新一代宽带无线移动通信网国家科技重大专项.docx
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新一代宽带无线移动通信网国家科技重大专项
“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项
2016年度课题申报指南
二○一五年七月
项目1:
5G研发
项目说明:
国际电联已正式启动5G标准研究工作,5G进入到技术突破及标准研究的关键阶段。
国际电联将于2015年6月完成5G愿景,在2018年完成5G标准征集。
3GPP在2016年启动5G标准研究工作。
重大专项5G相关研发课题将与国家863任务相衔接,支持863项目的研究成果转化应用到IMT-2020国际标准中。
2016年,5G研发项目聚焦在5G重点场景、支持重点关键技术方案、关键器件研发,为国际标准化推动做好准备。
主要包括:
5G总体及关键器件、5G无线技术、5G网络与应用三个部分。
1)5G总体及关键器件:
针对3GPP国际标准研究推进、高性能AD/DA、基站功率放大器等关键器件;
2)5G无线技术:
布局两个典型场景,包括高速广域覆盖、低功耗大连接;三个重点关键技术方案,包括高频段、超密集组网、新型多址技术。
3)5G网络与应用:
设置5G无线接入网架构研究,针对高精度定位、自动驾驶对5G技术及组网的研究。
(一)5G总体及关键器件
课题1-1:
5G国际标准总体方案研究与推进
课题说明:
3GPP将于2016年启动R14工作,开展5G业务和技术需求分析,启动5G总体技术方案研究,以支撑2017年底ITU5G候选提案征集工作。
3GPP是实质制定5G国际标准组织。
针对国际启动的5G标准研究项目,应加强5G总体研究,推动形成5G总体技术方案,并开展3GPP国际标准推进工作。
研究目标:
面向国际标准化组织,完成5G技术需求研究、形成5G总体技术方案,进行仿真验证及技术验证,推动5G国际标准化工作。
考核指标:
开展面向3GPP的5G总体技术方案研究、开发5G技术系统仿真评估平台,开展仿真评估及技术验证,并制定国际推进策略,开展国际推进。
具体指标包括:
(1)提交面向3GPP的5G业务需求报告、技术性能需求报告和评估方法报告;
(2)
(3)根据3GPP标准化需求,结合5G关键技术成果,提出面向3GPP的5G统一空中接口技术框架,并开展5G关键技术兼容和共存分析,提出适用于5G典型场景及其组合的技术方案;
(4)
(5)结合3GPP标准研究需求,开发5G关键技术评估仿真平台,开展5G技术仿真研究,对关键技术及系统进行验证,完成对统一空中接口技术框架的测试及演示验证,支撑面向3GPP的5G技术方案研究工作;
(6)
(7)提交国际合作和推进策略报告,支撑后续国际电联5G国际标准化工作;
(8)
(9)申请发明专利不少于20项,其中国际发明专利不少于5项;
(10)
(11)提交国际标准化提案不少于40篇,预期接受文稿15篇。
(12)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费比例:
中央财政投入与其他来源经费比例为4:
1。
鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持1个团队。
建议标准化研究机构牵头承担。
如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过7个。
课题1-2:
5G高性能基站A/D、D/A转换器试验样片研发
课题说明:
为适应5G产业要求,基站需要大带宽(1GHz)、高动态范围的高速A/D、D/A转换器,需要对此进行重点攻关,突破核心设计及测试技术,形成试验样片,为后续5G产业化奠定基础。
研究目标:
针对5G高频宽带应用需求,研发5G基站所需的大宽带、高动态范围的高速A/D、D/A转换器芯片样片。
考核指标:
完成用于5G基站高性能A/D、D/A转换器试验样片研发,提供试验样片100片以上,具体技术指标包括:
(1) 完成用于5G基站高性能A/D、D/A转换器芯片设计方案;
(2)A/D、D/A转换器的分辨率位宽不低于12比特,采样率不低于3Gsps;A/D转换器的模拟输入带宽不低于1.5GHz;信噪密度比(SNDR)不低于48dBFS;D/A转换器无杂散动态范围(SFDR)不低于50dBc;单通道A/D、D/A转换器内核部分功耗不高于500mW;芯片工艺采用40nm或40nm以下;
(3) 完成集成电路芯片设计、仿真验证、流片及封装;
(4) 完成A/D、D/A转换器样片的性能测试和IP建模;
