2024年4月3日发(作者：乐月华)
5G技术及WRC-19铁路交通新议题 郎保真
编者按：
“一带一路”、“走出去”和“制造强国”战略的实施，迫切需要具有国际化程度高、全球竞
争力强和跨国互联互通能力的交通技术和装备支撑。本届论坛上，5G技术、人脸识别技术、智能安
防2.0、视频新技术与云计算等，将助力轨道交通视频技术发展的新技术；视频大数据挑战及机遇、
先进轨道交通技术发展趋势，将引领轨道交通视频技术发展的新高度；铁路视频监控的需求规范、
故障检测系统、智能化管理系统，将迎来轨道交通视频智能化发展的新征程。
在此，为使广大读者更好地领会和把握本次论坛的主旨及重点内容，《中国铁路》杂志“专
栏·视频与安全”将陆续刊登会议报告，以飨同仁。
5G技术及WRC-19铁路交通新议题
郎保真：中国信息通信研究院，高级工程师，北京，100191
摘 要：光纤般的接入速率、千亿设备连接能力
“零”时延体验、多场景的一致服务、业务及用
户感知的智能优化、超百倍能效提升和比特成本
降低是全球及我国移动通信市场的发展趋势。阐
述全球5G技术总体情况及我国5G技术的关键技
术、技术路线、网络架构、频谱需求等，介绍列
车和轨旁设施之间的下一代无线电通信系统的工
作场景和频谱需求，以期提升我国铁路装备技术
水平。
关键词：5G技术；技术路线；网络架构；频谱需
求；无线电通信系统
中图分类号：
U285.2
文献标识码：
A
文章编号：
1001-683X（2015）12-0074-03
（1）欧盟：依托5G技术重大项目，整合全球产业
力量；相继启动5G技术PPP和METIS等重大项目，研发
经费超过14亿欧元；以重大项目为依托，整合全球5G技
术产业，以确立欧盟在5G技术领域的领导地位。
（2）韩国：发布国家5G技术战略，加快推进5G技
术发展；发布5G技术强国战略，拟投入15亿美元5G技术
研发资金；成立5G技术论坛，启动重大项目；计划2018
年开展5G技术预商用试验。
（3）日本：加强5G技术推进平台，整合国内力
量；2013年9月日本标准化组织ARIB成立5G技术特设工
作组；2014年10月日本政府推动成立5G技术移动推进论
坛，加大5G技术推进力度；计划2020年奥运会前提供商
用服务。
（4）美国：构建工作平台，核心企业积极开展研
发；高通、英特尔等公司积极开展5G技术技术研发；
2014年4G Americas启动5G技术研究项目，发布白皮书，
并积极开展国际合作。
1 全球5G总体情况
ITU（国际电信联盟）积极推进5G愿景、技术趋势
和频谱等标准前期研究，并明确IMT-2020（5G技术）
工作计划，欧盟、韩国、日本、美国等主要国家加大5G
技术推进力度。
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CHINA RAILWAY 2015/12
5G技术及WRC-19铁路交通新议题 郎保真
2 我国5G技术主要进展
我国率先成立5G推进组（IMT-2020推进组见图
1），并启动重大专项和863研发项目，5G技术将以可持
续发展的方式，解决超千倍移动数据增长，提供超高速
率、超低时延、海量连接的多场景一致性体验。5G技术
创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。
IMT-2020（5G技术）推进组
专家组
（4）全频谱接入。全频谱接入通过有效利用各类
移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对
称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源来提升数
据传输速率和系统容量。6 GHz以下频段因其较好的信
道传播特性可作为5G技术的优选频段，6~100 GHz高频
段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G技术的辅助
频段。信道测量与建模、低频和高频统一设计、高频接
入回传一体化以及高频器件是全频谱接入技术面临的主
要挑战。
2.2 5G无线技术路线
5G无线技术路线包含新空口和4G技术演进空口（见
图2）。新空口包含低频新空口（主体）和高频新空口
ITU
工作组
3GPP
工作组
IEEE
工作组
知识产权
工作组
秘书处
需求
工作组
频谱
工作组
无线技术网络技术
工作组 工作组
两部分。
图1 IMT-2020（5G）推进组
6～100 GHz
新空口
5G技术高频新空口
2.1 5G无线关键技术
（1）大规模天线阵列。大规模天线阵列在现有多
天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数
据流，将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G技
术系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天
线阵列应用于5G技术，需解决信道测量与反馈、参考信
号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。
（2）超密集组网。超密集组网通过增加基站部署
密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率
干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点
区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑制、小区
虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重
要研究方向。
（3）新型多址。新型多址技术通过发送信号在空/
时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率
和接入能力的显著提升。此外，新型多址技术可实现
免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入时延，
节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基
于多维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（SCMA）技
术，基于复数多元码及增强叠加编码的多用户共享接
入（MUSA）技术，基于非正交特征图样的图样分割
多址（PDMA）技术以及基于功率叠加的非正交多址
（NOMA）技术。
<6 GHz
5G技术低频新空口
4G技术空口
....
