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目录 IMT-2020(5G)推进组
5G概念白皮书
引言
5G技术场景 P1
5G关键技术 P2
5G概念 P4
5G技术路线 P8
总结与展望 P10
主要贡献单位 P12
P14

IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立,组织架
构基于原IMT-Advanced推进组,成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力
量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。
IMT-2020(5G)推进组
5G概念白皮书

引言

移动通信自20世纪80年代诞生以来,经过三十多年的爆发式
增长,已成为连接人类社会的基础信息网络。移动通信的发展不
仅深刻改变了人们的生活方式,而且已成为推动国民经济发展、
提升社会信息化水平的重要引擎。随着4G进入规模商用阶段,面
向2020年及未来的第五代移动通信(5G)已成为全球研发热点。

在全球业界的共同努力下,5G愿景与关键能力需求已基本明
确,预计2016年将启动国际标准制定工作。为使5G技术研发和标
准化形成合力,需尽快明确5G概念、技术路线与核心技术,这将
对凝聚全球业界力量,推动5G发展具有极其重要的意义。

本白皮书从5G愿景与需求出发,分析归纳了5G主要技术场
景、关键挑战和适用关键技术,提取了关键能力与核心技术特征
并形成5G概念,在此基础上,结合标准与产业趋势,提出了5G
适合的技术路线。

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IMT-2020(5G)推进组 连续广域覆盖
5G概念白皮书 热点高容量
低功耗大连接
5G技术场景 低时延高可靠
5G主要技术场景
面向2020年及未来,移动互联网和物联网业务将成为移动通
信发展的主要驱动力。5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通
等各种区域的多样化业务需求,即便在密集住宅区、办公室、体育
场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密
度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景,也可以为用户提供
超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务
体验。与此同时,5G还将渗透到物联网及各种行业领域,与工业
设施、医疗仪器、交通工具等深度融合,有效满足工业、医疗、交
通等垂直行业的多样化业务需求,实现真正的“万物互联”。

5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战,
不同应用场景面临的性能挑战有所不同,用户体验速率、流量密
度、时延、能效和连接数都可能成为不同场景的挑战性指标。从
移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发,可归
纳出连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠
四个5G主要技术场景。

连续广域覆盖和热点高容量场景主要满足2020年及未来的移
动互联网业务需求,也是传统的4G主要技术场景。

• 连续广域覆盖场景是移动通信最基本的覆盖方式,以保证
用户的移动性和业务连续性为目标,为用户提供无缝的高
速业务体验。该场景的主要挑战在于随时随地(包括小区
边缘、高速移动等恶劣环境)为用户提供100Mbps以上的
用户体验速率。

• 热点高容量场景主要面向局部热点区域,为用户提供极高
的数据传输速率,满足网络极高的流量密度需求。1Gbps
用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km2的流
量密度需求是该场景面临的主要挑战。

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IMT-2020(5G)推进组
5G概念白皮书

低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务,是
5G新拓展的场景,重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网
及垂直行业应用。

• 低功耗大连接场景主要面向智慧城市、环境监测、智能农
业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,具
有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范
围广、数量众多,不仅要求网络具备超千亿连接的支持能
力,满足100万/km2连接数密度指标要求,而且还要保证
终端的超低功耗和超低成本。

• 低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业
的特殊应用需求,这类应用对时延和可靠性具有极高的指
标要求,需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%
的业务可靠性保证。

场景 5G主要场景与关键性能挑战
连续广域覆盖
热点高容量 关键挑战

低功耗大连接 • 100Mbps用户体验速率
低时延高可靠
• 用户体验速率:1Gbps
• 峰值速率: 数十Gbps
• 流量密度: 数十Tbps/km2
• 连接数密度: 106 /km2
• 超低功耗,超低成本

• 空口时延: 1ms
 • 端到端时延: ms量级

 • 可靠性: 接近100%

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IMT-2020(5G)推进组
5G概念白皮书

5G关键技术

5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。在无线
技术领域,大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接
入等技术已成为业界关注的焦点;在网络技术领域,基于软件定
义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络架构已取
得广泛共识。此外,基于滤波的正交频分复用(F-OFDM)、
滤波器组多载波(FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通
(D2D)、多元低密度奇偶检验(Q-ary LDPC)码、网络编
码、极化码等也被认为是5G重要的潜在无线关键技术。

5G无线关键技术

大规模天线阵列在现有多天线基础上通过增加天线数可支持
数十个独立的空间数据流,将数倍提升多用户系统的频谱效率,
对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天线
阵列应用于5G需解决信道测量与反馈、参考信号设计、天线阵列
设计、低成本实现等关键问题。

超密集组网通过增加基站部署密度,可实现频率复用效率
的巨大提升,但考虑到频率干扰、站址资源和部署成本,超密集
组网可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑
制、小区虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重
要研究方向。

新型多址技术通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来
实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。此外,新
型多址技术可实现免调度传输,将显著降低信令开销,缩短接入
时延,节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基于多
维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址(SCMA)技术,基于复数

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IMT-2020(5G)推进组
5G概念白皮书

多元码及增强叠加编码的多用户共享接入(MUSA)技术,
基于非正交特征图样的图样分割多址(PDMA)技术以及基
于功率叠加的非正交多址(NOMA)技术。

全频谱接入通过有效利用各类移动通信频谱(包含高低
频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续
频谱等)资源来提升数据传输速率和系统容量。6GHz以下频
段因其较好的信道传播特性可作为5G的优选频段,6~100GHz
高频段具有更加丰富的空闲频谱资源,可作为5G的辅助频
段。信道测量与建模、低频和高频统一设计、高频接入回传一
体化以及高频器件是全频谱接入技术面临的主要挑战。


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分享于 2017-10-20 12:46:32

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