁海煜稱，5G是一個全新的通信技術(shù)，這種通信技術(shù)未來跟人工智能、大數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，將會開啟一個萬物互聯(lián)的全新時代。

5g標準詳解

1、5G空口物理層與其他各層的關(guān)系

1）總體架構(gòu)

如圖1所示，5G空口由Layer 1（物理層）、Layer 2（第二層。即媒介接入控制層）、Layer 3（第三層。即無線資源控制層RRC）組成組成。其中：（1）Layer 1是UE（用戶5G終端設(shè)備）與5G無線網(wǎng)絡(luò)之間的接口，Verizon的TS V5G.200系列標準對5G的Layer 1進行了規(guī)范；（2）Verizon接下來將要發(fā)布的TS V5G.300系列標準將對5G的Layer 2、Layer 3進行規(guī)范。

圖1 Verizon的5G無線接入空口協(xié)議架構(gòu)

具體地，Verizon的TS V5G.200系列標準目前共有4份，分別為：

（1）TS V5G.201： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical layer – General descripTIon”（物理層總體描述）；

（2）TS V5G.211： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical channels and modulaTIon”（物理信道與調(diào)制）；

（3）TS V5G.212： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; MulTIplexing and channel coding”（復(fù)用與信道編碼）；

（4）TS V5G.213： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical layer procedures”（物理層流程）。

其中，上述后面3份5G無線接入空口標準相互間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 5G物理層標準之間的關(guān)系

2）協(xié)議棧低層向高層提供的服務(wù)

SAPs（業(yè)務(wù)接入點）：上文圖1中，位于最底層的Layer 1向上層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，Layer 1與Layer 2之間通過傳輸信道來傳送“如何通過空口來傳輸信息”，Layer 2與Layer 3之間通過不同的邏輯信道來傳送“信息是何類型”消息［1］。

物理層的功能：為了向上層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，Verizon對5G無線接入空口的物理層所應(yīng)具備的功能進行了規(guī)范：

（1）傳輸信道的誤碼檢測并反饋至更高層；

（2）傳輸信道的FEC（前向糾錯）編碼/解碼；

（3）混合式ARQ（自動重發(fā)請求）的軟性結(jié)合（soft-combining）；

（4）編碼傳輸信道的速率適配（面向物理信道）；

（5）將編碼傳輸信道映射至物理信道；

（6）物理信道的功率加權(quán)；

（7）物理信道的調(diào)制與解調(diào)；

（8）頻率同步與時間同步；

（9）無線特性測試并反饋至更高層；

（10）MIMO（收/發(fā)端多天線）處理

（11）發(fā)射分集；

（12）RF（射頻）處理。

2、對5G空口物理層的總體描述

TS V5G.201對5G空口的物理層（Layer 1）作了總體描述。下文介紹TS V5G.211、TS V5G.212、TS V5G.213這3份Verizon的5G空口無線接入標準的主要內(nèi)容。

1）多址接入

在Verizon所規(guī)范5G無線接入空口物理層中，上行與下行的多址接入技術(shù)均是基于具備CP（循環(huán)前綴）的OFDM（正交頻分復(fù)用）。而且，如果采取TDD（時分雙工）機制，則可支持以半雙工模式運行。

另外，還可支持單個成員載波達到最大100 MHz的物理帶寬。一個資源塊的時間長度為0.1毫秒，其中包含12個子載波，每個子載波的物理帶寬為75 kHz。

一個無線幀的時間長度為10毫秒，由50個子幀組成，每個子幀的長度為0.2毫秒（10÷50=0.2）?；谧訋?，可實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)傳輸鏈路方向（上行或下行）的動態(tài)配置。其中，每個子幀均可配置成下行控制/數(shù)據(jù)與上行控制/數(shù)據(jù)的如下四種組合中的任意一種：

