5G国际标准6月正式出炉_5G国际标准内容详解

　　5G国际标准6月正式出炉

　　3月4日，中国信息通信研究院院长刘多表示，5G第一版国际标准将于今年6月完成。

　　刘多称，我国在全球最早启动5G试验，在北京怀柔建设了全球最大5G试验网络，加速产业链的合作与技术的成熟。目前，我国提交的5G国际标准文稿占全球32%，牵头标准化项目占比达40%，无论是推进速度还是质量在全球范围内均属较高。

　　据了解，我国5G研发试验第三阶段将于今年底前完成，重点是系统验证。我国还启动了5G应用征集大赛，向全社会征集5G特色创新应用。

　　因其应用前景广泛，5G战略制高点的全球性抢占风起云涌，标准制定首当其冲。尽管5G技术前景广阔，但目前离正式商用仍有一段时间，5G标准也有待正式确定。但毫无疑问，在5G标准制定中掌握话语权，将会在新一代移动通信技术革命中占据先机。

　　“此外，我们还在积极探索5G应用和商业模式，加快5G应用于相关场景。”刘多说，2018年是5G标准确定和产品研发的关键一年，我国将注重标准、研发与试验同步开展。

　　目前，就移动通信领域而言，要在3GPP标准确定技术上，对芯片、网络和终端进行研发，目前中国企业在上述各领域都站在领导者方队，显示中国经过多年积累在5G发展中的异军突起。

　　分析称，中国有望在5G标准背后的知识产权中争取较大的份额，有助于为中国电信设备制造者、芯片企业和供应链上全行业降低成本，从而增强中国的国际合作能力和影响力。

　　

　　2020年中国将实现5G大规模商用

　　日前，第五届中国移动合作伙伴大会在广州召开，记者从会上了解到，5G商用的步伐日益临近，随着政策支持与企业的境外布局，我国5G产业建设已走在世界前列，有望成为全球5G领跑者，国内部分5G研发企业已跻身全球第一梯队。

　　24日，在2017中国移动全球合作伙伴大会上，5G研发应用的最新成果亮相。在5G基础通信方面，中国移动展示了全球首个基于国际统一标准的“5G新空口端到端互通”，该系统工作在3.5GHz频段、100MHz带宽， 下行峰值速率可达1.3Gbps以上；基于5G预商用基站和小型化5G CPE（小型化5G数据终端）的“5G端到端系统应用”，可实时直播16路4K高清视频业务；首批国内5G高频基站功放、射频前端器件，以及业界首款5G终端射频器件模组原型产品等。

　　在美国芯片巨头高通公司展示台，记者目睹了全球首个基于5G数据连接的芯片“真容”。现场的高通公司研发人员陈波告诉记者，这只是开始。未来的5G将有十几个频段，高通目前只在28GHz毫米波频段实现了数据连接，其他频段还会陆续测试，直至全球所有5G频段上都可以成功实现数据连接。那就意味着未来这颗5G芯片可以做到全球通，支持全球各种5G频段，届时高通会进一步对这颗芯片进行优化集成。“伴随着5G标准的推进，最终这颗芯片将是符合5G标准的商业化芯片，手机企业将在高通芯片组上开发5G手机，预计最早2019年上半年5G手机将诞生。”

　　与此同时，国产设备商的喜人进展，为5G时代赢来了中国话语权。今年6月，中兴通讯与中国移动在广州开通了首个5G预商用基站，此次在大会又展示了全球首个5G IoDT测试、5G体验车、5G无人机、5G无线宽带接入、5G潜水艇、5G VR云游戏六大5G业务。

　　“4G改变生活，5G改变社会。”中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁海煜称，5G是一个全新的通信技术，这种通信技术未来跟人工智能、大数据紧密结合，将会开启一个万物互联的全新时代。

　　

　　5g标准详解

　　1、5G空口物理层与其他各层的关系

　　1）总体架构

　　如图1所示，5G空口由Layer 1（物理层）、Layer 2（第二层。即媒介接入控制层）、Layer 3（第三层。即无线资源控制层RRC）组成组成。其中：（1）Layer 1是UE（用户5G终端设备）与5G无线网络之间的接口，Verizon的TS V5G.200系列标准对5G的Layer 1进行了规范；（2）Verizon接下来将要发布的TS V5G.300系列标准将对5G的Layer 2、Layer 3进行规范。

　　

　　图1 Verizon的5G无线接入空口协议架构

　　具体地，Verizon的TS V5G.200系列标准目前共有4份，分别为：

　　（1）TS V5G.201： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical layer – General descripTIon”（物理层总体描述）；

　　（2）TS V5G.211： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; Physical channels and modulaTIon”（物理信道与调制）；

　　（3）TS V5G.212： “Verizon 5G Radio Access （V5G RA）; MulTIplexing and channel coding”（复用与信道编码）；

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

　　其中，上述后面3份5G无线接入空口标准相互间的关系如图2所示。

　　

　　图2 5G物理层标准之间的关系

　　2）协议栈低层向高层提供的服务

　　SAPs（业务接入点）：上文图1中，位于最底层的Layer 1向上层提供数据传输服务，Layer 1与Layer 2之间通过传输信道来传送“如何通过空口来传输信息”，Layer 2与Layer 3之间通过不同的逻辑信道来传送“信息是何类型”消息［1］。

