5G技術叢書專家委員會
專家委員會主任
鄔賀銓：中國工程院院士，IMT-2020（5G）推進組顧問
專家委員會副主任
劉韻潔：中國工程院院士，中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司
叢書特別顧問
張乃通：中國工程院院士，哈爾濱工業(yè)大學
專家委員會委員
曹淑敏：IMT-2020（5G）推進組組長，中國信息通信研究院原院長
張新生：中國通信學會副理事長，未來移動通信論壇常務副理事長
侯自強（中國科學院聲學研究所）
王曉云（中國移動通信集團公司）
畢 奇（中國電信股份有限公司）
趙先明（中興通訊有限公司）
佟 文（華為技術有限公司）
陳山枝（大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團）
張 平（北京郵電大學）
尤肖虎（東南大學）
李少謙（電子科技大學）
王 京（清華大學）
李建東（西安電子科技大學）

5G技術叢書編審委員會
編審委員會主任
楊 旸（中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所）
編審委員會委員
楊峰義（中國電信股份有限公司）
王映民（大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團）
陶小峰（北京郵電大學）
張欽宇（哈爾濱工業(yè)大學）
金 石（東南大學）
季新生（解放軍信息工程大學）
李云洲（清華大學）
葛曉虎（華中科技大學）
武 剛（電子科技大學）
王海明（東南大學）
徐 景（上海無線通信研究中心）

鄔賀銓院士之序
電子工業(yè)出版社從我國大力推動第五代移動通信系統(tǒng)（IMT-2020，又稱5G）研究的背景出發(fā)，通過充分調研和認真組織，策劃出版5G技術叢書，以期及時總結、深入分析和充分反映我國在新的無線通信國際標準制定過程中的最新進展。叢書將按照5G關鍵技術和5G系統(tǒng)設計與應用兩個層面分成兩卷，關鍵技術卷各分冊主要從理論和技術層面對5G關鍵候選技術進行具體詳實的分析和介紹，系統(tǒng)設計與應用卷各分冊主要從系統(tǒng)和應用層面對5G總體架構以及關鍵方法的評估和應用進行深入分析和描述，各分冊的作者都是國內活躍在相關研究領域的優(yōu)秀中青年科研工作者，具有較強的理論研究積累和實踐經(jīng)驗，目前又都承擔了與5G有關的國家重大專項和863計劃等項目。很高興看到這批優(yōu)秀的中青年科研工作者在參與科研工作的同時，積極參加編寫這套高新技術叢書。
從出版社和著作者提供的樣書看出，叢書以及每本書的結構都是經(jīng)過仔細斟酌的，邏輯清晰、內容全面、觀點鮮明、創(chuàng)新性強，內容充分反映了我國在新一代移動通信國際標準探索和技術開發(fā)中的最新成果，可供國內外的同行參考，將促進我國對國際5G標準制定的貢獻。相信本套叢書的出版發(fā)行，將會推動我國移動通信技術的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
鄔賀銓
2016年8月

