5G先進技術研究進展

林泓池，孫文彬，郭繼沖，麻津銘，周永康，于啟月，孟維曉

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5G先進技術研究進展

林泓池，孫文彬，郭繼沖，麻津銘，周永康，于啟月，孟維曉

（哈爾濱工業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150001）

5G移動通信技術的標準制定正在如火如荼地進行中，相比前幾代移動通信技術，5G面臨著更復雜的業(yè)務需求、更極致的用戶體驗和更密集的網絡架構。而且5G需要在大數據和人工智能的時代到來之前，做好萬物互聯的通信基礎。對目前5G的一些熱點技術進行了簡單的介紹，首先給出了5G的技術愿景和需求目標，然后對大規(guī)模天線技術、超密集組網技術和非正交多址技術3個熱點技術的研究進展情況進行了簡單的闡述。

5G；大規(guī)模天線陣列；超密集組網；非正交多址接入

1 引言

隨著大數據和萬物互聯時代的即將到來，新任務和新需求對移動通信網絡發(fā)展提出了極大的挑戰(zhàn)，并積極地推進著4G時代向5G時代的轉化。同時正值新興技術的工業(yè)革命時期，5G作為新一代的移動通信技術，將為萬物互聯和人工智能的發(fā)展提供良好的通信保障。

一直以來新興業(yè)務對通信質量的新需求和對通信環(huán)境的新愿景，促進著整個通信行業(yè)的不斷發(fā)展和通信技術的不斷更迭。與前幾代移動通信技術相比，5G的業(yè)務類型將更加豐富、復雜，導致在面對不同業(yè)務、不同需求、不同場景的業(yè)務無法統(tǒng)一時，5G很難跟前幾代的移動通信技術一樣以某一種先進的關鍵技術作為基點形成解決方案來解決自己技術場景帶來的困難和挑戰(zhàn)。我國IMT-2020（5G）推進組最開始根據5G需求和愿景，分析討論了5G所需面臨的挑戰(zhàn)和5G未來的愿景以及愿景中所需要的適用關鍵技術，整理發(fā)布了5G概念白皮書[1]。而在2015年6月，國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）正式以IMT-2020命名5G，并根據業(yè)務需求特點及應用場景的不同，定義了5G的三大應用場景：增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類通信（mMTC）和超可靠低時延類通信（uRLLC）[2]。2018年6月14日，國際標準組織3GPP在美國舉行全體會議，5G移動通信技術標準的方案獲得批準并發(fā)布，這標志著首個真正完整的國際5G標準正式出爐，5G已完成第一階段全功能標準化工作，進入了產業(yè)發(fā)展新階段。5G挑戰(zhàn)與關鍵技術對應框圖如圖1所示。

與現有4G相比，用戶數和用戶需求的增加，導致網絡密集化和業(yè)務多樣化，同時5G還需要面對極致的性能要求，這些無疑對5G提出了極大的挑戰(zhàn)。參考文獻[3]給出的挑戰(zhàn)具體包括用戶體驗速率擴大10~100倍、更高的頻譜利用率、毫秒級的端到端時延、大規(guī)模連接數擴大10~100倍、更低的開銷以及良好的用戶體驗。除此之外，為了實現與前幾代移動通信網絡的融合、過渡和可持續(xù)發(fā)展，5G還需滿足網絡靈活部署和高效運營維護的要求。圖1簡單地描述了這些挑戰(zhàn)以及5G獨特的技術解決方案和相應的設計原則[4]。

5G愿景的提出引發(fā)了一系列通信技術的變革和應用，在新頻譜方面，有擴展頻譜資源的毫米波通信技術；在通信模式方面，有大規(guī)模天線陣列技術、非正交多址接入技術和全雙工通信技術；在組網模式方面，有超密集組網技術和D2D通信技術；在網絡架構方面，有軟件定義網絡架構和自組織網絡架構；在編碼方面，有適用于長碼的LDPC碼和適用于短碼的Polar碼。隨著這些技術的研究發(fā)展和實踐，5G 的系統(tǒng)將不斷得到完善，并且5G的性能也將不斷得到提升[3-6]。