2016
4G技术演进空口
2017 2018
年
2019 2020
图2 5G技术路线示意图
5G技术将通过工作在较低频段的新空口来满足大
覆盖、高移动性场景下的用户体验和海量设备连接。同
时，需要利用高频段丰富的频谱资源，来满足热点区域
极高的用户体验速率和系统容量需求。综合考虑国际频
谱规划及频段传播特性，5G技术应当包含工作在6 GHz
以下频段的低频新空口以及工作在6 GHz以上频段的高
频新空口。
5G技术低频新空口将采用全新的空口设计，引入大
规模天线、新波形、新型多址等先进技术，支持更短的
帧结构，更精简的信令流程，更灵活的双工方式，有效
满足广覆盖、局部热点、大连接及高速等场景下体验速
率、时延、连接数以及能效等指标要求。同时，考虑到
低频新空口适用的场景较多，每种场景的技术需求存在
较大差异，在系统设计时应当尽可能构建统一的技术方
案，通过灵活配置技术模块及参数来满足不同场景的技
术需求。
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5G技术及WRC-19铁路交通新议题 郎保真
5G技术高频新空口需要考虑高频信道和射频器件的
影响，针对波形、调制编码、天线技术等进行相应的优
化。同时，高频频段跨度大、候选频段多，从标准、成
本及运维角度考虑，应当尽可能采用统一的空口技术方
案，通过参数调整来适配不同信道及器件的特性。
高频段覆盖能力弱，难以实现全网覆盖，需要与低
频段联合组网。由低频段形成有效的网络覆盖，对用户
进行控制、管理，并保证基本的数据传输能力；高频段
作为低频段的有效补充，在信道条件较好情况下，为用
户提供高速数据传输。
5G技术低频新空口、高频新空口以及4G技术演进空
口需要相互协作以满足不同应用场景的性能需求。在进
行系统方案设计时，低频和高频新空口应当尽可能在统
一的空口技术框架基础上进行设计，同时也要考虑与4G
技术演进空口的协作。
2.3 5G技术网络架构特征
新型5G技术网络架构包含3个功能层面：接入、控
制和转发。
（1）接入云。更灵活多样的组网拓扑（集中/分布/
无线mesh）、更高效的接入资源协同管理机制；
（2）控制云。网络控制功能集中，网元功能虚拟
化、软件化、可重构，支持网络能力开放；
（3）转发云。剥离控制功能，转发功能靠近基
站，业务能力与转发能力融合。
2.4 5G技术频谱需求
5G技术发展面临巨大的频谱缺口。目前中国已分配
IMT频谱总和为687 MHz，基于IMT-2020推进组预测结
果，2020年中国IMT频谱总需求达1 350～1 810 MHz。随
着业务量的持续增加，2030年频谱需求将远高于2020年
频谱需求；2030年频谱需求与通信场景相关，不同场景
下覆盖范围、容量、性能和连接数不同。
中国铁路总公司从2011年开始设立了多个LTE-R
相关课题，围绕业务、制式、频率和带宽需求、关键技
术、与GSM-R兼容及过渡等问题开展科学研究，包括
铁路下一代车地间无线电通信系统业务工作频段的适用
性。
在APG15-5会议上，由中国代表团提出了“下一
代铁路车地通信系统的WRC-19议题”。议题成为APT
国家的共同提案提交WRC-15审议，并通过审议，成
为WRC-19 1.11议题“根据第COM6/12号决议（WRC-
15），酌情采取必要行动促进全球或区域性的统一频
段，以便在现有移动业务划分内为列车与轨旁间的铁
路无线电通信系统提供支持”。ITU-R将在下一个研究
周期，研究列车与轨旁间铁路无线电通信系统的频谱
需求、技术和操作特性以及实施方法。研究结果提交
