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第1章 概述 1

1.1 历史回顾 2

1.1.1 工业和技术革命：从蒸汽机到互联网 2

1.1.2 移动通信的发展：从1G到4G 3

1.1.3 从移动宽带到极限移动宽带 7

1.1.4 物联网（IoT）和5G的关系 7

1.2 从ICT产业到社会经济 7

1.3 5G基本原理：海量数据，250亿连接设备和广泛的需求 9

1.4 全球5G倡议 12

1.4.1 METIS和5G-PPP 13

1.4.2 中国：5G推进组 13

1.4.3 韩国：5G论坛 14

1.4.4 日本：ARIB 2020和未来专项 14

1.4.5 其他5G倡议 14

1.4.6 物联网的活动 14

1.5 标准化活动 15

1.5.1 ITU-R 15

1.5.2 3GPP 15

1.5.3 IEEE 15

1.6 本书的内容介绍 16

第2章 5G用例和概念 19

2.1 用例和需求 20

2.1.1 用例 20

2.1.2 5G的要求和主要性能指标 27

2.2 5G系统概念 30

2.2.1 概念简介 30

2.2.2 极限移动宽带 32

2.2.3 海量机器通信 34

2.2.4 超可靠机器类通信 35

2.2.5 动态无线接入网络 36

2.2.6 极简系统控制面 39

2.2.7 本地内容和数据流 41

2.2.8 频谱工具箱 42

2.3 小结 44

第3章 5G架构 45

3.1 介绍 46

3.1.1 NFV和SDN 46

3.1.2 RAN架构基础 49

3.2 5G架构的高级要求 51

3.3 功能架构和5G灵活性 52

3.3.1 功能分拆准则 53

3.3.2 功能分拆选项 54

3.3.3 特定应用的功能优化 56

3.3.4 集成LTE和新的空中接口来满足5G需求 57

3.3.5 多RAT协作功能 60

3.4 物理架构和5G部署 61

3.4.1 部署赋能工具 61

3.4.2 5G灵活的功能分布 64

3.5 小结 68

第4章 机器类通信 69

4.1 简介 70

4.1.1 应用案例及MTC分类 70

4.1.2 MTC需求 73

4.2 MTC基础技术 75

4.2.1 短包数据和控制 75

4.2.2 非正交接入协议 77

4.3 海量MTC 78

4.3.1 设计原理 78

4.3.2 技术元素 79

4.3.3 mMTC功能总结 85

4.4 超可靠低时延MTC 86

4.4.1 设计原则 86

4.4.2 技术元素 87

4.4.3 uMTC功能总结 91

4.5 小结 92

第5章 设备到设备通信 95

5.1 D2D：从4G到5G 96

5.1.1 D2D标准：4G LTE D2D 98

5.1.2 5G中的D2D：研究活动的挑战 100

5.2 移动宽带D2D无线资源管理 101

5.2.1 移动宽带D2D RRM技术 102

5.2.2 D2D的RRM和系统设计 103

5.2.3 5G D2D RRM概念举例 103

5.3 临近通信和紧急服务多跳D2D通信 108

5.3.1 3GPP和METIS中国家安全和公共安全要求 108

5.3.2 网络辅助或者无网络辅助的终端搜索 109

5.3.3 网络辅助多跳D2D通信 110

5.3.4 多跳D2D无线资源管理 111

5.3.5 临近D2D通信性能 113

5.4 多运营商D2D通信 114

5.4.1 多运营商D2D搜索 114

5.4.2 多运营商D2D模式选择 115

5.4.3 跨运营商D2D频谱分配 116

5.5 小结 120

第6章 毫米波通信 121

6.1 频谱与法规 123

6.2 信道传播 124

6.3 毫米波系统的硬件技术 125

6.3.1 设备技术 125

6.3.2 天线 128

6.3.3 波束赋形架构 128

6.4 部署场景 130

6.5 架构和移动性 131

6.5.1 双连接 132

6.5.2 移动性 132

6.6 波束赋形 134

6.6.1 波束赋形技术 134

6.6.2 波束发现 135

6.7 物理层技术 137

6.7.1 双工方式 137

6.7.2 传输方案 137

6.8 小结 140

第7章 5G无线接入技术 141

7.1 多用户通信的接入设计原则 143

7.1.1 正交多址系统 144

7.1.2 扩频多址系统 147

7.1.3 多址方法的容量限制 148

7.2 滤波的多载波：一个新的波形 151

7.2.1 基于滤波器组的多载波 152

7.2.2 通用滤波OFDM 157

7.3 用于高效多址的非正交方案 160

7.3.1 非正交多址（NOMA） 161

7.3.2 稀疏码多址（SCMA） 163

7.3.3 交织分多址（IDMA） 165

7.4 密集部署的无线接入 167

7.4.1 小区部署的OFDM数字参数 167

7.4.2 小小区子帧结构 170

7.5 V2X通信的无线接入 173

7.6 用于大规模机器类型通信的无线接入 176