劉韻潔院士之序
面向2020年及未來，移動通信技術和產(chǎn)業(yè)將邁入第五代移動通信（5G）的發(fā)展階段。5G將滿足人們的超高業(yè)務吞吐量、超高連接數(shù)密度、超高移動速度和超可靠低時延的廣泛應用需求，大幅改善提升通信網(wǎng)絡頻譜效率、能量效率與成本效率，拓展移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。更為重要的是，5G將滲透到物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域，與工業(yè)設施、醫(yī)療儀器、交通工具等深度融合，全面實現(xiàn)萬物互聯(lián)，有效滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的信息化服務需要。
在2016年7月15日，美國政府宣布推出4億美元的先進無線研究計劃（Advanced Wireless Research Initiative），由美國國家科學基金會牽頭實施，將部署四個城市規(guī)模的5G實驗測試平臺，推動面向未來無線通信的基礎理論和關鍵技術研究。我國工信部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合成立了IMT-2020推進組，匯聚產(chǎn)、學、研、用各方力量，引領規(guī)劃和重點推動5G關鍵技術研發(fā)，充分支持我國優(yōu)勢電信企業(yè)和研究院所在新一代移動通信國際標準制定過程中掌控影響力和話語權。
隨著5G研發(fā)和標準化工作的快速深入展開，急需一套全面論述5G基礎理論、關鍵技術和應用架構的系列書籍，電子工業(yè)出版社提前預見這一技術發(fā)展趨勢和重要產(chǎn)業(yè)需求，有效組織國家IMT-2020推進組、國家03科技重大專項和國家863計劃5G前期研發(fā)項目等的主要承擔單位和優(yōu)秀科技工作者，成功策劃了這套5G技術叢書，及時總結和深入分析了最新5G技術的理論基礎、體系架構、系統(tǒng)設計、測試評估、應用實現(xiàn)等多個方面的最新進展和研發(fā)挑戰(zhàn)，相信這套叢書的豐富理論成果和實踐經(jīng)驗能夠幫助和培養(yǎng)新一代移動通信科技工作者，有效推進和鞏固我國在5G國際標準化進程中的領導地位。
劉韻潔
2016年9月

張乃通院士之序
移動通信的發(fā)展不僅深刻改變了人們的生活方式，且已成為推動國民經(jīng)濟發(fā)展、提升社會信息化水平的重要引擎。移動互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術和基礎設施的發(fā)展是中國制造2025、互聯(lián)網(wǎng) 戰(zhàn)略的基礎和保障。當前，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為全球研發(fā)熱點。為占領信息領域國際領先地位、掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展話語權，國家工信部、發(fā)改委、科技部成立IMT-2020推進組，組織我國產(chǎn)、學、研、用各方力量，推動5G技術研究，以期在新的無線通信國際標準制定中掌握話語權和主導權，推動技術創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，為自主可控的信息網(wǎng)絡提供基礎設施保障。目前，我國的5G研發(fā)工作已走在國際前列。
電子工業(yè)出版社以此為背景，提出5G技術叢書的出版計劃，組織國家IMT-2020推進組的主要參與單位，承擔或參與國家863計劃5G系統(tǒng)研究開發(fā)先期研究重大項目的單位，選擇在國家重大科技專項中承擔5G相關項目研發(fā)工作的中青年科技工作者作為叢書編著團隊，編著這套叢書。叢書分為兩卷：
（1）關鍵技術卷，從理論和技術層面對5G關鍵技術進行全面深入的分析，系統(tǒng)總結近年來我國在面向IMT-2020（5G）研發(fā)方面所取得的進展。
（2）系統(tǒng)設計與應用卷，從系統(tǒng)應用層面對5G總體架構、傳輸性能評估和應用等方面進行闡述，具有系統(tǒng)創(chuàng)新特色和理論聯(lián)系實際的效果，符合當前開展IMT-2020研究與工程的需求。
IMT-2020推進組當前為了更加廣泛與深入的開展研發(fā)工作，急需一套從理論技術到應用的叢書，相信本套叢書的豐富內容和先進成果能夠有效促進完成IMT-2020推進組的既定目標。
張乃通
2016年11月

