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序蜂窝通信日益渗透到人们生活、工作、娱乐等方方面面，智能手机的日渐普及伴随着层出不穷的新应用，使得用户对系统容量的需求呈指数式增长。除了支持移动宽带，无线通信未来的应用将扩展到物联网领域，包括智能抄表、工业自动化、车联网、体联网等。5G就是在这样的大环境下应运而生。自2012年欧盟启动METS研究计划，中国、韩国、日本都相继成立了代表各自国家的5G推进组织。除此之外，一些行业联盟例如NGMN也开始了对5G应用场景需求的讨论。在标准方面，TU已经正式命名5G为IMT-2020,确定了5G标准制定的时间表，并开始愿景和需求的研究，3GPP也对5G的标准化进程作了初步的规划。一时间全球范围内掀起了5G的研究热潮。本书的出版恰逢5G从初期的探索性研究转向工程设计的阶段，及时性是该书的一大特点。本书作者在蜂窝通信领域有多年的研究经验，并积极参与中国MT-2020(5G)推进组的工作。近两年来，本书作者深人研究5G的潜在技术，在超密集组网、高频通信、新型多址、大规模天线、灵活双工等接入技术方向上展现了深厚的研究实力，向MT-2020(5G)推进组输出了很多高质量的文稿；另外，在网络架构方面也有很多独到想法。本书一方面是对目前5G技术研究的很好的梳理，给读者一个对5G主流技术的全面认识：另一方面相对详细地描述了作者关于5G解决方案和设计上的考虑，对于希望深度了解5G的读者有更大的参考价值。5G的研究和标准化相对于4G将不会是完全另起炉灶，不具后向兼容性的全新空口当然是5G不可缺少的部分，但是5G本身还带有很多LTE-Advanced演进的成分。本书作者亲临3GPP工作组会议，在多维天线(FD-MMO)、网络辅助干扰消除(NAICS)和LTE辅助的非授权频谱接人(LAA)等议题上投人较深，输出多篇3GP标准提案。本书以相当篇幅对这些演进类技术作了描述，不仅提供了更全面的5G图画，而且也可以看成是5G具体技术标准化的前奏。本书的另一大特点是涵盖全面，除了如书名所体现的5G关键技术，对于场景需求分析、未来5G频谱规划等也作了全面的介绍。场景需求预示了大的技术走向，5G的未来应用具有多样性，远远超出蜂窝网已有的商业模式，这对技术的研究提出了新的要求。频谱规划限定了无线电波的传播特性、器件的可实现性以及不同无线系统之间的干扰共存。从这个角度，需求、频谱和关键技术三个方面相辅相成，共同组成了5G的整体思路。中国在无线通信标准领域从第一、二代的跟随、第三代的参与、到第四代的开花，经历了一个不断提高的过程。目前，以中国移动、中国电信为代表的电信运营商，以华为、中兴为代表的电信设备商在无线通信标准领域的影响力日益提升，我们在5G时代的目标是引领。本书就如同一幅动人的剪影，为一般读者和专业人士揭开了未来5G技术的面纱。袁弋非“千人计划”国家特聘专家中兴通讯战略规划部标准预研总工程师2015年7月前言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
