5G：关键技术与系统演进

本书特色：
★ 以深入浅出、易读为准则，全面展示5G概念体系。
★ 以无线通信诸要素为维度，系统厘清5G关键技术。
★ 以系统设计与标准为目标，清晰呈现5G演进思考。

本书配套授课电子课件，需要的教师可登录www.cmpedu.com免费注册、审核通过后下载，或联系编辑索取（微信：15910938545 ，QQ：2681679180，email：[email protected]，电话：010-88379739）另外，为方便任课教师进行交流，提供电气信息类教师QQ交流群： 33811098，欢迎加入！

本书旨在为5G技术研究与标准化工作提供尽可能详实的参考资料，主要介绍了5G系统概述、需求、网络架构以及潜在关键技术。全书 对5G在国际上的研究进展、5G网络需求和指标进行介绍，并且从网络架构和接入技术两方面对5G潜在关键技术展开具体阐述，其中接入技术包括5G的热门研究方向：大规模天线、超密集组网、高频应用、新型物理接入技术等，系统呈现了关于5G演进的思考。

本书适合作为从事无线蜂窝通信领域的研发人员、系统设计人员在技术研究开发时的参考资料，同时也可供高等院校通信及相关专业的师生参考阅读。

序
前言
第1章 5G概述
　1.1 移动通信的演进背景
　1.2 5G来了
第2章 5G需求
　2.1 5G驱动力：移动互联网/物联网飞速发展
　2.1.1 服务更多的用户
　2.1.2 支持更高的速率
　2.1.3 支持无限的连接
　2.1.4 提供个性的体验
　2.2 运营需求
　2.2.1 建设5G“轻形态”网络
　2.2.2 业务层面需求
　2.2.3 终端层面需求
　2.3 5G系统指标需求
　2.3.1 ITU-R指标需求
　2.3.2 用户体验指标
　2.3.3 系统性能指标
　2.4 5G技术框架展望
　参考文献
第3章 整体网络架构
　3.1 5G核心网演进方向
　3.1.1 软件定义网络
　3.1.2 网络功能虚拟化
　3.2 5G无线接入网架构演进方向
　3.2.1 多网络融合
　3.2.2 无线MESH
　3.2.3 虚拟化
　3.3小结
　参考文献
第4章 大规模天线技术
　4.1 大规模天线概述
　4.2 大规模天线技术基础
　4.2.1 传统MIMO技术
　4.2.2 大规模天线技术的理论基础
　4.2.3 大规模天线信道模型
　4.3 大规模天线的挑战
　4.3.1 天线的非理想特性
　4.3.2 信道信息的获取
　4.3.3 多用户传输的挑战
　4.3.4 覆盖与部署
　4.4 大规模天线技术方案前瞻
　4.4.1 大规模天线的部署场景
　4.4.2 大规模天线的关键技术研究
　4.4.3 轻量化大规模天线的技术方案
　4.5小结
　参考文献
第5章 异构网络部署
　5.1 技术基础及标准演进
　5.1.1 小区间干扰协调
　5.1.2 协同多点传输(CoMP)
　5.1.3 动态小区开关
　5.1.4 数据信道的增强接收机
　5.2 超密集组网技术方案前瞻
　5.2.1 UDN应用场景
　5.2.2 UDN的挑战
　5.2.3 UDN的关键技术
　5.2.4 UDN移动性管理
　5.2.5 UDN性能分析
　5.3 网络解决方案
　5.3.1 热点、盲点识别和覆盖
　5.3.2 物理小区标识管理
　5.3.3 切换参数优化
　5.3.4 商业模式
　参考文献
第6章 先进的频谱利用
　6.1 概述
　6.2 无线频谱分配现状
　6.2.1 中低频段分配现状
　6.2.2 高频段分配现状
　6.3 增强的中低频谱利用
　6.3.1 授权辅助接入
　6.3.2 授权共享接入
　6.4 高频频谱利用
　6.4.1 高频信道模型
　6.4.2 高频器件发展
　6.4.3 高频组网性能评估
　6.5 小结
　参考文献
第7章 灵活的物理接入
　7.1 技术基础
　7.2 5G系统物理层的挑战
　7.3 非正交多址技术
　7.3.1 非正交多址的系统模型与理论界限
　7.3.2 非正交多址的方案设计
　7.3.3 非正交多址的应用场景与系统设计
　7.4 灵活双工技术
　7.4.1 技术原理与应用场景
　7.4.2 频段使用规则
　7.4.3 共存分析
　7.5 同时同频全双工技术
　7.5.1 全双工的技术原理
　7.5.2 全双工的系统设计和应用场景
　7.6 新型调制与编码
　7.6.1 新型调制技术
　7.6.2 新型编码技术
　7.6.3 调制编码与软件无线电
　参考文献
第8章 探讨与实践
　8.1 机器间通信（M2M/MTC）
　8.1.1 M2M市场规模与前景
　8.1.2 M2M/MTC技术标准演进
　8.1.3 M2M技术的机遇与挑战
　8.2 设备间直接通信（D2D）
　8.2.1 D2D技术概述
　8.2.2 D2D标准进展
　8.2.3 D2D终端中继技术探索
　8.3 小结
参考文献