（1）含有下行控制信息與下行數(shù)據(jù)信息的一個子幀；

（2）含有下行控制信息、下行數(shù)據(jù)信息與上行控制信息的一個子幀；

（3）含有下行控制信息與上行數(shù)據(jù)信息的一個子幀；

（4）含有下行控制信息、上行數(shù)據(jù)信息與上行控制信息的一個子幀。

Verizon所規(guī)范5G無線多址接入技術(shù)可支持模擬波束賦形，而且還可以實現(xiàn)根據(jù)移動性支持的需求對波束的指向進行動態(tài)配置。另外，在進行MIMO傳輸時，支持作數(shù)字預(yù)處理。下行方向支持最大8根天線的MIMO配置，從而可支持最大8條流的多層下行傳輸（每個5G用戶終端處理最大兩個流）。此外，也可支持每個5G終端最大處理兩個流的多層上行傳輸。還可支持多個（最高可達8個）小區(qū)的上行與下行數(shù)據(jù)的匯聚。

2）物理信道與調(diào)制

TS V5G.211標準對5G空口的下行物理信道及上行物理信道分別作了定義，還描述了5G空口物理層物理信道的特性、物理層信號的產(chǎn)生及射頻調(diào)制［2］。

總體看來，TS V5G.211標準確定了：

（1）物理信道結(jié)構(gòu)、幀格式、物理資源元素等；

（2）調(diào)制映射方式（BPSK、QPSK等）；

（3）上行及下行的物理共享信道；

（4）上行及下行的參考信號；

（5）隨機接入信道；

（6）主/備同步信號；

（7）上行及下行的OFDM（正交幅度調(diào)制）信號生成；

（8）信號加擾、調(diào)制及上變換；

（9）上/下行時間關(guān)系（Uplink-downlink TIming relations）；

（10）層映射（Layer mapping）及上行/下行的預(yù)編碼。

Verizon所定義的5G空口下行物理信道包括：

（1）xPDSCH（5G無線下行物理共享信道）；

（2）xPDCCH（5G無線下行物理控制信道）；

（3）xPBCH（5G無線下行物理廣播信道）；

（4）ePBCH（5G無線下行物理擴展廣播信道）。

Verizon所定義的5G空口上行物理信道包括：

（1）xPRACH（5G物理隨機接入信道）；

（2）xPUSCH（5G無線上行物理共享信道）；

（3）xPUCCH（5G無線上行物理控制信道）。

此外，5G信號的類型已被Verizon分別定義為“參考信號”及“同步信號”。

5G無線射頻信號（包括上行信號與下行信號）的調(diào)制技術(shù)，可從QPSK、16 QAM、64 QAM這3種里面靈活選擇。

3）復(fù)用、信道編碼與交織

TS V5G.212標準對5G空口的傳輸信道、控制信道數(shù)據(jù)處理（具體包括復(fù)用、信道編碼與交織）進行了規(guī)范：

（1）信道編碼技術(shù)；

（2）物理層（Layer 1）及MAC層（Layer 2）控制信息的編碼；

（3）交織；

（4）速率適配。

Verizon所規(guī)范的5G無線物理信道編碼技術(shù)包括：

（1）咬尾卷積編碼（Tail biting convolutional coding）；

（2）LDPC編碼；

（3）Turbo編碼（此為可選方式）。

4）物理層工作流程

TS V5G.212標準對5G空口的物理層流程特性，明確了：

（1）同步流程（包括小區(qū)搜索流程及時間同步）；

（2）功率控制流程；

（3）隨機接入流程；

（4）與下行物理共享信道相關(guān)的流程，包括CSI（信道狀態(tài)信息）反饋報告；

（5）與上行物理共享信道相關(guān)的流程，包括5G終端探測、HARQ ACK/NACK檢測；

（6）物理共享控制信道流程，包括對共享控制信道的指配/分配；

（7）波束捕獲流程。

Verizon所定義的5G空口物理層工作流程包括：

（1）小區(qū)搜索；

（2）上行同步與下行時控；

（3）與隨機接入相關(guān)的流程；

（4）與HARQ（混合式自動重傳請求）相關(guān)的流程；

（5）波束捕獲。

Verizon所定義的5G空口規(guī)范，也可支持進行干擾協(xié)調(diào)——將可通過在頻域、時域及功率域進行物理層資源的控制來實現(xiàn)。

5）物理層測試

5G用戶終端及5G Node-B（5G基站）可以對5G無線特性進行測試，并可將測試結(jié)果上報至5G網(wǎng)絡(luò)中的更高層。