圖1 5G挑戰(zhàn)與關鍵技術對應框圖[3]

本文將選取一些具有5G特色的先進技術進行介紹，并對其技術的研究現狀與未來發(fā)展進行簡單評述，內容包含3個方面：4G的MIMO的改進技術——大規(guī)模天線陣列、5G組網通信模式的愿景——超密集組網、5G多址接入技術——非正交多址接入技術。

2 大規(guī)模天線陣列

如前所述，3GPP規(guī)定了5G的三大應用場景，即eMBB、mMTC和uRLLC。3個場景的側重點不同，對無線通信技術的要求也各不相同。而針對eMBB場景來說，要求量級在10 Gbit/s以上超高的信息傳輸速率。為了實現這么高速率的傳輸，可做的工作有：密集化節(jié)點、增加帶寬、提升頻譜效率[7]。而在4G中的MIMO技術，一般是8根天線的MIMO，所以為了進一步提升頻譜效率，5G的目光放在了大規(guī)模MIMO技術。

大規(guī)模MIMO概念最早于2010年被Marzetta在參考文獻[8]中詳細闡述。在提出之初，就以超高的頻譜效率和極其簡單的收發(fā)機結構引起了廣泛的關注。隨著研究熱度和深度的增加，基于大規(guī)模MIMO技術的相關理論研究越來越多，然而在實踐工程中卻出現了阻力。在大規(guī)模MIMO提出之初，采用全數字預編碼方案對多用戶干擾進行控制，如全數字迫零（zero-force，ZF）和全數字匹配濾波（matched filter，MF）[8]。當信道衰落服從獨立同分布時，全數字MF預編碼方案可以最低的計算復雜度獲得最佳的性能。但是該方案要求射頻鏈路數等于發(fā)射天線數，也就意味著基站需要配有成百上千的射頻鏈路。這樣的要求在實際工程中會導致成本太高，能耗太高是不能被滿足的。起初面對此困境，研究者想到了全模擬預編碼方案，其僅僅需要等于獨立數據流數的射頻鏈路數，容易在實際場景中實現。但是全模擬預編碼方案卻存在旁瓣干擾，致使性能較差。

圖2 大規(guī)模MIMO混合預編碼系統(tǒng)結構

針對5G的高速率低功耗的綠色通信的理念，提出了在全數字與全模擬預編碼方案之間取了一個折中的混合預編碼，是目前的大規(guī)模MIMO研究熱點[9]?；旌项A編碼方案由數字預編碼和模擬預編碼兩部分組成，如圖2所示，所需的射頻鏈路數大于或等于獨立數據流數但小于或等于2倍的獨立數據流數[9]，能逼近全數字預編碼方案的性能。

如圖3、圖4所示在平均和速率方面上，混合預編碼的性能可以取得接近于全數字預編碼的性能，且明顯優(yōu)于全模擬預編碼的性能，如圖3所示。而在平均能耗方面上，混合預編碼的性能不如全模擬預編碼的性能，但比全數字預編碼的性能好，如圖4所示。

圖3 線性預編碼的平均和速率

為了更好地理解大規(guī)模MIMO在5G愿景中的應用，本文將圍繞兩個研究熱點展開具體技術細節(jié)的介紹，即毫米波大規(guī)模MIMO波束成形技術和大規(guī)模MIMO機會波束成形技術。

圖5 基于不同天線陣列的毫米波大規(guī)模MIMO波束成形技術

2.1 毫米波大規(guī)模MIMO

重視毫米波的研究和使用是5G的特點之一，這主要是由于毫米波具有豐富的頻率資源。然而單純的毫米波技術本身帶有路徑損耗大的特點，不適合遠距離傳輸。所以將其與大規(guī)模MIMO結合，在彌補毫米波技術本身缺陷的同時，可以進一步提升系統(tǒng)的傳輸速率。毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)工作的頻段在30 ~300 GHz，對應的波長在0.1~1 cm，十分有利于大規(guī)模天線陣列的部署，從而為系統(tǒng)提供較高的陣列增益。此外，由于高頻電磁波的傳播特性，毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道模型具有很強的視距路徑分量。這兩個特點為毫米波大規(guī)模MIMO波束成形技術提供了基礎，保證了其具有較低復雜度和較好性能的優(yōu)點[10-11]。