WRC-19大会审议，WRC-19大会将在ITU-R研究结果的
基础上酌情采取必要行动，尽可能促进全球或区域性的
统一频段，以便在现有移动业务划分内为实施列车与轨
旁间铁路无线电通信系统提供支持。
4 结束语
铁路系统通信议题的提出具有重要的意义。下一
代车地间无线电通信技术的发展，将极大促进电信制造
业、学术界在铁路移动通信领域的技术研究。ITU的研
究将可能更新现有的无线电规则，有利于我国铁路走出
去，实现互联互通以及降低企业的研发成本，打造完整
的产业链。
3 WRC-19大会铁路交通新议题
世界无线电通信大会（World Radiocommunication
Conference, WRC）是由ITU组织的世界无线电通信会
议，每三至四年举行一次，负责审议并在必要时修订
《无线电规则》（Radio Regulations），指导无线电频
谱、对地静止卫星和非对地静止卫星轨道使用的国际条
约。
责任编辑 杨环
收稿日期 2015-11-15
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编者按：
“一带一路”、“走出去”和“制造强国”战略的实施，迫切需要具有国际化程度高、全球竞
争力强和跨国互联互通能力的交通技术和装备支撑。本届论坛上，5G技术、人脸识别技术、智能安
防2.0、视频新技术与云计算等，将助力轨道交通视频技术发展的新技术；视频大数据挑战及机遇、
先进轨道交通技术发展趋势，将引领轨道交通视频技术发展的新高度；铁路视频监控的需求规范、
故障检测系统、智能化管理系统，将迎来轨道交通视频智能化发展的新征程。
在此，为使广大读者更好地领会和把握本次论坛的主旨及重点内容，《中国铁路》杂志“专
栏·视频与安全”将陆续刊登会议报告，以飨同仁。
5G技术及WRC-19铁路交通新议题
郎保真：中国信息通信研究院，高级工程师，北京，100191
摘 要：光纤般的接入速率、千亿设备连接能力
“零”时延体验、多场景的一致服务、业务及用
户感知的智能优化、超百倍能效提升和比特成本
降低是全球及我国移动通信市场的发展趋势。阐
述全球5G技术总体情况及我国5G技术的关键技
术、技术路线、网络架构、频谱需求等，介绍列
车和轨旁设施之间的下一代无线电通信系统的工
作场景和频谱需求，以期提升我国铁路装备技术
水平。
关键词：5G技术；技术路线；网络架构；频谱需
求；无线电通信系统
中图分类号：
U285.2
文献标识码：
A
文章编号：
1001-683X（2015）12-0074-03
（1）欧盟：依托5G技术重大项目，整合全球产业
力量；相继启动5G技术PPP和METIS等重大项目，研发
经费超过14亿欧元；以重大项目为依托，整合全球5G技
术产业，以确立欧盟在5G技术领域的领导地位。
（2）韩国：发布国家5G技术战略，加快推进5G技
术发展；发布5G技术强国战略，拟投入15亿美元5G技术
研发资金；成立5G技术论坛，启动重大项目；计划2018
年开展5G技术预商用试验。
（3）日本：加强5G技术推进平台，整合国内力
量；2013年9月日本标准化组织ARIB成立5G技术特设工
作组；2014年10月日本政府推动成立5G技术移动推进论
坛，加大5G技术推进力度；计划2020年奥运会前提供商
用服务。
（4）美国：构建工作平台，核心企业积极开展研
发；高通、英特尔等公司积极开展5G技术技术研发；
2014年4G Americas启动5G技术研究项目，发布白皮书，
并积极开展国际合作。
1 全球5G总体情况
ITU（国际电信联盟）积极推进5G愿景、技术趋势
