國之重器出版工程 5G移動通信面向全連接的世界（精裝版）

劉光毅博士，教授級高級工程師，2018年入選科學技術部中青年科技領軍人才，中國移動研究院首席專家、5G項目總監，中國移動集團公司技術諮詢委員會無線專家組副組長、GTI（Global TD- LTE Initiative）全球產業聯盟頻率工作組主席和5G eMBB Program協調人，北京通信學會理事，中國通信學會測試儀器儀表專業委員會專家。長期從事移動通信技術的研究、標準化和產業化工作，帶領團隊全程參與TD-LTE及其後續演進的標準化工作，全程參與5G的技術研究、標準化和產業化推進工作，2016年榮獲國家科學技術進步獎特等獎和中國通信學會科學技術進步獎特等獎，多次榮獲CCSA科學技術進步獎一等獎和二等獎，所在團隊入選2017年“央企楷模”。

方敏博士，中興通訊股份有限公司無線規劃部系統架構工程師。
長期從事下一代無線通信系統架構與關鍵技術及其標準化研究工作，代表中興通訊股份有限公司直接參與了全球3G與4G標準技術規範的起草工作及5G產品研發工作，具備豐富的標準基本專利工作經驗。
目前主要研究方向為6G需求、架構與使能技術。

關皓博士，諾基亞公司5G產品系統架構和標準研究經理，目前主要負責5G無線產品的性能、系統架構的研究和相關產品的標準化工作。
之前負責諾基亞研究中心在中國的無線實驗室，曾在3G、4G和5G 領域發表多篇論文，擁有數項專利，參與製定公司的無線技術戰略方案。
同時負責諾基亞公司在亞洲的大學合作捐贈工作。

李雲崗華為技術有限公司無線技術實驗室副主任、高級技術專家，“新一代寬帶無線移動通信網”國家科技重大專項總體專家組成員。
長期從事無線移動通信關鍵技術研究和系統設計工作，先後參與和承擔多項3G/4G/5G核心技術的研發工作，取得重要突破，申請多項發明專利。

孫程君 博士，三星電子中國研究院先行標準和研究部部長、高級總監，目前負責三星電子大中華區的移動通信技術研究以及標準化工作，包括5G和B5G通信技術研究、3GPP國際標準化以及中國標準化工作。
先後參與多項國家科技重大專項和國家“863”計劃項目，發表SCI、EI等論文十餘篇，申請發明專利數十篇，並在中國、美國、歐洲、日本等國家和地區獲得發明專利授權。

第1章5G需求與願景001
1．1 5G總體願景002
1．2驅動力和市場趨勢004
1．3典型業務、場景與性能挑戰005
1．4可持續發展與效率需求006
1．5 5G關鍵能力007
1．6小結009
參考文獻009

第2章候選頻率與傳播特徵011
2．1候選頻譜012
2．1．1需求013
2．1．2候選頻譜014
2．1．3國內5G頻率分配方案023
2．2傳播特性024
2．2．1對系統設計的影響024
2．2．2傳播特性分類025
2．2．3 5G信道傳播特性研究思路028
2．2．4測量與建模結果030
2．3 5G信道模型034
2．3．1主模塊035
2．3．2 6 GHz以下頻段的擴展模塊036
2．3．3基於地圖的混合信道模塊037
2．3．4路徑損耗與陰影模型037
2．3．5穿透損耗041
2．3．6 LOS概率042
2．3．7快衰模型043
2．4小結044
參考文獻044

第3章5G推進展望047
3．1 5G重要組織概述048
3．1．1 ITU 048
3．1．2 3GPP 050
3．1．3 NGMN 051
3．1．4 IMT-2020推進組051
3．2 5G的推進進展052
3．2．1 ITU的5G推進進展053
3．2．2 NGMN的5G進展057
3．2．3中國IMT-2020推進組的5G進展060
3．2．4 3GPP的5G進展062
3．3小結063
參考文獻064

第4章多天線技術的演進：3D-MIMO 065
4．1技術原理066
4．2典型應用場景067
4．3 3D-MIMO中波束成形傳輸方案068
4．3 ．1單用戶波束成形傳輸方案069
4．3．2多用戶波束成形和聯合調度070
4．4 3D-MIMO中的信道反饋方案076
4．5 3D-MIMO性能評估079
4．5．1仿真假設079
4．5．2 3D-MIMO與2D-MIMO的系統性能對比082
4．5．3不同配對用戶數對3D-MIMO的影響083
4．5．4不同天線形態的3D-MIMO性能對比084
4．5．5 SRS誤差對3D-MIMO性能的影響085
4．6 3D-MIMO樣機測試驗證088
4．6．1 3D-MIMO硬件架構088
4．6．2 3D-MIMO天線暗室測試090
4． 6．3城區宏覆蓋場景下的外場測試090
4．6．4高覆蓋場景下的外場測試094
參考文獻098

第5章非正交與多址101
5．1 5G新型多址技術面臨的挑戰與設計框架102
5．2 5G與非正交多址105
5．2．1正交多址與非正交多址105
5．2．2 5G與非正交多址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非正交容量界給5G多址方案的啟示111
5 ．4 MUSA 112
5．4．1 MUSA下行設計及和其他方案比較112
5．4．2 MUSA上行設計及和其他方案比較115
5．4．3 MUSA應用場景與性能優勢118
5．5 SCMA 119
5 ．5．1 SCMA基本概念119
5．5．2 SCMA碼本設計121
5．5．3 SCMA低複雜度接收機設計124
5．5．4 SCMA應用場景與性能優勢124
5．5．5 SCMA未來研究方向127
5．6小結127
參考文獻128