根據陣列所用天線的不同，毫米波大規(guī)模MIMO波束成形技術可以分成兩種：基于透鏡天線陣列和基于射頻天線陣列的波束成形技術，如圖5（a）所示。特殊地，經過精心設計的離散透鏡天線陣列可以起到空域離散傅立葉變化的作用[12]。在毫米波傳播環(huán)境中，由于毫米波本身易被散射體吸收，不易被散射體反射，導致散射簇的數量十分有限，波束空間信道呈現一種稀疏性，即有效波束的個數比較少。合適的波束選擇算法可以在保證一定系統(tǒng)性能的情況下，使得需要工作的輻射器數量驟減，從而大大減少所需的射頻鏈路數。因此，當前基于透鏡天線陣列的波束成形技術的主要研究方向就是設計合適的波束選擇算法，目前已經有大量的算法被提出[10-13]。

雖然透鏡天線有著獨特的特點，但是透鏡天線生產效率低，不易構造，限制了透鏡天線的使用。而普通的射頻天線則沒有這種缺點，且由其組成的大規(guī)模天線陣列可以擁有較小的旁瓣和后瓣，因此，基于射頻天線陣列的波束成形技術引起了研究者的廣泛關注[11,14]。改變圖5（b）中的連接結構，可以得到不同的射頻天線陣列結構。目前，射頻天線陣列的結構主要有4種，分別是全連接結構（fully-connected architecture）、子陣列結構（array-of-subarray architecture）、過載子陣列結構（overlapped subarray architecture，OSA）以及自適應子陣列結構（adaptive array-of-subarray architecture）?；谏鲜鎏炀€陣列結構，通信研究者已經提出了很多優(yōu)秀的波束成形方案，其目標函數涉及系統(tǒng)有效性、可靠性、能效等[15,17]。

2.2 機會波束形成

傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)采用波束成形（預編碼）技術來避免多個用戶和數據流之間的干擾，從而提高系統(tǒng)性能。然而，波束成形技術最重要的前提條件是瞬時信道狀況完全已知。因此，信道估計技術對于MIMO系統(tǒng)的性能尤為重要。隨著用戶數目和天線數目的增加，信道估計技術的復雜性呈指數倍增加。并且在現實的物理環(huán)境中，信道估計技術的復雜性是極其高的，跟蹤信道的瞬時狀態(tài)從而獲得完美的信道信息是一件不可能完成的任務。所以對于5G如果想要用大規(guī)模的天線來提高系統(tǒng)性能來說，在無法獲得完美信道信息的狀況下，傳統(tǒng)波束成形的系統(tǒng)性能會有大幅度的下降。而機會波束成形可以在無法獲得完美信道信息的狀況下，依然保持一定的系統(tǒng)性能。并在用戶密集的情形下，會有用戶分集和系統(tǒng)簡單能耗低的優(yōu)點。所以機會波束成形可以作為5G物聯網的備選技術之一。

其中，表示接收信號，為信道矩陣，為隨機波束成形矩陣，為用戶數據，為加性高斯白噪聲，表示第n個天線的信道系數，表示第n個天線的隨機成形系數。

不同于傳統(tǒng)的波束成形系統(tǒng)，等效信道決定了接收的信噪比和系統(tǒng)性能。在接收端，每個用戶測量自身的信噪比來衡量等效信道的質量，并且將所測量的信噪比反饋給基站。其反饋的信噪比為：