7.6.1 大规模接入的问题 176

7.6.2 扩展接入预留 179

7.6.3 直接随机接入 180

7.7 小结 182

第8章 大规模多输入多输出（MIMO）系统 183

8.1 介绍 184

8.2 理论背景 187

8.2.1 单用户MIMO 188

8.2.2 多用户MIMO 190

8.2.3 大规模MIMO的容量：总结 192

8.3 大规模MIMO的导频设计 193

8.3.1 导频数据之间的权衡和CSI的影响 193

8.3.2 减少导频污染的技术 194

8.4 大规模MIMO的资源分配和收发机算法 199

8.4.1 用于大规模MIMO的分布式协调收发机设计 200

8.4.2 干扰分簇和用户分组 204

8.5 大规模MIMO中基带和射频实现的基本原理 207

8.5.1 大规模MIMO实现的基本形式 207

8.5.2 基于CSI的预编码的混合固定波束成形（FBCP） 209

8.5.3 用于干扰分簇和用户分组的混合波束成形 213

8.6 信道模型 215

8.7 小结 216

第9章 5G中的协调多点传输 217

9.1 介绍 218

9.2 JT CoMP使能器 220

9.2.1 信道预测 222

9.2.2 簇和干扰基底成形 223

9.2.3 用户调度和预编码 226

9.2.4 干扰减缓框架 226

9.2.5 5G中的JT CoMP 227

9.3 JT CoMP与超密集网络的结合 228

9.4 分布式协作传输 229

9.4.1 具有本地CSI的分步式预编码／滤波设计 230

9.4.2 干扰对齐 234

9.5 带高级接收机的JT CoMP 236

9.5.1 具有多个天线UE的JT CoMP的动态分簇 237

9.5.2 网络辅助干扰消除 239

9.6 小结 240

第10章 中继与无线网络编码 243

10.1 中继技术和网络编码技术在5G无线网络中的角色 245

10.1.1 中继的复兴 245

10.1.2 从4G到5G 246

10.1.3 5G中的新型中继技术 247

10.1.4 5G中的关键应用 248

10.2 多流无线回传 251

10.2.1 直传与中继的协同传输模式（CDR） 252

10.2.2 四向中继 255

10.2.3 无线模拟有线（WEW）回传 255

10.3 高度灵活的多流中继 258

10.3.1 多流中继的基本思想 258

10.3.2 实现5G高吞吐量 260

10.3.3 性能评估 261

10.4 缓存辅助的中继 262

10.4.1 为何需要缓存 262

10.4.2 中继选择 263

10.4.3 中继间干扰的处理 264

10.4.4 扩展 266

10.5 小结 266

第11章 干扰管理，移动性管理和动态重配 267

11.1 网络部署类型 269

11.1.1 超密集网络或网络密集化 269

11.1.2 移动的网络 270

11.1.3 异构网络 271

11.2 5G中的干扰管理 271

11.2.1 UDN中的干扰管理 272

11.2.2 移动中继节点的干扰管理 275

11.2.3 干扰消除 278

11.3 5G中的移动性管理 278

11.3.1 UE控制与网络控制的切换 279

11.3.2 异构5G网络中的移动性管理 281

11.3.3 移动性管理中的内容可感知 284

11.4 5G中的动态网络重配 286

11.4.1 控制面／用户面的解耦带来的节能 287

11.4.2 基于可移动网络的灵活部署 290

11.5 小结 293

第12章 频谱 295

12.1 介绍 296

12.1.1 4G频谱 297

12.1.2 5G的频谱挑战 299

12.2 5G频谱格局和要求 301

12.3 频谱接入模式和共享场景 304

12.4 5G频谱技术 305

12.4.1 频谱工具箱 306

12.4.2 主要技术组件 307

12.5 5G的频谱价值：从技术-经济学的角度分析 309

12.6 小结 311

12.6.1 频谱要求 311

12.6.2 频谱类型 312

12.6.3 授权 312

第13章 5G无线传播信道模型 313

13.1 简介 314

13.2 建模需求与场景 315

13.2.1 信道建模需求 316

13.2.2 传播场景 318

13.3 METIS信道模型 319

13.3.1 基于地图的模型 320

13.3.2 随机过程模型 328

13.4 小结 335

第14章 仿真方法 337

14.1 评估方法 338

14.1.1 性能指标 338

14.1.2 信道简化 340

14.2 校准 344

14.2.1 链路级校准 344

14.2.2 系统级校准 348

14.3 5G建模的新挑战 350

14.3.1 真实场景 350

14.3.2 新波形 351

14.3.3 大规模MIMO 351

14.3.4 较高频段 352

14.3.5 终端到终端链路 352

14.3.6 移动网络 353

14.4 小结 354

缩略语 355

参考文献 369