和频谱等标准前期研究，并明确IMT-2020（5G技术）
工作计划，欧盟、韩国、日本、美国等主要国家加大5G
技术推进力度。
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5G技术及WRC-19铁路交通新议题 郎保真
2 我国5G技术主要进展
我国率先成立5G推进组（IMT-2020推进组见图
1），并启动重大专项和863研发项目，5G技术将以可持
续发展的方式，解决超千倍移动数据增长，提供超高速
率、超低时延、海量连接的多场景一致性体验。5G技术
创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。
IMT-2020（5G技术）推进组
专家组
（4）全频谱接入。全频谱接入通过有效利用各类
移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对
称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源来提升数
据传输速率和系统容量。6 GHz以下频段因其较好的信
道传播特性可作为5G技术的优选频段，6~100 GHz高频
段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G技术的辅助
频段。信道测量与建模、低频和高频统一设计、高频接
入回传一体化以及高频器件是全频谱接入技术面临的主
要挑战。
2.2 5G无线技术路线
5G无线技术路线包含新空口和4G技术演进空口（见
图2）。新空口包含低频新空口（主体）和高频新空口
ITU
工作组
3GPP
工作组
IEEE
工作组
知识产权
工作组
秘书处
需求
工作组
频谱
工作组
无线技术网络技术
工作组 工作组
两部分。
图1 IMT-2020（5G）推进组
6～100 GHz
新空口
5G技术高频新空口
2.1 5G无线关键技术
（1）大规模天线阵列。大规模天线阵列在现有多
天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数
据流，将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G技
术系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。大规模天
线阵列应用于5G技术，需解决信道测量与反馈、参考信
号设计、天线阵列设计、低成本实现等关键问题。
（2）超密集组网。超密集组网通过增加基站部署
密度，可实现频率复用效率的巨大提升，但考虑到频率
干扰、站址资源和部署成本，超密集组网可在局部热点
区域实现百倍量级的容量提升。干扰管理与抑制、小区
虚拟化技术、接入与回传联合设计等是超密集组网的重
要研究方向。
（3）新型多址。新型多址技术通过发送信号在空/
时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率
和接入能力的显著提升。此外，新型多址技术可实现
免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入时延，
节省终端功耗。目前业界提出的技术方案主要包括基
于多维调制和稀疏码扩频的稀疏码分多址（SCMA）技
术，基于复数多元码及增强叠加编码的多用户共享接
入（MUSA）技术，基于非正交特征图样的图样分割
多址（PDMA）技术以及基于功率叠加的非正交多址
（NOMA）技术。
<6 GHz
5G技术低频新空口
4G技术空口
....