基站根據反饋的信噪比選擇最大信噪比的用戶來傳輸數據，從而實現最大的系統(tǒng)容量和最小的誤碼率。其傳輸結構如圖7所示。

與其他波束成形技術相比較，機會波束成形的波束成形矩陣設計比較簡單，并且當真實的物理信道變化比較緩慢的時候，機會波束成形技術可以通過提高隨機矩陣的變化速率來改善系統(tǒng)性能。同時由于機會波束成形技術并不需要較多的信道和用戶信息，因此機會波束成形技術可以很容易地與其他多用戶復用技術相結合，從而同時獲得多用戶分集和復用增益，例如時分多址—機會波束成形系統(tǒng)、頻分多址—機會波束成形系統(tǒng)以及非正交多址—機會波束成形系統(tǒng)。

圖8給出了機會波束成形技術與重復編碼（repetition coding，RC）、空時編碼（space-time block coding，STBC）在瑞利信道以及萊斯信道的誤碼性能的比較，與其他分集技術比較，可以看出機會波束成形技術有良好的誤碼性能。圖9給出了機會波束成形技術與矢量量化（vector quantization，VQ）、格拉斯曼子空間包（Grassmannian subspace packing，GSP）技術[18]以及基因算法（genetic algorithm，GA）[19]在低反饋情況下的誤碼率比較，可以看出機會波束成形技術的誤碼性能最好。因此可知機會波束成形技術可以實現最優(yōu)的系統(tǒng)性能[20]。

圖8 機會波束成形與其他分集技術的誤碼率比較[20]

圖9 機會波束成形與其他波束成形技術的誤碼率比較[20]

然而對于機會波束成形技術而言，由于每個用戶需要在被服務前加入等待隊列，同時基站總是選擇反饋信噪比最大的用戶進行服務，用戶之間的公平性和用戶服務的實時性很難得到保障，因此未來可以研究機會波束成形系統(tǒng)中的用戶公平性問題，并提出一個基于用戶實時性服務的改進機會波束成形系統(tǒng)。而且對于用戶數目較少的情況，機會波束成形技術與傳統(tǒng)的波束成形技術相比，并沒有較大的性能優(yōu)勢。因此針對低用戶數目情況下，如何提高機會波束成形系統(tǒng)性能也是未來研究機會波束成形技術的一個研究熱點。

隨著研究的不斷深入，大規(guī)模MIMO作為5G應用中的核心技術之一被寄予了厚望，與現有技術結合的大規(guī)模MIMO也將會在5G應用上大展宏圖。

3 超密集組網技術

與4G移動通信技術相比，5G網絡的容量需求將有1 000倍的增長，屆時，通信終端無處不在，并且在大型的熱點區(qū)域，如商場、露天展臺等地方上將存在著大量的設備需要連接。與此同時，不同的移動終端會帶來不同的業(yè)務需求，這也就導致了業(yè)務需求的多樣化。這使得移動蜂窩小區(qū)里的用戶越來越密集，簡單的和單一的通信網絡架構不足以支撐非常密集和業(yè)務多樣化的蜂窩小區(qū)的用戶需求。因此提出了一個異構網絡架構的超密集組網（ultra dense network，UDN），將用于滿足區(qū)域面積內超高的容量需求（即熱點問題），為移動終端提供無縫的網絡切換，讓用戶在任何時間、任何地點都能擁有超高速的上網和通話體驗。超密集組網通過在宏基站（macro base station，MBS）的熱點區(qū)域放置微基站（small base station，SBS）形成微小區(qū)提供了更高的頻譜自由度，有效地提高了系統(tǒng)的單位面積譜效率，從而提升了系統(tǒng)的性能[21]。

對宏小區(qū)中宏基站的部署一般多采用固定的格形部署，而微小區(qū)的微基站部署受周邊環(huán)境和當地人流的影響。不僅如此，微小區(qū)的網絡也呈現自組織性，不同層的網絡架構之間也可能需要協(xié)作和補償，種種原因導致了對微小區(qū)網絡的建模不能單單采用傳統(tǒng)的基于格點的基站部署方式[22]。同時由于用戶在小區(qū)中呈現的分布不同，比如在某些熱點區(qū)域（如展會中心區(qū)、景觀區(qū)），用戶分布較集中，呈現從中間向四周蔓延的趨勢，而在其他區(qū)域，用戶不會有明顯的集聚效應，所以微小區(qū)的網絡部署是超密集組網研究的難點和熱點。