尤肖虎教授之序
從2009年開始，全球掀起4G建設熱潮，截至2015年底，全球4G用戶數(shù)已達到10.5億，中國4G用戶數(shù)到達3.86億，4G在網(wǎng)用戶人均月度使用流量突破了200MB，運營商從原本以語音為主的運營，逐步轉向以數(shù)據(jù)為主的流量運營，同時極大地激活了移動互聯(lián)網(wǎng)。
2012年底，歐盟啟動了全球首個5G研究項目METIS。2013年，國際電聯(lián)正式啟動了5G標準研究工作，開展5G需求、頻譜及技術趨勢的研究工作，計劃2016年完成技術評估方法研究，2018年完成IMT-2020標準征集，2020年最終確定5G標準。 3GPP作為國際移動通信的標準化組織，于2015年確定了5G研究計劃，2016～2017年完成5G技術方案研究階段，2018～2019年完成5G技術規(guī)范制定。我國863計劃于2014年啟動了5G技術研究項目，系統(tǒng)研究5G領域的關鍵技術，包括無線網(wǎng)絡架構、大規(guī)模天線、超密集無線網(wǎng)絡、軟基站試驗平臺、無線網(wǎng)絡虛擬化、毫米波室內無線接入和評估與測試驗證。與863計劃5G相銜接，國家科技重大專項5G相關研發(fā)課題的目標是面向國際標準，鼓勵我國產(chǎn)學研聯(lián)合開展研發(fā)，由企業(yè)推動創(chuàng)新成果納入IMT-2020國際標準中。進一步，我國已將積極推進第五代移動通信（5G）和超寬帶關鍵技術研究，啟動5G商用寫入 十三五規(guī)劃中。
5G的主要應用為移動寬帶、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，旨在成為未來社會的信息基礎設施。5G將引入新型傳輸技術提高頻譜利用率和支持高頻段使用；同時以網(wǎng)絡功能虛擬化（Network Function Virtualization，NFV）和軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network，SDN）為主要手段，構建控制與轉發(fā)分離和控制集中的網(wǎng)絡架構，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的靈活編排和部署；通過新型波形、新多址和新幀結構等技術，從而為海量物聯(lián)網(wǎng)設備提供低功耗與深度覆蓋，為工業(yè)無線通信等應用提供高可靠低時延的連接。
本套叢書內容涉及5G系統(tǒng)的最新理論研究成果和關鍵技術評估，具體包括5G網(wǎng)絡架構、無線傳輸、超密集網(wǎng)絡、大規(guī)模多天線、能效和頻譜優(yōu)化、仿真與測試等多個方面的研究成果和技術趨勢，作者來自于電信運營商、設備研制企業(yè)和科研院所，內容和視角全面完整，注重理論分析與實際應用相結合，具有很好的時效性和參考價值。本叢書適合高等院校通信信息、電子工程及相關專業(yè)的高年級本科生和研究生，以及無線通信領域的專業(yè)工程技術人員。
尤肖虎
2016年9月

前 言
隨著人類社會信息化的加速，整個社會對信息通信的需求水平明顯提升，可以說信息通信對人類社會的價值和貢獻將遠遠超過通信本身，信息通信將成為維持整個社會生態(tài)系統(tǒng)正常運轉的信息大動脈。無線移動通信以其使用的廣泛性和接入的便利性，將從人與人之間的溝通拓展到人與物、物與物的一切連接，在未來信息通信系統(tǒng)中承擔越來越重要的角色。人們對無線移動通信方方面面的需求呈現(xiàn)爆炸式增長，這些將對下一代無線移動通信（5G）系統(tǒng)在頻率、技術和運營等方面帶來新的挑戰(zhàn)，未來移動通信將如何發(fā)展成為業(yè)界研究的熱點。
2015年6月召開的國際電信聯(lián)盟ITU-R WP5D第22次會議，正式確認ITU將命名為5G IMT-2020，并確定了5G的場景、能力和時間表等重要內容，第5代移動通信的發(fā)展已經(jīng)進入了技術研究和標準化的重要時期。移動通信的跨代演進是由業(yè)務和應用驅動的，30多年來，全球移動通信已經(jīng)發(fā)展到了第4代系統(tǒng)。從業(yè)務和應用的角度看代際演進的特點，第1代是語音通信，第2代是語音 文本，第3代是多媒體通信，而現(xiàn)在的第4代則是移動互聯(lián)網(wǎng)。
5G的主要需求和驅動力是移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的應用和發(fā)展。5G的應用場景需求分為三個場景，