(5) 申请发明专利不少于5项。
实施期限:
2016年1月至2017年12月
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为3:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过3个团队。
鼓励产学研用相结合,建议系统厂家参与;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-3:
5G基站宽带高频段功率放大器试验样片研发
课题说明:
高频段是未来5G的核心技术方向,高频射频器件是影响高频段在5G产业化的关键因素,在高频无线通信应用中,需要突破基站宽带高频段功率放大器芯片研发。
考虑到芯片实际应用,需要同时进行连续波信号(OP1dB,三阶互调IMD3等)和调制信号(实现不低于64-QAM调制)的测试验证,并需突破低损耗宽带芯片封装技术。
研究目标:
基于5G高频宽带应用需求,研发5G基站所需的宽带高频段功率放大器芯片试验样片,解决关键技术问题。
考核指标:
研发满足高频5G系统需求的功率放大器样片芯片,提供试验样片100片以上,具体技术指标包括:
(1)完成满足高频5G系统需求的宽带高频功率放大器核心关键器件的研发并完成封装测试。
(2)
(3)具体技术指标包括:
(4)
●9-15GHz:
●
饱和输出功率和功率附加效率:
PSAT>27dBm,PAESAT>35%;1dB压缩点输出功率和功率附加效率:
OP1dB>25dBm,PAE1dB>25%;增益:
G>20dB;大信号-1dB带宽:
BW-1dB(OP1dB)>5GHz(即OP1dB在5GHz带宽内变化小于1dB);三阶互调IMD3:
在两个不同的⊿f下(⊿f=10和100MHz)分别进行双音测试,在输出功率从零到19dBm下,同时满足IMD3<-35dBc;输入输出阻抗50Ω,输入输出回波损耗10dB;进行64QAM调制信号测试,实现10Gb/s数据率,在平均输出功率16dBm下EVM<-26dB;实现芯片封装,封装后测试OP1dB>24dBm,BW-1dB(OP1dB)>5GHz。
●25-30GHz:
●
饱和输出功率和功率附加效率:
PSAT>25dBm,PAESAT>30%;1dB压缩点输出功率和功率附加效率:
OP1dB>23dBm,PAE1dB>21%;增益:
G>20dB;大信号-1dB带宽:
BW-1dB(OP1dB)>5GHz(即OP1dB在5GHz带宽内变化小于1dB);三阶互调IMD3:
在两个不同的⊿f下(⊿f=10和100MHz)分别进行双音测试,在输出功率从零到17dBm下,同时满足IMD3<-35dBc(;输入输出阻抗50Ω,输入输出回波损耗10dB;进行64QAM调制信号测试,实现10Gb/s数据率,在平均输出功率14dBm下EVM<-26dB;实现芯片封装,封装后测试OP1dB>22dBm,BW-1dB(OP1dB)>5GHz。
(3)完成高集成度宽带高频段功率放大器芯片设计和样片流片;
(4)完成所研发芯片器件的特性测量、建模和仿真;
(5)申请发明专利不少于5项。
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为4:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,支持不超过2个团队。
鼓励产学研用相结合,建议系统厂家参与;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-4:
5G基站高频宽带射频滤波器试验样片研发
课题说明:
高频段是未来5G的核心技术方向,高频射频器件是影响高频段在5G产业化的关键因素。
急需突破基站高频宽带射频滤波器研发,推动5G高频段通信研发产业化。
研究目标:
针对6GHz以上的5G重点候选频段,完成基站高频宽带射频滤波器试验样片研发,实现高频宽带滤波器低插损、小型化、低成本的技术方案。
考核指标:
完成9-15GHz和25-30GHz频段小型化集成滤波器样片100片,完成芯片样片设计及验证、可靠性仿真及验证、封装设计及验证,并提供完整技术报告。
具体如下:
●9-15GHz
●
⏹通带频率范围:
9-15GHz
⏹通带内插入损耗:
≤2.5dB
⏹回波损耗:
≥15dB
⏹带外抑制:
≥30dB(F1-1GHz、F2+1GHz)
⏹尺寸:
≤20mmx10mmx3mm
●25-30GHz
●
⏹通带频率范围:
25-30GHz
⏹通带内插入损耗:
≤2dB;
⏹回波损耗:
≥15dB
⏹带外抑制:
≥25dB(F1-1GHz、F2+1GHz)
⏹尺寸:
≤20mmx10mmx3mm
(3)完成5G基站小型化集成滤波器试验100片样片研发;
(4)申请相关专利5项。
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为4:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
鼓励产学研用相结合,建议系统厂家参与;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
(二)5G无线技术
课题1-5:
5G高速连续广域覆盖技术方案与试验系统研发
课题说明:
连续广域覆盖场景是未来5G的主要技术场景之一,以保证用户移动性和业务连续性为目标,为用户提供无缝的高速业务体验。
与4G相比,5G系统设计面临更加严峻挑战,需要在连续广域覆盖场景下满足用户随时随地(包括小区边缘、高速移动等恶劣环境)100Mbps以上的用户体验速率。
5G需要引入大量无线新技术来提升系统频谱效率,以满足用户体验速率要求。
研究目标:
面向连续广域覆盖场景用户体验速率指标要求,运用大规模天线阵列、新型多址等新型无线技术,提出完整的系统设计方案,开展仿真评估及样机开发,满足连续广域覆盖场景下用户体验速率、频谱效率等5G性能指标要求。
考核指标:
针对连续广域覆盖场景,面向6GHz以下低频段,提出完整技术方案,完成样机开发,满足随时随地100Mbps用户体验速率指标需求。
具体考核指标包括:
(1)采用大规模天线阵列、新型多址、新型调制编码等先进技术,提出完整的系统设计方案,小区下行平均频谱效率不低于10bps/Hz/cell,小区上行平均频谱效率不低于5bps/Hz/cell,并能够实现0-120公里移动条件下100Mbps用户体验速率;
(2)
(3)搭建仿真平台对系统设计方案进行评估验证;
(4)
(5)基于系统设计方案完成样机开发,提供不少于3个基站及不少于10个测试终端,针对室外连续广域覆盖场景开展性能测试,满足频谱效率、用户体验速率指标要求;
(6)
(7)申请发明专利20项,其中国际专利不少于5项;
(8)
(9)完成标准提案15项以上。
(10)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-6:
5G低功耗大连接技术方案与试验系统研发
课题说明:
低功耗大连接主要面向以传感和数据采集为目标的应用场景,具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。
为满足低成本、低功耗、大连接等5G性能需求,需要针对新波形和先进调制编码等技术开展深入研究,完成系统方案设计和样机开发,满足5G低功耗、低成本、海量连接物联网场景需求。
研究目标:
面向低功耗、低成本、海量连接物联网场景需求,研究适应性关键技术(如:
新型多载波、新型多址、先进调制编码等),形成完整的技术方案设计与仿真评估,并研发试验样机,开展测试验证,满足终端成本、功耗及网络连接能力指标需求。
考核指标:
针对物联网终端成本、功耗及网络连接能力指标要求,结合适用关键技术研究成果,提出完整解决方案,完成仿真验证与样机开发及测试,具体考核指标包括:
(1)突破适用于5G低功耗大连接应用场景的关键技术,并基于关键技术完成整体技术方案,支持5万个/MHz/小区的设备连接能力(同时处于连接状态),采用高效节能机制,支持终端超低功耗(最大耦合损耗154dB时,完成单次200byte数据传输能耗小于0.8J;休眠状态下漏电流小于5μA),并支持终端超低成本实现;
(2)
(3)搭建仿真平台,对整体技术方案和关键技术进行性能评估;
(4)
(5)完成低功耗大连接技术方案研究报告,对功耗、成本进行全面分析;
(6)
(7)在20MHz带宽基础上,完成可模拟1百万连接/小区的半实物验证系统,硬件部分至少包含1个基站和10个终端,其他设备连接可通过软件仿真方式模拟,完成典型低功耗大连接场景的演示验证;
(8)
(9)申请发明专利20项,其中国际专利不少于5项;
(10)
(11)完成3GPP标准提案15项。
(12)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-7:
5G高频段通信技术方案与试验系统研发
课题说明:
为满足未来5G千倍容量增长需求,增加带宽是最直接的手段,目前低频段频谱已十分拥挤,而6GHz以上高频段频谱资源丰富,频段向高频扩展将是未来移动通信必然的发展趋势。
高频段的信号传播特性与传统低频段有很大不同,将会对高频段通信系统设计产生很大影响,因此,需要深入研究高频信号传播特性,并在此基础上形成适合于高频段应用的系统设计方案。