超密集組網在帶來好處的同時，也帶來了新的挑戰(zhàn)，密集的網絡使得基站之間的距離更近，隨之帶來的小基站之間干擾（inter cell interference）問題越發(fā)明顯。不僅如此，網絡的密集化也導致了小區(qū)中的干擾管理算法變得越發(fā)復雜。密集的組網也導致了很高的能耗[23]，SBS能提供的功率也不會像宏基站提供的功率那么強，有一定的約束，如何將有限的功率很好地利用，使服務的用戶更多，提供的容量更大，基站的耗能更小，也是現在亟需解決的熱點問題。因此需要有新的干擾管理技術，充分協(xié)調現有的或者將要部署的SBS之間的關系，從而消除或減小基站之間的干擾，提升用戶服務質量（quality of service，QoS），提升網絡的單位面積頻譜利用率，達到蜂窩小區(qū)總吞吐量提升的目的。與此同時，在超密集組網場景下，基站之間距離較近，基站之間的協(xié)作更便利，因此也可以使用多點聯合傳輸（coordinated multipoint，CoMP）技術進一步提升網絡的性能。

在超密集組網場景下，由于系統(tǒng)中的用戶較多、容量需求大和業(yè)務種類多樣化，因此需要網絡能夠提供更高的單位面積的頻譜利用率，更靈活的自適應資源調度策略[24]。同時，隨著通信逐步成為世界上最耗能的應用的發(fā)展趨勢[25]，需要想辦法在滿足用戶要求的同時，盡可能降低能耗，從而得到較高的能耗比。超密集組網（UDN）作為5G 的關鍵技術之一，對其概念的描述、基站布置與基站協(xié)作的探索、網絡的性能分析和具體干擾管理算法的研究，都將是未來超密集組網研究的重點和熱點方向。

4 非正交多址接入技術

多址接入技術通常被看作現代移動通信系統(tǒng)的特征代表，從TDMA、FDMA、CDMA開始，到后來的OFDM和MIMO。隨著正交多址接入技術的研究發(fā)展，多址接入技術已經逐步成熟，但僅利用正交多址接入（orthogonal multiple access，OMA）技術遠遠不能滿足5G大連接、超密集的愿景。所以5G還需要開發(fā)出新型的多址技術。所以本著特殊到一般的研究思想，很容易就想到正交多址接入技術需要過渡到非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NOMA）技術[26]。正交多址技術是通過在多個相互正交的資源塊上去區(qū)分和服務不同用戶的，而非正交多址技術則是在同一資源塊對不同的用戶提供服務，即把多用戶的信息進行疊加傳輸，這樣不僅可以有效提高系統(tǒng)頻譜效率，還可以提高基站服務的用戶數，比較適合5G的萬物互聯和高頻譜的愿景。所以5G除了支持傳統(tǒng)的OFDMA技術外，還支持NOMA、SCMA等多種新型多址技術[27-28]。

4.1 NOMA

單講NOMA，一般指的是基于功率域復用的新型多址接入技術，以在接收端進行串行干擾消除算法實現對接收到的疊加信號進行譯碼。通過仿真系統(tǒng)的驗證，NOMA與傳統(tǒng)OMA相比，提高了吞吐量和頻譜效率，然而串行干擾消除（successive interference cancellation，SIC）通過功率排序依次對用戶進行譯碼，勢必會造成對誤碼的累積效應[29]。

