卢艳萍，刘留，付丽琴，邱佳慧，刘凯

（1. 北京经济管理职业学院工程技术学院，北京 100102；2. 北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044；3. 中国联合网络通信有限公司研究院，北京 100048；4. 中国科学院信息工程研究所，北京 100864）

1 引言

移动通信经过四代的发展，正步入“万物互联”的全新时代，5G 不再局限于“人与人”的传统移动通信的业务模式，正逐步渗透到物联网、车联网、移动医疗、智能家居、工业控制、环境监测等更加广阔的行业和领域。5G 面临着如何最大限度地提高频谱效率，改善系统覆盖，提高用户体验以及显著降低单位能耗的严峻挑战。传统的通信技术升级主要通过提高无线传输带宽，或者增加小区密度，这一线性增长手段无法满足指数级的通信增长需求。大规模多天线（multipleinput multiple-output，MIMO）技术通过导入空间维度拓展了不同用户之间资源共享的方式，大量天线的同步协作通信，能够突破传统时频域资源的限制，可同时在频谱效益与能源效率方面取得几十倍的增益，被认为是5G 最具潜力的传输技术。

5G 通信系统在2020 年完成标准化，通信系统要求支持高达10 Gbit/s 的峰值接入速率，随时随地为用户提供100 Mbit/s 以上的用户体验速率；相比较而言，1G 模拟语音调制速率仅为2.4 kbit/s左右；2G 的数据传输速率也仅达115/384 kbit/s；3G 最高传输速率为2 Mbit/s；4G 一般通信速率为20 Mbit/s，最高速率为100 Mbit/s，显然5G 对通信速率提出了100 倍的增长要求。不仅通信速率高，面向大规模机器间通信，5G 还要求支持超千亿设备的总连接能力和100 万/km2的连接数密度。面向自动驾驶、远程医疗、工业控制等新兴行业的严苛要求，5G 需要建立100% 的可靠连接，并保证毫秒级的端到端时延。……