研究目标:
面向室内和室外局部热点区域,针对6GHz以上高频段,开展高频信道测量与建模研究,研究高频段通信关键技术,完成高频段通信系统方案设计与仿真评估,研发试验样机,并开展室内外测试验证。
考核指标:
(1)针对6GHz以上5G重点候选频段(如:
Ka、Q、E波段),完成高频信道测量平台研发,提交信道测量结果,完成信道建模;
(2)
(3)突破大规模MIMO及动态自适应波束赋形、新波形、新型调制编码及检测算法等核心技术,形成高频段通信系统设计方案;
(4)
(5)在带宽1GHz条件下,单站峰值速率不低于10Gbps,覆盖半径100米时边缘速率不低于1Gbps,非视距条件下用户体验速率可达100Mbps,并支持用户/控制分离的高低频组网;
(6)
(7)系统单个载波带宽至少500MHz,单载波小区峰值速率达到10Gbps,单用户单载波峰值速率2.5Gbps;
(8)
(9)小区覆盖范围达到100m;
(10)
(11)完成高频段系统方案及关键技术的仿真评估;
(12)
(13)完成高频段试验系统样机研发(包括1个高频基站和8个终端),对系统设计及关键技术进行验证测试;
(14)
(15)申请发明专利20项,其中国际专利不少于5项;
(16)
(17)完成3GPP标准提案15项。
(18)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过3个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-8:
5G超密集组网技术与试验系统研发
课题说明:
热点高容量场景是5G的主要技术场景之一,该场景主要面向室内外局部热点区域,为用户提供极高的数据传输速率,满足网络极高的流量密度要求。
其中,超密集组网是在该场景下实现用户体验速率和流量密度等挑战性指标的最有效手段。
超密集组网需要在新型网络架构、干扰管理与抑制、虚拟小区、接入与回传的联合设计等研究方向上取得突破,并形成完整的超密集组网技术方案。
研究目标:
面向室内和室外局部热点区域,针对6GHz以下频段,对超密集组网场景下的干扰管理与抑制、虚拟小区、接入与回传的联合设计等技术方向开展研究,突破关键技术并形成完整的系统设计方案,完成仿真评估与原型样机的开发与验证,开展超密集组网测试,满足5G热点高容量场景的性能指标要求。
考核指标:
(1)突破6GHz以下频段超密集组网场景下的干扰管理与抑制、虚拟小区、接入与回传的联合设计等关键技术;
(2)
(3)基于关键技术研究成果,形成6GHz以下频段超密集组网整体技术方案,能够在200MHz组网带宽条件下,用户体验速率达到300Mbps,流量密度达到3Tbps/km2;
(4)
(5)搭建仿真平台,完成技术方案及关键技术的仿真评估;
(6)
(7)完成试验样机开发(包括8个基站和10个终端)和室内外热点组网测试,满足用户体验速率和流量密度要求;
(8)
(9)申请发明专利20项,其中国际专利不少于5项;
(10)
(11)完成3GPP标准提案15项。
(12)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-9:
5G新型多址技术研发与验证
课题说明:
新型多址可有效提升系统频谱效率和用户接入能力,同时有助于降低时延和简化系统实现,并能够适用于多种应用场景,是5G核心关键技术之一。
国内外企业积极开展适用于5G的新型多址技术研究,并已提出多种潜在候选技术。
5G国际标准制定启动在即,迫切需要面向5G主要技术需求,完成5G新型多址技术方案设计,推进3GPP标准化,并开展试验验证。
研究目标:
面向5G技术需求,突破新型多址关键技术,面向3GPP标准化并结合其他关键技术,形成5G多址技术方案,并完成试验样机开发和测试验证。
考核指标:
(1)面向5G主要技术需求,针对新型多址技术的码本设计、调制、编码、低复杂度检测算法、信令流程设计等开展研究,提出完整的新型多址技术方案,并完成仿真评估;
(2)
(3)开展新型多址系统设备样机开发,提供3个基站,9个终端,在组网条件下完成5G主要技术场景下的性能测试,与同等配置的LTE系统相比,下行小区频谱效率提升30%以上,上行用户接入能力提升200%以上(小区频谱效率提升100%以上);
(4)
(5)申请发明专利20项,其中国际专利不少于5项;
(6)
(7)提交3GPP标准文稿15篇。
(8)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1,鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合。
