作者:  Stefan Parkvall

爱立信研究院首席研究员

版本R14将开启3GPP的5G之旅。5G无线接入将是由LTE的不断演进，以及新的接入技术的标准化两者结合在一起构建而成。在本文中，我将阐述一些重点领域，包括低延迟通信、频谱灵活性、机器类通信、多天线和多站点传输技术，以及超薄设计，还会讨论它们如何成为3GPP 5G标准化征程的组成部分。

3GPP是推动LTE标准化的组织，目前又在致力于LTE版本R13的制定。R14的制定工作预计将于2016年初将开始，重点将是5G技术，关于该版本所应包括的内容的讨论现在已经开始。

5G将包括LTE演进以及新的无线接入技术，我们将称之为 “NX”。LTE演进将专注于增强现有的约6 GHz频谱的向后兼容性，而NX将重点关注新频谱，即尚未部署LTE的频谱。尽管在较高频率找到大量连续频谱的难度较小，但低频对于广域覆盖至关重要，NX首次部署很可能针对中段高频。因此，NX将能在从不到1 GHz到近100 GHz的范围内运行。

LTE演进

首先让我们仔细研究一下R14中所述的LTE演进。LTE演进应目标远大，努力满足5G要求。我们认为LTE演进涉及的一些重要技术包括：

降低延迟。降低延迟不仅能够改善最终用户体验并充分利用LTE的高数据传输速率，而且还能够为新用例（例如至关重要的机器类通信）提供更好的支持。作为对R13的长期研究成果，即时上行接入（无需事先请求环节即可进行上行传输），具有更短的传输时间（0.5毫秒或更短），可能会成为R14中的内容。

非授权频谱是R13的一个要点，在未来的版本中仍将是重点内容。目前在R13中，载波聚合框架被用来聚合授权和非授权频谱，同时也是以下行链路为中心的授权频谱（license-assisted access, LAA）的基础。事实上，载波聚合是指由同一个节点处理授权和非授权频谱。自然的改进就是扩展LAA，打造双连接框架，从而提高部署灵活性，因为在物理上分离的节点可处理这两种频谱。全面支持非授权频谱的上行传输也自然将是R14中的内容。

新用例将通过LTE技术实现，例如在智能传输系统(ITS)领域，包括车对车以及车对基础设施通信。汽车之间以及汽车与基础设施之间能够交换信息可大大改善交通安全和运输效率。与替代解决方案相比，LTE现有的广泛部署是一个很大的优势。主流LTE技术的使用还能够使众多的道路使用者（例如行人和骑行者）也参与整体交通安全工作。现有的设备到设备的框架可以作为车辆到车辆通信工作的基础。

大规模机器类通信(MTC)是网络社会整体愿景的重要组成部分。LTE在之前的版本中已经得到了增强，不仅可以降低设备成本，还可以延长电池使用寿命，这两者是大规模机器类通信的两大重要需求。R14将进一步增加MTC容量，并探索适用于MTC设备的新功能，例如提供MBMS支持，实现软件升级，以及设备到设备中继，扩大覆盖范围。

大规模MIMO是指使用大量的天线元件，例如用于二维波束赋形和/或多用户MIMO。R14的重点将是将现有的大规模MIMO框架扩展到更多的天线（超过16个），确保技术规范和测试方法的制定，推动真正实现这些技术的部署。

NX——新的无线接入技术

尽管LTE演进能够满足许多5G要求，但仍然需要其他的无线接入技术。NX将超越LTE演进，不考虑向后兼容性。NX背后的一些推动力量包括对更高的性能、极端的用例要求，以及LTE演进无法满足的频谱探索需求。

下面介绍了一些选定的NX技术组件。

能够处理更高的频段是NX的一个特点。由于高频本身的属性原因，它主要提供“本地”覆盖。因此，高频段主要用于提高特定区域的容量和数据速率，而广域覆盖则由较低的现有频段提供。这就需要高频和低频之间进行更紧密的互通。由于LTE早已部署在低频段上，因此LTE和NX之间的紧密互通将发挥重要作用。这种互通比“传统的”切换更加紧密，可基于类似于LTE中的载波聚合或双连接框架创建。紧密互通的优势早已在中级高频（大约为4 GHz及更高）中显现出来，因此它不是极高频所独有的功能。

NX的另一个重要方面是超薄设计。简言之，“始终在线”信号的数量应尽可能保持最少。这样能够降低能耗，减少不必要的干扰，并在NX未来进行演进时为向前兼容提供良好的基础。一个例子是以小区为中心的参考信号，在LTE中，不断地在某个小区中广播这些信号，这在NX设计中应该避免。“系统控制平面”是一个新颖的框架，只广播访问网络所需的少量系统信息，可能只由某些网络节点进行广播，而其余的信息则“按需”提供，从而离超薄设计的目标更近一步。

波束赋形、大规模MIMO及多站点连接等多天线技术将在NX中发挥重要作用。在高频，波束赋形是解决具有挑战性链路预算所必需的技术。集成射频组件日益向天线元件发展，这有助于使先进的多天线技术成为现实。在多站点连接中，终端同时连接到多个站点，这非常有助于在紧凑的延迟预算内保证数据包的传输。这在机器远程控制等关键机器类通信应用中至关重要。另外，它还可用于分布式MIMO，提高数据传输速率。

由于5G在很大程度上用于移动宽带以外的广泛用例，因此NX当然包括那些处理大规模关键机器类通信的组件。

其中的一些技术组件已经在我们的5G测试床上进行过展示，并在今年的世界移动通信大会上展示给了更多的观众。该测试床曾用来在15 GHz载频上通过波束赋形和OFDM调制展示多数据传输速率。此外，我们还使用该测试台尝试不同的高级天线设置，并评估室内和室外覆盖。

开发新的无线接入技术（例如NX）是一项重大任务。因此NX的工作将跨越3GPP的多个版本。信道建模预计将于今年年底启动，然后进入R14的研究阶段。预计将在R15中制定实际规范，因此第一版NX规范将在2018年下半年发布，推动在2020年初步实现商业部署。这套规范将满足一部分5G要求。预计到2019年底的R16将满足所有5G要求。该版本也将向ITU提供。

我希望为大家提供了有关5G未来工作的一些洞察，包括LTE演进和NX。对于实现网络社会的持续发展来说，LTE演进和NX都是非常重要的工具。未来几年定会非常有趣！