第五代移动通信系统（5G

与前四代不同的是，5G 的应用十分多样化 [4]，峰值速率和平均小区频谱效 率不再是唯一的要求。此外，体验速率、连接数、低时延、高可靠、高能效都 将成为系统设计的重要因素。应用场景也不止有广域覆盖，还有密集热点、机 器间通信、车联网、大型露天集会、地铁等，这也决定了 5G 中的技术是多元的。

对于移动互联网用户，未来 5G 的目标是达到类似光纤速度的用户体验。而 对于物联网，5G 系统应该支持多种应用，如交通、医疗、农业、金融、建筑、电网、 环境保护等，其特点是海量接入。图 1-2 所示的是 5G 在移动互联网和物联网 上的一些主要应用。 在物联网中，有关数据采集的服务包括低速率业务（读表）、高速率业务（视 频监控）等。读表业务的特点是海量连接、低成本终端、低功耗和小数据包；而视频监控不仅要求高速率，其部署密度也会很高。控制类有时延敏感的服务 （车联网）和不敏感的服务（家居生活中的各种应用）。5G 的这些应用大致可以归为三大场景：增强的移动宽带（eMBB）、低时延高 可靠（URLLC）、海量物联网（mMTC）。数据流业务的特点是高速率，延迟可以 在 50 ～ 100 ms 之间；交互业务的时延在 5 ～ 10 ms 之间；现实增强和在线游戏 需要高清视频和几十毫秒的时延。预计到 2020 年，云存储将会汇集 30% 的数字 信息量。这意味着云与终端的无线互联网速率将达到光纤级别。低时延高可靠业务 包括对时延十分敏感的控制类物联网应用。海量物联网则包含众多应用，如低速采 集、高速采集、时延不敏感的控制类物联网等。 宽带移动有多种部署场景，主要有：室内热点（Indoor Hotspot）、密集城 区环境（Dense Urban）、农村（Rural）和城区宏站（Urban Macro）。室内 热点部署主要关心的是，建筑物内高密度分布的用户的高速率体验、追求高的 系统吞吐、一致性的用户体验、每个节点的覆盖范围较小。密集城区部署可以 是同构网或者异构网，对象是城市中心和十分密集的街区。其特点是高的业务 负载、较好的室外和室内外的覆盖。这几种部署场景的特点可以列成如表 1-2 所示的表格。

5G 系统的关键性能指标（KPIs） [4] 包括峰值速率、峰值频谱效率、带宽、控 制面时延、用户面时延、非频发小包的时延、移动中断时间、系统间的移动性、可 靠性、覆盖、电池寿命、终端能效、每个扇区 / 节点的频谱效率、单位面积的业务 容量、用户体验速率、连接密度等。编码作为物理层的基本技术，将对 5G 系统的 各项性能指标起着直接和间接作用。

用户体验速率、单位面积的业务容量、每个节点的频谱效率和边缘频谱效 率等性能指标一般需要系统仿真。这将在室内热点、密集城区、农村和城区宏 站部署场景中进行评估。连接数密度同样需要系统仿真，在城区宏站和农村部 署场景中进行评估。另外，电池寿命也可用系统仿真进行评估。 可以通过分析的方法进行评估的性能指标包括：用户面时延和控制面时延、 非频发小包的时延、峰值速率和峰值频谱效率、电池寿命等 。 需要由链路级（和系统级）仿真来评估的指标有覆盖和可靠性。

调制编码的性能评估一般采用单用户的链路级仿真，结果的呈现以误块率 （BLER，Block Error Rate）与信噪比（SNR，Signal-to-Noise Ratio）的曲线为主。 eMBB 和 mMTC/URLLC 的仿真参数有些不同，如表 1-3 所示。在研究的第一阶 段采用较为简单的 AWGN 信道，以便校准仿真结果。第二阶段采用相对实际的快 速衰落信道，来考察信道编码的鲁棒性。这里的侧重点是信道编码，因此调制采 用的是经典的 QPSK，16QAM 和 64QAM，分别对应较低、中等和较高的信噪比 工作点。码块长度方面，eMBB 场景的跨度较大，起点相对高，如 100 bit，反映 eMBB 业务多样性和支持高速率的特点；mMTC/URLLC 的跨度较窄，起点较低， 如最低 20 bit，反映这两类应用支持较低速率和小业务包的特点。码率的范围对比 与码块长度的对比类似。对于 URLLC 场景，BLER 的工作点要低到 10−5（甚至更 低），以便观察错误平层。