雖然NOMA的吞吐量相比OMA提升了，但其是以犧牲誤碼性能換取的，即NOMA相比OMA增加了功率復用組內用戶間干擾。所以在組內功率分配時，怎樣分配使得吞吐量和誤碼性能達到一個權衡；同時對于復用用戶之間怎樣分組聚類，也是一個難點問題，雖然可以證明信道差異越大的兩用戶復用比隨機兩用戶復用，系統(tǒng)性能的吞吐量有更大的提升，但其誤碼性能卻較差（信道狀態(tài)好的用戶對信道狀態(tài)差的用戶干擾太大，導致不能正常譯碼）；而且不同功率復用組間的功率怎么分配，使得整體系統(tǒng)吞吐量達到最優(yōu)，也是一個熱點問題；而且是否存在一種會比串行干擾消除譯碼方式更好的、適合NOMA的譯碼方式也有待研究；還有NOMA是否可以實現分集和復用同時存在？這樣系統(tǒng)既有分集增益，又會有用戶增益。

NOMA組內兩用戶的誤碼率情況如圖11所示，可以看出用串行干擾消除算法用戶2可以直接檢測得到自己的信息，而用戶1需要先檢測出用戶2的信息，然后在接收的信號中減去用戶2的信息，再檢測才能得到自己的信息。可以看出對于用戶1來說誤碼累積未必是件壞事。這是因為檢測用戶2的誤碼累積后，再經過判決可能會導致正確譯碼。所以串行干擾消除算法的誤碼分析還是需要詳盡研究的。

圖11 NOMA組內兩用戶的誤碼率（）

除了以上NOMA本身的研究問題以外，NOMA與其他技術的有機結合也是很有意思的課題，例如OFDM和NOMA、MIMO和NOMA等。

4.2 SCMA

2014年，華為公司在參考文獻[30]中提出了稀疏碼多址接入（sparse code multiple access，SCMA）的概念，并認為SCMA可以看作低密度擴頻（low density spreading，LDS）CDMA的擴展和推廣。在SCMA系統(tǒng)中，正交振幅調制（quadrature amplitude modulation，QAM）映射和擴頻的過程融合在一起，形成一個SCMA碼本，為SCMA編碼過程帶來成形增益[30]。像這樣，每個傳輸層的二進制比特流都會根據碼本直接映射成多維的復數碼字，而用戶通過不同的碼字來實現共用信道，如圖12所示，其中的每一列對應一組不同比特信息所映射的信號。

既然SCMA是碼域的非正交多址接入技術，那么碼本設計是SCMA中的一個核心問題，也是SCMA相關研究中比較具有挑戰(zhàn)性的，SCMA的碼本可以形成一個多維的星座圖，而多維星座圖設計本身較為復雜[31-32]。在SCMA碼本設計問題中，不僅僅要設計一個性能較好的多維星座圖，同時要保證各個用戶能夠相對獨立地進行發(fā)送和接收，才能滿足實際系統(tǒng)的應用需求。其次SCMA要面臨接收機設計。由于不同的層可能會占用相同的時間（或頻率）資源，SCMA 中區(qū)分用戶就成為了技術難點。通常，在接收端使用一個非線性的多用戶檢測器（multi-user detector，MUD）來區(qū)分不同的、非正交的用戶，最大似然（maximum likelihood，ML）準則是多用戶檢測的最優(yōu)準則。然而，ML準則的復雜度往往非常之高?？紤]到SCMA 的稀疏特性，可以利用消息傳播算法來完成多用戶檢測。SCMA 的接收問題一直是該領域中熱門的研究方向[33]。

頻選衰落信道OFDM-SCMA重復編碼多天線分集系統(tǒng)誤碼率如圖13所示。

從圖13中可以看出，使用重復編碼多天線技術的OFDM-SCM系統(tǒng)的性能優(yōu)于單輸入單輸出OFDM-SCMA系統(tǒng)在衰落信道下的性能，說明MIMO技術的引入為系統(tǒng)增加了可靠性。比較SCMA多天線系統(tǒng)與傳統(tǒng)的正交多天線系統(tǒng)可以看出，在低信噪比時，SCMA方案差于正交方案；同時還能看出，在不使用交織技術時，基于OFDM-SCMA的重復編碼多天線傳輸系統(tǒng)的性能比使用BPSK調制的OFDM傳輸系統(tǒng)要差。這是因為SCMA碼本的非正交特性為系統(tǒng)引入了干擾，使其性能本身比正交方案略差。使用頻率交織技術后，同一SCMA信號的個不同的投影可以映射到近似衰落獨立的OFDM子載波上，從而產生了頻率分集作用。雖然使用頻率交織技術的誤碼率略高于使用時間交織技術的誤碼率，但這是仿真假設條件所帶來的差距。因為在仿真中，假設不同相干時間內的的信道系數是完全獨立的，但OFDM子載波間的衰落系數是存在一定的相關性的。因此在實際的OFDM-SCMA系統(tǒng)中，頻率交織和時間交織孰優(yōu)孰劣要分具體情況討論。

