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本书从5G需求与愿景出发，深入揭示了5G产生的背景、频率需求、候选频率及其无线传播特性，围绕5G相关的主要标准化组织及其研究的最新进展对5G标准的未来进行了展望；围绕5G的关键技术，分别从多天线的演进、非正交与多址、全双工、编码与链路自适应、网络架构、用户无感知的移动性管理、以用户为中心的自治网络、毫米波系统设计、超密集网络及小区虚似化以及物联网的优化等方面详细介绍了5G的关键技术，最后对3.5 GHz 5G样机的设计与外场试验情况进行了介绍，并展望了5G应用与部署。

本书全方位地系统阐述5G的来龙去脉以及未来主要发展方向，是5G研发、无线通信技术教学以及工程实施人员有益的参考书。

第1章 5G需求与愿景

001

1.1 5G总体愿景

002

1.2 驱动力和市场趋势

004

1.3 典型业务、场景与性能挑战

005

1.4 可持续发展与效率需求

006

1.5 5G关键能力

007

1.6 小结

009

参考文献

009

第2章 候选频率与传播特征

011

2.1 候选频谱

012

2.1.1 需求

013

2.1.2 候选频谱

014

2.1.3 国内5G频率分配方案

023

2.2 传播特性

024

2.2.1 对系统设计的影响

024

2.2.2 传播特性分类

025

2.2.3 5G信道传播特性研究思路

028

2.2.4 测量与建模结果

030

2.3 5G信道模型

034

2.3.1 主模块

035

2.3.2 6 GHz以下频段的扩展模块

036

2.3.3 基于地图的混合信道模块

037

2.3.4 路径损耗与阴影模型

037

2.3.5 穿透损耗

041

2.3.6 LOS 概率

042

2.3.7 快衰模型

043

2.4 小结

044

参考文献

044

第3章 5G推进展望

047

3.1 5G重要组织概述

048

3.1.1 ITU

048

3.1.2 3GPP

050

3.1.3 NGMN

051

3.1.4 IMT-2020推进组

051

3.2 5G的推进进展

052

3.2.1 ITU的5G推进进展

053

3.2.2 NGMN的5G进展

057

3.2.3 中国IMT-2020推进组的5G进展

060

3.2.4 3GPP的5G进展

062

3.3 小结

063

参考文献

064

第4章 多天线技术的演进：3D-MIMO

065

4.1 技术原理

066

4.2 典型应用场景

067

4.3 3D-MIMO中波束成形传输方案

068

4.3.1　单用户波束成形传输方案

069

4.3.2　多用户波束成形和联合调度

070

4.4 3D-MIMO中的信道反馈方案

076

4.5 3D-MIMO性能评估

079

4.5.1 仿真假设

079

4.5.2 3D-MIMO与2D-MIMO的系统性能对比

082

4.5.3 不同配对用户数对3D-MIMO的影响

083

4.5.4 不同天线形态的3D-MIMO性能对比

084

4.5.5 SRS误差对3D-MIMO性能的影响

085

4.6 3D-MIMO样机测试验证

088

4.6.1 3D-MIMO硬件架构

088

4.6.2 3D-MIMO天线暗室测试

090

4.6.3 城区宏覆盖场景下的外场测试

090

4.6.4 高覆盖场景下的外场测试

094

参考文献

098

第5章 非正交与多址

101

5.1 5G新型多址技术面临的挑战与设计框架

102

5.2 5G与非正交多址

105

5.2.1 正交多址与非正交多址

105

5.2.2 5G与非正交多址

106

5.3 非正交容量界分析

106

5.3.1 下行正交/非正交容量界分析

107

5.3.2 上行非正交容量界分析

109

5.3.3 非正交容量界给5G多址方案的启示

111

5.4 MUSA

112

5.4.1 MUSA下行设计及和其他方案比较

112

5.4.2 MUSA上行设计及和其他方案比较

115

5.4.3 MUSA应用场景与性能优势

118

5.5 SCMA

119

5.5.1 SCMA基本概念

119

5.5.2 SCMA码本设计

121

5.5.3 SCMA低复杂度接收机设计

124

5.5.4 SCMA应用场景与性能优势

124

5.5.5 SCMA未来研究方向

127

5.6 小结

127

参考文献

128

第6章 全双工

131

6.1 无线全双工简介

132

6.2 全双工自干扰抑制

133

6.2.1 全双工自干扰抑制原理

134

