内容提要

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，同绕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；同绕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、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拟化以及物联网的优化等方面详细介绍了5G的关键技术。

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、科研以及工程实施人员有益的参考书。

前言

4G为宽带移动通信打开了一扇门，在给人们带来生活与工作便利的同时，也深刻地改变着整个社会运行的模式和效率。4G的普及应用，进一步刺激了用户对移动数据的消费，同时也刺激了人们对未来数字化生活的渴望与追求。

有人说，4G是移动通信的终极时代，不会再有新的移动通信系统出现，因为没有新的技术能够支撑新一代移动通信系统的产生。在现实生活中，人们却发现，越来越多的新业务、新应用场景对移动通信网络的能力提出了新的要求。随着消费电子类产品的技术突破，AR和VR、更高清的4K/8K屏显示、裸眼3D等都会真真切切地走入人们的生活，这些都对移动通信系统的速率和容量提出了更高的要求；同时，工业互联网和自动驾驶等也对通信的时延提出了更高的要求。

此外，随着人与人之间通信市场的饱和，移动通信产业开始把注意力转向如何为其他行业提供更加有效的通信工具和能力，开始构想“万物互联”的美好愿景。面向物与物的无线通信，与传统的人与人的通信方式有着较大的区别，在设备成本、体积、功耗、连接数量、覆盖能力上面，都提出了更高的要求，特别是面向远程医疗、工业控制和智能电网等应用，更是对传输的时延和可靠性提出了更苛刻的要求。4G在全球范围内的大规模部署也给未来网络的发展带来了新的启示，业务需要尽可能地靠近用户、新业务的部署需要实现快速和低成本、针对不同应用场景的网络部署需要灵活和可配等。所有这些，在已有的 4G及其演进系统上都难以完全满足，新的需求呼唤和驱动着新一代移动通信系统的诞生。

随着5G研究的深入，移动通信产业对5G需要重点关注的3个主要应用场景形成了共识，包括增强的移动宽带、低功耗大连接的物联网、低时延和高可靠网络，并针对5G应用的主要场景制定了详细的技术需求，如20 Gbit/s的峰值速率、0.5ms的空口时延、3~5倍频谱效率的提升、百万级的连接数密度、10 Tbit/s每平方千米的流量密度、能耗效率的100倍提升等。为了实现可持续的产业发展，业界还对未来的移动通信网络成本提出了更高的期望，即千倍以上的每比特成本的降低。围绕5G的需求，3GPP RAN开始了面向5G新空口的可行性技术研究，并计划从2016年6月开始正式的标准制定，2018年6月完成第一个版本的标准制定， 2019年底完成第二个标准版本的制定，并形成最终的5G候选技术提案，正式提交ITU-R。此外，3GPP SA2也先于3GPP RAN开始了下一代网络架构的研究，并计划与3GPP RAN同期完成相关标准的制定。

随着标准化的启动，中、韩、日、美等国开始争夺5G产业发展的主导权。韩国政府宣布将于2018年平昌冬季奥运会提供5G业务体验，日本政府宣布将于2020年夏季奥运会商用5G，中国政府也宣布将在2020年实现5G商用；而美国政府则宣布将主导5G未来的产业发展，并为5G分配了11GHz的6GHz以上的频谱，同时，美国运营商Verizon Wireless则更激进地发布了面向28 GHz的5G标准，并宣布将在2017年部署5G。全球其他运营商也纷纷宣布开始启动5G的试验。5G，正朝着2020年商用的目标稳步迈进。