伴随着社会的飞速发展，近几十年来，无线通信系统的演进始终行进在快车道上。以LTE/LTE-Advanced为代表的第四代移动通信系统（4G）的热潮方兴未艾，关于第五代移动通信系统（5G）的研究与标准化工作又已提上日程。本书着眼于5G，试图厘清5G潜在的关键技术，并系统呈现关于5G演进的思考，从而为5G技术研究与标准化工作提供尽可能详实的参考资料。

回顾历次无线通信系统的演进，目标不同，系统架构与关键技术也均存在差异，然而其研究过程却是有规律可循的。从百花绽放的候选技术，到精炼缜密的系统设计与标准方案，其过程如大浪淘沙，大致可以分为层层递进的三个层面。

一是总体架构层面。主要工作是甄别系统演进的方向，并进行总体设计。形象一点，这部分的工作如在旷野中，将水文、地貌诸条件查勘清楚，并指明勘矿的方向与愿景。在这部分工作中，需要对政策空间、产业预期、产业链需求等要素有客观全面的理解。并基于此之上，以产业各环节利益均衡为目标，完成总体架构的设计。

二是技术选择层面。主要工作是将总体方向细化为若干支撑技术的组合，并进行筛选与优化。相比于第一层面，这部分的工作如将矿石进行分拣、处理，去掉无用的部分，并将有用的部分冶化成真金白银。在这部分工作中，需要量化个体技术的复杂度与预期增益，以性能与可实现性的平衡为目标，输出经筛选后的技术或技术组合。

三是系统设计层面。主要工作是对相关的技术进行细化地评估与设计，并最终呈现出可实现的、具有高性价比的系统方案。这部分的工作如将真金白银进行雕琢加工，细化处理，并提供给用户缜密、细致的最终产品。这部分工作的输入包括技术参量的优化、标准化空间、设备实现空间等。预期输出则是具备高性价比与可实现性的系统设计与业界公认的标准。

以上各层面，承上启下，如链条般层层咬合。任何一个层面工作质量的缺失，都将对最终的系统演进方案与标准产生难以估量的影响。

对于5G无线通信系统演进研究而言，需求与愿景部分已基本明确。因此，当前工作的重点是第二与第三层面，即优化、筛选潜在关键技术，并基于业界共识，启动5G国际标准的研究与制定工作。结合业界研究工作的进展，本书将重点呈现以下内容，力图为5G的后续研究与标准化工作提供尽可能详实的参考。

一是5G候选技术与潜在增益分析。当前，5G候选技术纷繁多样。本书将以空域、频域、地理域等无线通信要素为维度，并结合相关维度的扩展，对相关候选技术及其性能进行梳理，从而为读者呈现出条理清晰的5G候选技术脉络。

二是对于5G演进与技术选择的思考。回顾历次无线通信系统演进，最成功的系统与技术，未必是最优的，但却一定是最合理、各环节平衡性兼顾得最好的。古人有“度”的智慧，与这里的“平衡”有着异曲同工之妙。本书编者长期从事无线新技术研究与国际标准化工作，在书中将技术分析与平衡性原则相结合，为读者提供5G无线通信系统演进方面的思考。

此外，本书也会对业界5G研究的进展、需求、愿景等进行阐述与总结，以保持全书概念体系的完整性。

本书由陈鹏担任主编，刘洋、朱剑驰、赵嵩担任副主编，参加本书编写的还有佘小明、洪伟、蒋峥、梁林、李欣、韩斌、杨姗、王达、杨蓓
。各位同事的技术积累、专业精神与无私支持是完成本书的动力所在。

由于编者的知识视野有一定的局限性，书中如有不准确、不完善之处，也敬请广大读者与同行专家批评指正。