5G 网络可满足、至少接近满足全部三个场景的 IMT-2020 目标

多层解决方案

应对这些挑战的解决方案是利用三层单独的频段，每个频段旨在满足特定的技术需求。不过，三层频段与这些场景并非一一对应。通过组合使用三层频段，5G 网络可满足、至少接近满足全部三个场景的 IMT-2020 目标。

三层频段构成了一种“婚礼蛋糕 (wedding cake)”（图 3）。在底部，现有低于 2 Ghz的 LTE 频段可覆盖最广泛的范围。在这些频段中，现有的蜂窝基础设施可覆盖地球上的多数人口。这些频率在传播过程中不会受到建筑、叶子和天气的影响。因此，5G 将使用这些低频段覆盖更多偏远地区（立即部署新基站在经济上缺乏可行性），以及支持不利条件下的低效运行连接、在更多复杂 5G 连接提供下行链路的情况下增强上行链路以及支持要求不高的机器类链路。需要指出的是，低于 2Ghz 的频段层将支持更高频段，提供高度可靠的低延迟连接。自动驾驶出租车在树下或建筑后面不会处于无线电静寂状态，只会跳转至一个新频道并临时忍受较低的速率。

图 3.开发人员将他们需要的频谱分组为一个频段蛋糕层

其中层为 2-6 Ghz的中频段，即 C 频段。这些频率是 5G 的主流频率，利用所有强大技术保持高数据速率连接。这里介绍了在特定的大规模 MIMO 中，波束成形、跟踪和频谱效率的大幅提升将发挥重要作用。目标是通过动态聚合任何可用于连接的资源，在几乎最差的条件下为移动用户提供 100 Mbps 的可用速率。这些频段还可传输许多更高速的机器类流量和高可靠性/低延迟流量。

即使是头两层进行组合也不足以满足最苛刻客户端（需要 20 Gb/秒的速率）对极致数据速率的要求。蛋糕的顶层可满足他们的要求，即 6 Ghz以上的频段，包括难以实现的毫米波频段。人们希望政府为 5G 用途分配连续的 800 Mhz块，使用 5G 替代光纤，向移动用户提供实时的超高清视频，这要求地理、天线布置和通道质量等因素均满足相关要求。

在 IMT-2020 中，与其说 5G 是一种无线网络，不如说是一种包括三层无线网络的技术，可通过虚拟基站和控制层紧密连接在 metro 数据中心内，从而向用户提供类似于无缝网络的体验。

定义无线电

开发人员没有被纷繁多样的要求和频率所迷惑，坚持认为需要一种全新的无线电设计取代定义狭隘的 4G 无线电。他们将这些设计创造性地称为新无线电 (NR)。

NR 的实施将满足各种需求。这一全新技术必须提供单个可在所有三层频率（从 700 MHz 到 40 GHs、甚至更高频率）之间扩展的架构；必须支持大量 MIMO 阵列及实施动态波束成形与跟踪；必须充分利用每个可用通道实现最佳数据速率，支持在多个用户和消息类型之间分享可用的数据速率，确保每平方千米的大量设备高效运行；而且必须支持各种实施成本（其半导体制程将于 2020 年问世）。为实现这些目标，NR 架构师对空中接口的调制、纠错、帧定义和协议进行了修改。

他们首先选择了可在不同频段间扩展且可多路复用的高密度正交分频调制方案。该调整方案可生成简单波形（射频前端已经非常复杂了，我们应化繁为简），这些简单波形对于多用户访问十分有用，且可在 10 纳米或 7 纳米等具有较高晶体管预算的制程中高效实施。

为此，架构师加入了多终端低密度奇偶校验通道编码 (ME-LDPC)，该方法可提升编码效率，在并行电路中易于实施，且支持较短的传输时间间隔 (TTI) —— 对于保持低延迟至关重要。

不过，降低延迟需要进一步工作。NR 可重新定义数据帧结构，支持将调度数据和确认信息整合在初始数据帧中，从而缩短周转时间和 LTE 延迟。这些决策对于缩短机器到机器通信延迟和快速对发射机进行波束成形训练至关重要，有望支持跟踪快速移动的客户端。这一全新帧结构支持分频双工，对于分时双工尤其有益。

政治

新无线电 (NR) 是 LTE 无线电之后的重大技术进步，不仅引入了新的科学理念，而且融合了许多现有的创意，将催生 2020 制程技术的非凡功能。但是，相比于世人厌恶的官僚政治，构建 NR 的挑战简直不值一提。

IMT-2020 蛋糕的三层不是相互隔离、而是相互依赖的。尽管可使用中层的某个频谱分阶段实施有限的城市市场 5G 服务，提供顶层的少数点到点固定宽带链路，但要满足多数人对 5G 的期望，您需要所有三层。

这意味着单个国家和地区需要重新分配现有用户的大型连续频谱块，从 700 Mhz频段的 20 Mhz数据块到大量 6 Ghz以上的 800 Mhz条带 (swath)。全球各国需要通力配合确保单个 NR 能够在各国通行。

到目前为止，相关工作进展顺利。根据公开数据，华为估计中级 C 频段中超过一半的适用频谱要么可供使用，要么已进入监管部门的考虑范围。在美国、韩国和欧洲，大型数据块仍拥有巨大的发展潜力。而高频层的不确定性更高。

有一点似乎可以确定，随着 2020 年即将到来，NR 的实施规模正在扩大，本地服务提供商明确了所需的频率和能够负担的频率，未落实频谱块的经济和政治价值将会急剧攀升。即将举行的第 11 小时谈判或许将决定公众对 5G 的认知。这一技术只是成为奥运会等全球重大活动的支持平台，或大型高科技公司及其富有客户的平庸工具，还是将引发一场重塑人与事物交互模式的社会变革？这是一个值得深思的问题。技术能够带来这种变革，但现实条件和人类的意志才是决定性因素，时间会证明一切。