如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
(三)5G网络技术
课题1-10:
5G无线接入网架构与系统研发
课题说明:
为满足移动互联网和物联网需求,需要实现灵活高效的无线资源控制和协作、提升网络智能化及用户体验,为此,5G迫切需要对新型无线接入网架构及关键技术进行研发。
研究目标:
提出5G新型无线接入网架构,完成原型系统开发和验证。
考核指标:
(1)提出5G无线接入网网络架构,形成相应的研究报告;
(2)
(3)面向即插即用的灵活部署与组网,完成支持全功能基站/部分功能基站、信令/数据基站的灵活网络拓扑与功能部署、支持低时延业务本地处理的5G新型无线接入网架构及协议设计;支持5G网络典型业务切片至少3种以上(如包括1ms极低时延、百万链接、T级数据处理量);
(4)
(5)面向用户无感知的无线资源高效使用,完成基于统一信令的4G/5G/WLAN无线融合机制、多连接传输技术、统一的无线接入网资源管理、无缝的移动性管理、控制承载分离技术等关键技术的研究;
(6)
(7)面向提升用户体验的无线网络的智能化,完成基于用户、业务、终端特性、无线环境和QoS等信息感知的网络控制和参数配置以及差异化服务等技术方案研究与制定;
(8)
(9)基于上述关键技术,完成支持多连接、无缝移动性、智能业务感知的新型无线接入网的原型开发及功能验证。
原型系统包含3个无线网络站点和3部终端,业务端到端时延可减低到10ms量级,回传链路资源需求可减少50%以上,移动性导致的业务中断时延可下降至ms级;
(10)
(11)提交标准化文稿20篇,申请发明专利10项。
(12)
实施期限:
2016年1月至2017年12月。
经费预算:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1。
鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
建议企业牵头申报,产学研用相结合;如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-11:
面向高精度室内定位的5G技术研发
课题说明:
在车站、机场、大型商场等室内场所,高精度室内定位技术对基于位置的业务推送、应急安全等应用场景十分重要。
现有3G/4G网络无法提供亚米级定位的能力。
3GPP、IEEE802.11等均启动高精度室内定位技术标准研究。
5G无线技术满足亚米级定位成为5G技术研究的一个方向。
研究目标:
针对5G网络室内密集组网环境,开展室内高精度定位关键技术和系统方案研究,研发亚米级高精度室内定位系统仿真平台和原型验证系统,推进5G室内定位技术国际标准化。
考核指标:
(1)完成面向高精度室内定位5G系统的系统架构、空口定位方案、定位信号设计,完成整体技术方案、关键技术与算法的性能评估;
(2)
(3)突破室内高精度定位关键技术和算法,例如:
到达时间差(TDOA)技术、到达角度(AOA)技术、室内定位时间同步技术、混合定位算法等;针对典型室内密集网络环境,提出克服多径效应、组网干扰、低精度晶振等非理想因素造成定位性能恶化的技术,实现室内水平和垂直维度的亚米级高精度定位;
(4)
(5)研发5G亚米级室内定位原型样机与试验验证系统,在典型室内定位场景下(如:
站点不少于12个,站间距不小于25米,部署区域分布在至少两个相邻楼层,每层至少具有两个隔断,终端数量不少于4个),完成定位技术性能测试,水平、垂直维度的累计概率分布定位误差小于0.5米@67%;
(6)
(7)申请发明专利不少于15项,其中国际发明专利不少于5项;
(8)
(9)提交室内定位技术国际标准化提案不少于10篇。
(10)
实施期限:
2016年1月至2018年12月。
经费比例:
中央财政投入与其他来源经费比例为2:
1。
鼓励地方财政积极投入。
本课题拟采用前补助的中央财政支持方式。
申报方式:
公开择优,拟支持不超过2个团队。
如联合申报,联合单位(不包括牵头单位)不超过5个。
课题1-12:
面向自动驾驶的5G关键技术研究与演示
课题说明:
汽车产业原有技术路线为依靠车辆自身高精度传感系统和预置静态地图实现自动驾驶。
5G与车联网技术融合后,可以打开车-车协作、车-云协同的新维度,借助通信网络的“超视距感知”和“移动云计算”能力,弥补人工智能与人脑智力的巨大差距。
研究目标:
研究自动驾驶对5G系统的技术需求,提出支持自动驾驶的5G系统架构和传输技术方案,完成性能仿真评估;