6.2.2 基于数字参考重建的自干扰抵消

136

6.2.3 基于模拟参考重建的自干扰抵消

137

6.2.4 天线域自干扰抑制

138

6.2.5 全双工自干扰抵消的实测性能

140

6.3 全双工在蜂窝系统中面临的挑战

142

6.4 小结

144

参考文献

144

第7章 编码与链路自适应

147

7.1 5G链路自适应的新需求和新趋势

148

7.2 小数据分组编码

150

7.2.1 低码率的TBCC

150

7.2.2 结合码空间检测的差错校验方法

151

7.3 分组编码技术

152

7.3.1 技术方案

153

7.3.2 复杂度分析

154

7.3.3 仿真分析

155

7.4 软HARQ技术

156

7.4.1 软HARQ方案

157

7.4.2 基于分组编码的软HARQ方案

161

7.5 小结

162

参考文献

163

第8章 网络架构

165

8.1 5G网络架构需求

166

8.2 现有网络存在的问题

167

8.2.1 网络架构发展历程与内在逻辑

167

8.2.2 现网架构导致的现实挑战

168

8.3 5G网络架构特征

170

8.3.1 5G网络架构设计原则

170

8.3.2 5G网络架构设计目标

170

8.3.3 5G网络架构设计

171

8.4 NFV与SDN

173

8.4.1 NFV技术介绍

173

8.4.2 SDN技术介绍

181

8.4.3 SDN在5G移动网络中的作用

185

8.4.4 NFV和SDN的关系

190

8.4.5 基于NFV和SDN的5G网络架构展望

190

8.5 小结

193

参考文献

194

第9章 用户无感知的移动性管理

195

9.1 5G移动性的特点和需求

196

9.2 5G网络中移动性的场景分析

199

9.3 移动性解决方案

200

9.3.1 备选的移动性方案

201

9.3.2 移动性的关键指标

202

9.3.3 影响移动性的关键技术

203

9.3.4 观察和分析

210

9.4 小结

210

第10章 以用户为中心的自治网络

211

10.1 以用户为中心的自治网络需求

212

10.2 潜在技术方向

214

10.2.1 基于大数据的用户行为感知与优化

214

10.2.2 多维度QCI设计

217

10.2.3 用户和业务的智能感知与优化

219

10.2.4 特殊场景的性能保障与提升

220

10.3 小结

222

第11章 毫米波系统的设计与验证

223

11.1 毫米波信道传播特性：理论和实际测量结果

224

11.2 波束成形算法

226

11.3 毫米波波束成形原型系统

228

11.4 原型系统的试验结果

230

11.4.1 室外试验

230

11.4.2 室外对室内的穿透

232

11.4.3 室外移动

232

11.4.4 室内多用户

233

11.5 小结

233

参考文献

234

第12章 超密集网络及小区虚拟化

235

12.1 超密集网络概述

236

12.2 LTE系统的小区结构及分析

241

12.3 UDN虚拟化技术

245

12.3.1 虚拟化整体架构

247

12.3.2 小区虚拟化

248

12.3.3 终端虚拟化

255

12.4 5G小区虚拟化的关键支撑技术

256

12.4.1 数据同步

256

12.4.2 无线自回传

257

12.5 小结

260

参考文献

260

第13章 海量机器型通信

263

13.1 机器型通信市场前景和现有技术

264

13.1.1 机器间通信产业与市场

264

13.1.2 现有M2M技术

266

13.2 海量机器型通信技术需求

267

13.2.1 机器型通信多元化应用

268

13.2.2 机器型通信终端数量

268

13.2.3 机器型通信终端成本

269

13.2.4 电池寿命

269

13.2.5 覆盖范围

270

13.3 海量机器型通信的网络功能

270

13.3.1 终端的拥塞控制和过载控制

270

13.3.2 MTC终端触发

270

13.3.3 MTC终端分组

271

13.3.4 MTC终端监控

271

13.3.5 其他方面的要求

271

13.4 海量机器型通信的无线技术

272

13.4.1 5G机器型通信的无线连接方式

272

13.4.2 MTC终端的接入和传输

273

13.4.3 MTC终端的成本优化

275

13.4.4 覆盖增强

277

13.4.5 降低功耗

279

13.5 面向海量机器型通信的网络架构演进

281

13.5.1 5G网络架构挑战

282