　　物理层的功能：为了向上层提供数据传输服务，Verizon对5G无线接入空口的物理层所应具备的功能进行了规范：

　　（1）传输信道的误码检测并反馈至更高层；

　　（2）传输信道的FEC（前向纠错）编码/解码；

　　（3）混合式ARQ（自动重发请求）的软性结合（soft-combining）；

　　（4）编码传输信道的速率适配（面向物理信道）；

　　（5）将编码传输信道映射至物理信道；

　　（6）物理信道的功率加权；

　　（7）物理信道的调制与解调；

　　（8）频率同步与时间同步；

　　（9）无线特性测试并反馈至更高层；

　　（10）MIMO（收/发端多天线）处理

　　（11）发射分集；

　　（12）RF（射频）处理。

　　2、对5G空口物理层的总体描述

　　TS V5G.201对5G空口的物理层（Layer 1）作了总体描述。下文介绍TS V5G.211、TS V5G.212、TS V5G.213这3份Verizon的5G空口无线接入标准的主要内容。

　　1）多址接入

　　在Verizon所规范5G无线接入空口物理层中，上行与下行的多址接入技术均是基于具备CP（循环前缀）的OFDM（正交频分复用）。而且，如果采取TDD（时分双工）机制，则可支持以半双工模式运行。

　　另外，还可支持单个成员载波达到最大100 MHz的物理带宽。一个资源块的时间长度为0.1毫秒，其中包含12个子载波，每个子载波的物理带宽为75 kHz。

　　一个无线帧的时间长度为10毫秒，由50个子帧组成，每个子帧的长度为0.2毫秒（10÷50=0.2）。基于子帧，可实现对于数据传输链路方向（上行或下行）的动态配置。其中，每个子帧均可配置成下行控制/数据与上行控制/数据的如下四种组合中的任意一种：

　　（1）含有下行控制信息与下行数据信息的一个子帧；

　　（2）含有下行控制信息、下行数据信息与上行控制信息的一个子帧；

　　（3）含有下行控制信息与上行数据信息的一个子帧；

　　（4）含有下行控制信息、上行数据信息与上行控制信息的一个子帧。

　　Verizon所规范5G无线多址接入技术可支持模拟波束赋形，而且还可以实现根据移动性支持的需求对波束的指向进行动态配置。另外，在进行MIMO传输时，支持作数字预处理。下行方向支持最大8根天线的MIMO配置，从而可支持最大8条流的多层下行传输（每个5G用户终端处理最大两个流）。此外，也可支持每个5G终端最大处理两个流的多层上行传输。还可支持多个（最高可达8个）小区的上行与下行数据的汇聚。

　　2）物理信道与调制

　　TS V5G.211标准对5G空口的下行物理信道及上行物理信道分别作了定义，还描述了5G空口物理层物理信道的特性、物理层信号的产生及射频调制［2］。

　　总体看来，TS V5G.211标准确定了：

　　（1）物理信道结构、帧格式、物理资源元素等；

　　（2）调制映射方式（BPSK、QPSK等）；

　　（3）上行及下行的物理共享信道；

　　（4）上行及下行的参考信号；

　　（5）随机接入信道；

　　（6）主/备同步信号；

　　（7）上行及下行的OFDM（正交幅度调制）信号生成；

　　（8）信号加扰、调制及上变换；

　　（9）上/下行时间关系（Uplink-downlink TIming relations）；

　　（10）层映射（Layer mapping）及上行/下行的预编码。

　　Verizon所定义的5G空口下行物理信道包括：

　　（1）xPDSCH（5G无线下行物理共享信道）；

　　（2）xPDCCH（5G无线下行物理控制信道）；

　　（3）xPBCH（5G无线下行物理广播信道）；

　　（4）ePBCH（5G无线下行物理扩展广播信道）。

　　Verizon所定义的5G空口上行物理信道包括：

　　（1）xPRACH（5G物理随机接入信道）；

　　（2）xPUSCH（5G无线上行物理共享信道）；

　　（3）xPUCCH（5G无线上行物理控制信道）。

　　此外，5G信号的类型已被Verizon分别定义为“参考信号”及“同步信号”。

　　5G无线射频信号（包括上行信号与下行信号）的调制技术，可从QPSK、16 QAM、64 QAM这3种里面灵活选择。

　　3）复用、信道编码与交织

　　TS V5G.212标准对5G空口的传输信道、控制信道数据处理（具体包括复用、信道编码与交织）进行了规范：

　　（1）信道编码技术；

　　（2）物理层（Layer 1）及MAC层（Layer 2）控制信息的编码；

　　（3）交织；

　　（4）速率适配。

　　Verizon所规范的5G无线物理信道编码技术包括：

　　（1）咬尾卷积编码（Tail biting convolutional coding）；

　　（2）LDPC编码；

　　（3）Turbo编码（此为可选方式）。

　　4）物理层工作流程

　　TS V5G.212标准对5G空口的物理层流程特性，明确了：

　　（1）同步流程（包括小区搜索流程及时间同步）；

　　（2）功率控制流程；

　　（3）随机接入流程；

　　（4）与下行物理共享信道相关的流程，包括CSI（信道状态信息）反馈报告；

　　（5）与上行物理共享信道相关的流程，包括5G终端探测、HARQ ACK/NACK检测；

　　（6）物理共享控制信道流程，包括对共享控制信道的指配/分配；

　　（7）波束捕获流程。

　　Verizon所定义的5G空口物理层工作流程包括：

　　（1）小区搜索；

　　（2）上行同步与下行时控；

　　（3）与随机接入相关的流程；

　　（4）与HARQ（混合式自动重传请求）相关的流程；

　　（5）波束捕获。

　　Verizon所定义的5G空口规范，也可支持进行干扰协调——将可通过在频域、时域及功率域进行物理层资源的控制来实现。

　　5）物理层测试

　　5G用户终端及5G Node-B（5G基站）可以对5G无线特性进行测试，并可将测试结果上报至5G网络中的更高层。