除了上述的NOMA和SCMA，非正交多址接入技術還有中興的多用戶共享多址（multi-user shared access，MUSA）、大唐的圖樣分割多址（pattern division multiple access，PDMA）以及高通提出的資源擴頻多址（resource spread multiple access，RSMA）等方案。在萬物互聯的5G愿景下，非正交多址接入技術絕對是一場多址技術的改革和創(chuàng)新，會使未來移動通信的無線接入技術達到一個新的高度。

5 結束語

本文首先從5G的發(fā)展開始介紹了5G需要面臨的挑戰(zhàn)和熱點先進技術，然后分別從大規(guī)模天線陣列、超密集組網和非正交多址接入技術3個方面，對具有5G特色技術的研究熱點和難點詳細進行了闡述。5G雖然面對了業(yè)務需求和用戶體驗兩方面雙重的挑戰(zhàn)和考驗，但各研究機構都積極地為5G的鋪設進行著努力。距離預計5G商用的2020年已經不遠了，然而5G標準的確定之路才剛剛開始，對于5G先進技術的研究仍還有大量工作需要完成。在不懈的努力后，未來的5G技術定會是一個更開放、更智能、更靈活、更豐富的移動通信技術。

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Research progress of 5G advanced technologies

LIN Hongchi, SUN Wenbin, GUO Jichong, MA Jinming,ZHOU Yongkang, YU Qiyue, MENG Weixiao

Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

The standards of the 5th generation communication technology were picking up. Compared with previous generations’ communication technologies, 5G will face more complex business requirements, more extreme user experience and more dense network architecture. Moreover, 5G needs to lay a good communication foundation for IoT before the arrival of the era of big data and artificial intelligence. Some hot technologies of 5G were briefly introduced. Firstly, the technical vision and demand target of 5G was given, and then the research progress of three hot technologies of massive MIMO, ultra dense network and non-orthogonal multi-access technology was expounded.

5G, massive MIMO, UDN, NOMA

TP393

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2018238

林泓池（1993?），男，哈爾濱工業(yè)大學碩士生，主要研究方向為超密集組網和非正交多址。

孫文彬（1990?），男，哈爾濱工業(yè)大學博士生，主要研究方向為無線通信、多天線技術以及預編碼技術。

郭繼沖（1992?），男，哈爾濱工業(yè)大學博士生，主要研究方向為無線信道建模、毫米波系統(tǒng)、預編碼技術。

麻津銘（1994?），男，哈爾濱工業(yè)大學碩士生，主要研究方向為超密集組網。

周永康（1994?），男，哈爾濱工業(yè)大學碩士生，主要研究方向為稀疏碼多址接入的碼本設計和技術應用。

于啟月（1982?），女，博士，哈爾濱工業(yè)大學電子與信息工程學院教授、博士生導師，主要研究方向為寬帶無線通信、信息論與編碼等。

孟維曉（1968?），男，博士，哈爾濱工業(yè)大學電子與信息工程學院教授、博士生導師，主要研究方向為無線移動通信、空天通信網絡和衛(wèi)星定位導航。

2018?07?20；

2018?08?06

國家自然科學基金資助項目（No.61728104）；黑龍江省自然科學基金重點項目（No.ZD2017013）

The National Natural Science Foundation of China(No.61728104)，The Natural Science Foundation Major Project of Heilongjiang Province(No.ZD017013)