13.5.2 面向5G的MTC网络架构

283

13.5.3 M2M网络技术

284

13.5.4 M2M网络关注的领域

286

13.6 小结

290

参考文献

290

第14章 5G标准概览

293

14.1 5G R15概览

294

14.1.1 5G部署方式

295

14.1.2 5G端到端网络架构与协议

297

14.1.3 5G新空口的主要特征

301

14.1.4 5G新核心网的主要特征

307

14.2 5G R16标准概述

310

14.2.1 5G新空口R16的新功能

310

14.2.2 5G新核心网R16的新功能

332

14.3 小结

342

参考文献

342

第15章 3.5 GHz 5G样机设计与外场试验

345

15.1 5G产业推进规划

346

15.2 5G基站的样机规划和技术要求

351

15.3 5G基站样机开发

364

15.3.1 RF通道数的选择

365

15.3.2 CPRI/eCPRI的选择

368

15.3.3 整机性能

370

15.4 5G样机的外场试验

374

15.5 小结

380

参考文献

380

第16章 5G应用与部署展望

381

16.1 全球运营商5G部署规划

382

16.2 5G应用展望

387

16.2.1 5G的核心能力及其商业模式

388

16.2.2 5G典型应用

392

16.3 5G发展面临的挑战

394

16.4 小结

398

参考文献

399

附录一 Global Mobile Industry Ready to Start Full-Scale Development of 5G NR

401

附录二 5G标准按时完成，产业携手加速商用步伐

411

刘光毅

博士，教授级高级工程师，2018年入选科学技术部中青年科技领军人才，中国移动研究院首席专家、5G项目总监，中国移动集团公司技术咨询委员会无线专家组副组长、GTI（Global TD-LTE Initiative）全球产业联盟频率工作组主席和5G eMBB Program协调人，北京通信学会理事，中国通信学会测试仪器仪表专业委员会专家。长期从事移动通信技术的研究、标准化和产业化工作，带领团队全程参与TD-LTE及其后续演进的标准化工作，全程参与5G的技术研究、标准化和产业化推进工作，2016年荣获国家科学技术进步奖特等奖和中国通信学会科学技术进步奖特等奖，多次荣获CCSA科学技术进步奖一等奖和二等奖，所在团队入选2017年“央企楷模”。

方敏

博士，中兴通讯股份有限公司无线规划部系统架构工程师。长期从事下一代无线通信系统架构与关键技术及其标准化研究工作，代表中兴通讯股份有限公司直接参与了全球3G与4G标准技术规范的起草工作及5G产品研发工作，具备丰富的标准基本专利工作经验。目前主要研究方向为6G需求、架构与使能技术。

关皓

博士，诺基亚公司5G产品系统架构和标准研究经理，目前主要负责5G无线产品的性能、系统架构的研究和相关产品的标准化工作。之前负责诺基亚研究中心在中国的无线实验室，曾在3G、4G和5G 领域发表多篇论文，拥有数项专利，参与制定公司的无线技术战略方案。同时负责诺基亚公司在亚洲的大学合作捐赠工作。

李云岗

华为技术有限公司无线技术实验室副主任、高级技术专家，“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项总体专家组成员。长期从事无线移动通信关键技术研究和系统设计工作，先后参与和承担多项3G/4G/5G核心技术的研发工作，取得重要突破，申请多项发明专利。

孙程君

博士，三星电子中国研究院先行标准和研究部部长、高级总监，目前负责三星电子大中华区的移动通信技术研究以及标准化工作，包括5G和B5G通信技术研究、3GPP国际标准化以及中国标准化工作。先后参与多项国家科技重大专项和国家“863”计划项目，发表SCI、EI等论文十余篇，申请发明专利数十篇，并在中国、美国、欧洲、日本等国家和地区获得发明专利授权。

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书籍介绍

本书从5G需求与愿景出发，深入揭示了5G产生的背景、频率需求、候选频率及其无线传播特性，围绕5G相关的主要标准化组织及其研究的最新进展对5G标准的未来进行了展望；围绕5G的关键技术，分别从多天线的演进、非正交与多址、全双工、编码与链路自适应、网络架构、用户无感知的移动性管理、以用户为中心的自治网络、毫米波系统设计、超密集网络及小区虚似化以及物联网的优化等方面详细介绍了5G的关键技术，最后对3.5 GHz 5G样机的设计与外场试验情况进行了介绍，并展望了5G应用与部署。

本书全方位地系统阐述5G的来龙去脉以及未来主要发展方向，是5G研发、无线通信技术教学以及工程实施人员有益的参考书。