第6章全雙工131
6．1無線全雙工簡介132
6．2全雙工自乾擾抑制133
6．2．1全雙工自乾擾抑制原理134
6．2．2基於數字參考重建的自乾擾抵消136
6．2．3基於模擬參考重建的自乾擾抵消137
6．2．4天線域自乾擾抑制138
6．2．5全雙工自乾擾抵消的實測性能140
6．3全雙工在蜂窩系統中面臨的挑戰142
6．4小結144
參考文獻144

第7章編碼與鏈路自適應147
7．1 5G鏈路自適應的新需求和新趨勢148
7．2小數據分組編碼150
7．2．1低碼率的TBCC 150
7．2．2結合碼空間檢測的差錯校驗方法151
7．3分組編碼技術152
7．3．1技術方案153
7．3．2複雜度分析154
7．3．3仿真分析155
7．4軟HARQ技術156
7．4．1軟HARQ方案157
7．4．2基於分組編碼的軟HARQ方案161
7．5小結162
參考文獻163

第8章網絡架構165
8．1 5G網絡架構需求166
8．2現有網絡存在的問題167
8．2．1網絡架構發展歷程與內在邏輯167
8．2．2現網架構導致的現實挑戰168
8．3 5G網絡架構特徵170
8．3．1 5G網絡架構設計原則170
8．3．2 5G網絡架構設計目標170
8．3．3 5G網絡架構設計171
8．4 NFV與SDN 173
8．4．1 NFV技術介紹173
8．4．2 SDN技術介紹181
8．4．3 SDN在5G移動網絡中的作用185
8．4．4 NFV和SDN的關係190
8．4．5基於NFV和SDN的5G網絡架構展望190
8．5小結193

參考文獻194
第9章用戶無感知的移動性管理195
9．1 5G移動性的特點和需求196
9．2 5G網絡中移動性的場景分析199
9．3移動性解決方案200
9．3．1備選的移動性方案201
9．3．2移動性的關鍵指標202
9．3．3影響移動性的關鍵技術203
9．3．4觀察和分析210
9．4小結210

第10章以用戶為中心的自治網絡211
10．1以用戶為中心的自治網絡需求212
10 ．2潛在技術方向214
10．2．1基於大數據的用戶行為感知與優化214
10．2．2多維度QCI設計217
10．2．3用戶和業務的智能感知與優化219
10．2．4特殊場景的性能保障與提升220
10．3小結222

第11章毫米波系統的設計與驗證223
11．1毫米波信道傳播特性：理論和實際測量結果224
11．2波束成形算法226
11．3毫米波波束成形原型系統228
11．4原型系統的試驗結果230
11．4．1室外試驗230
11．4．2室外對室內的穿透232
11．4．3室外移動232
11．4．4室內多用戶233
11．5小結233
參考文獻234

第12章超密集網絡及小區虛擬化235
12．1超密集網絡概述236
12．2 LTE系統的小區結構及分析241
12．3 UDN虛擬化技術245
12．3．1虛擬化整體架構247
12．3．2小區虛擬化248
12．3．3終端虛擬化255
12．4 5G小區虛擬化的關鍵支撐技術256
12．4．1數據同步256
12． 4．2無線自回傳257
12．5小結260
參考文獻260

第13章海量機器型通信263
13．1機器型通信市場前景和現有技術264
13．1．1機器間通信產業與市場264
13 ．1．2現有M2M技術266
13．2海量機器型通信技術需求267
13．2．1機器型通信多元化應用268
13．2．2機器型通信終端數量268
13．2．3機器型通信終端成本269
13．2．4電池壽命269
13．2．5覆蓋範圍270
13．3海量機器型通信的網絡功能270
13．3．1終端的擁塞控制和過載控制270
13．3．2 MTC終端觸發270
13．3．3 MTC終端分組271
13．3．4 MTC終端監控271
13．3．5其他方面的要求271
13．4海量機器型通信的無線技術272
13．4．1 5G機器型通信的無線連接方式272
13．4．2 MTC終端的接入和傳輸273
13．4．3 MTC終端的成本優化275
13．4．4覆蓋增強277
13．4． 5降低功耗279
13．5面向海量機器型通信的網絡架構演進281
13．5．1 5G網絡架構挑戰282
13．5．2面向5G的MTC網絡架構283
13．5．3 M2M網絡技術284
13 ．5．4 M2M網絡關注的領域286
13．6小結290
參考文獻290

第14章5G標準概覽293
14．1 5G R15概覽294
14．1．1 5G部署方式295
14．1．2 5G端到端網絡架構與協議297
14．1．3 5G新空口的主要特徵301
14．1．4 5G新核心網的主要特徵307
14．2 5G R16標準概述310
14．2．1 5G新空口R16的新功能310
14．2．2 5G新核心網R16的新功能332
14．3小結342
參考文獻342

第15章3．5 GHz 5G樣機設計與外場試驗345
15．1 5G產業推進規劃346
15．2 5G基站的樣機規劃和技術要求351
15．3 5G基站樣機開發364
15．3．1 RF通道數的選擇365
15．3．2 CPRI eCPRI的選擇368
15．3．3整機性能370
15．4 5G樣機的外場試驗374
15．5小結380
參考文獻380

第16章5G應用與部署展望381
16．1全球運營商5G部署規劃382
16．2 5G應用展望387
16．2．1 5G的核心能力及其商業模式388
16．2．2 5G典型應用392
16．3 5G發展面臨的挑戰394
16．4小結398
參考文獻399
附錄一Global Mobile Industry Ready to Start Full-Scale Development of 5G NR 401
附錄二5G標準按時完成，產業攜手加速商用步伐411