2016
4G技术演进空口
2017 2018
年
2019 2020
图2 5G技术路线示意图
5G技术将通过工作在较低频段的新空口来满足大
覆盖、高移动性场景下的用户体验和海量设备连接。同
时，需要利用高频段丰富的频谱资源，来满足热点区域
极高的用户体验速率和系统容量需求。综合考虑国际频
谱规划及频段传播特性，5G技术应当包含工作在6 GHz
以下频段的低频新空口以及工作在6 GHz以上频段的高
频新空口。
5G技术低频新空口将采用全新的空口设计，引入大
规模天线、新波形、新型多址等先进技术，支持更短的
帧结构，更精简的信令流程，更灵活的双工方式，有效
满足广覆盖、局部热点、大连接及高速等场景下体验速
率、时延、连接数以及能效等指标要求。同时，考虑到
低频新空口适用的场景较多，每种场景的技术需求存在
较大差异，在系统设计时应当尽可能构建统一的技术方
案，通过灵活配置技术模块及参数来满足不同场景的技
术需求。
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5G技术及WRC-19铁路交通新议题 郎保真
5G技术高频新空口需要考虑高频信道和射频器件的
影响，针对波形、调制编码、天线技术等进行相应的优
化。同时，高频频段跨度大、候选频段多，从标准、成
本及运维角度考虑，应当尽可能采用统一的空口技术方
案，通过参数调整来适配不同信道及器件的特性。
高频段覆盖能力弱，难以实现全网覆盖，需要与低
频段联合组网。由低频段形成有效的网络覆盖，对用户
进行控制、管理，并保证基本的数据传输能力；高频段
作为低频段的有效补充，在信道条件较好情况下，为用
户提供高速数据传输。
5G技术低频新空口、高频新空口以及4G技术演进空
口需要相互协作以满足不同应用场景的性能需求。在进
行系统方案设计时，低频和高频新空口应当尽可能在统
一的空口技术框架基础上进行设计，同时也要考虑与4G
技术演进空口的协作。
2.3 5G技术网络架构特征
新型5G技术网络架构包含3个功能层面：接入、控
制和转发。
（1）接入云。更灵活多样的组网拓扑（集中/分布/
无线mesh）、更高效的接入资源协同管理机制；
（2）控制云。网络控制功能集中，网元功能虚拟
化、软件化、可重构，支持网络能力开放；
（3）转发云。剥离控制功能，转发功能靠近基
站，业务能力与转发能力融合。
2.4 5G技术频谱需求
5G技术发展面临巨大的频谱缺口。目前中国已分配
IMT频谱总和为687 MHz，基于IMT-2020推进组预测结
果，2020年中国IMT频谱总需求达1 350～1 810 MHz。随
着业务量的持续增加，2030年频谱需求将远高于2020年
频谱需求；2030年频谱需求与通信场景相关，不同场景
下覆盖范围、容量、性能和连接数不同。
中国铁路总公司从2011年开始设立了多个LTE-R
相关课题，围绕业务、制式、频率和带宽需求、关键技
术、与GSM-R兼容及过渡等问题开展科学研究，包括
铁路下一代车地间无线电通信系统业务工作频段的适用
性。
在APG15-5会议上，由中国代表团提出了“下一
代铁路车地通信系统的WRC-19议题”。议题成为APT
国家的共同提案提交WRC-15审议，并通过审议，成
为WRC-19 1.11议题“根据第COM6/12号决议（WRC-
15），酌情采取必要行动促进全球或区域性的统一频
段，以便在现有移动业务划分内为列车与轨旁间的铁
路无线电通信系统提供支持”。ITU-R将在下一个研究
周期，研究列车与轨旁间铁路无线电通信系统的频谱
需求、技术和操作特性以及实施方法。研究结果提交
WRC-19大会审议，WRC-19大会将在ITU-R研究结果的
基础上酌情采取必要行动，尽可能促进全球或区域性的
统一频段，以便在现有移动业务划分内为实施列车与轨
旁间铁路无线电通信系统提供支持。
4 结束语
铁路系统通信议题的提出具有重要的意义。下一
代车地间无线电通信技术的发展，将极大促进电信制造
业、学术界在铁路移动通信领域的技术研究。ITU的研
究将可能更新现有的无线电规则，有利于我国铁路走出
去，实现互联互通以及降低企业的研发成本，打造完整
的产业链。
3 WRC-19大会铁路交通新议题
世界无线电通信大会（World Radiocommunication
Conference, WRC）是由ITU组织的世界无线电通信会
议，每三至四年举行一次，负责审议并在必要时修订
《无线电规则》（Radio Regulations），指导无线电频
谱、对地静止卫星和非对地静止卫星轨道使用的国际条
约。
责任编辑 杨环
收稿日期 2015-11-15
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