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本书概述了5G移动网络的核心功能，讨论了5G网络技术创新及其所面临的主要挑战，阐述了5G网络的技术路线图，展望了5G的未来发展方向。本书内容丰富，涵盖影响5G发展的各个方面，包括未来的互联网、云计算、小型基站、自组织网络、协同通信、动态频谱管理、认知无线电、广播宽带融合、5G移动通信网络的安全挑战，以及绿色射频等到内容。本书首次从整体的角度，向5G产业链中的所有利益相关者阐述了5G网络关键技术的趋势，提出了解决5G移动系统无缝运行的跨学科设计方案。

目录

第1章  5G驱动力：无处不在的连接型社会  /1
1.1  简介  / 1
1.2  无线通信的历史发展趋势  / 2
1.3  从LTE技术向“后4G”技术的演进  / 5
1.4  5G路线图  / 7
1.5  5G的10个核心点  / 7
1.5.1  现有无线接入技术的演进  / 8
1.5.2  高密度小小区的部署  / 9
1.5.3  自组织网络  / 9
1.5.4  机器类通信  / 10
1.5.5  发展毫米波的无线接入技术  / 10
1.5.6  重新设计回传链路  / 11
1.5.7  能量效率  / 11
1.5.8  为5G分配新的频谱资源  / 12
1.5.9  频谱共享  / 12
1.5.10  无线接入网虚拟化  / 13
1.6  欧洲5G研发情况  / 13
1.6.1  Horizon 2020框架项目  / 14
1.6.2  5G基础设施公私合作伙伴关系  / 15
1.6.3  METIS项目  / 16
1.6.4  5G创新中心  / 17
1.6.5  各公司愿景  / 17
1.7  北美5G研发情况  / 18
1.7.1  高校研究  / 19
1.7.2  企业研究  / 19
1.8  亚洲5G研发情况  / 20
1.8.1  中国5G研发情况  / 20
1.8.2  韩国5G研发情况  / 24
1.8.3  日本5G研发情况  / 26
1.9  5G架构  / 28
1.10  小结  / 30
致谢  / 31
参考文献  / 31

第2章  5G Internet  /35
2.1  简介  /35
2.2  物联网与上下文感知  /39
2.2.1  物联网  /40
2.2.2  上下文感知  /42
2.3  组网重配置和虚拟化支持  /43
2.3.1  网络定义组网  /44
2.3.2  网络功能虚拟化  /46
2.4  移动性  /48
2.4.1  从现有Internet出发的演进方法  /49
2.4.2  全新设计方法clean-slate  /54
2.5  服务质量控制  /56
2.5.1  网络资源供应  /57
2.5.2  聚合资源供应  /58
2.6  资源超量供应的改进方法  /61
2.6.1  控制信息寄存器  /62
2.6.2  业务许可控制策略  /63
2.6.3  网络资源提供  /63
2.6.4  控制执行功能  /65
2.6.5  网络配置  /65
2.6.6  网络操作  /66
2.7  小结  /68
致谢  /69
参考文献  /69

第3章  5G移动网络的小小区  /78
3.1  简介  /78
3.2  小小区是什么？  /80
3.2.1  候选小小区技术：WiFi和家庭基站  /82
3.2.2  WiFi和家庭基站的性能-室内vs室外  /89
总结  /91
3.3  密集部署的容量限制和性能增益  /92
3.3.1  多天线技术的性能增益  /92
3.3.2  小小区的性能增益  /94
总结  /96
3.4  移动数据需求  /98
3.4.1  方案策略  /98
3.5  需求VS容量  /102
3.6  小小区的挑战  /111
3.7  小结和展望  /114
参考文献  /118

第4章  下一代无线网络中的协作通信  /126
4.1  简介  /126
4.2  协作分集和中继策略  /129
4.2.1  协作和网络编码  /129
4.2.2  协作ARQ MAC协议  /130
4.3  PHY层对MAC协议分析的影响  /133
4.3.1  快衰落和阴影衰落对QoS保证数据包接收的影响  /134
4.3.2  阴影衰落空间相关性的影响  /135
4.4  研究实例：NCCARQ  /136
4.4.1  NCCARQ概述  /136
4.4.2  PHY影响  /137
4.5  性能评估  /139
4.5.1  仿真场景  /140
4.5.2  仿真结果  /141
4.6  小结  /146
致谢  /147
参考文献  /147

第5章  移动云：未来通信平台技术与业务  /150
5.1  简介  /150
5.2  移动云  /152
5.2.1  用户资源  /156
5.2.2  软件资源  /156
5.2.3  硬件资源  /157
5.2.4  网络资源  /158
5.3  移动云使能技术  /159
5.3.1  移动用户域  /160
5.3.2  无线技术  /162
5.3.3  软件和中间件  /167
5.4  网络编码  /168
5.5  小结  /174
参考文献  /174

第6章  5G无线网络的认知无线电  /177
6.1  简介  /177
6.2  5G认知无线电技术总览  /178
6.3  利用认知无线电的频谱优化  /180
6.4  5G的相关频谱优化  /181
6.4.1  动态频谱接入  /181
6.4.2  频谱管制政策  /183
6.4.3  市场政策和模型  /183
6.5  认知无线电和频谱聚合  /184
6.6  高能效的认知无线电技术  /185
6.7  5G认知终端的关键需求和挑战  /186
6.7.1  5G认知无线电终端  /187
6.7.2  5G认知终端的挑战  /190
6.8  小结  /193
参考文献  /194

第7章  解决无线频谱危机：将白频谱用于5G？  /196
7.1  简介  /196
7.2  背景  /199
7.2.1  早期的频谱管理  /200
7.2.2  广播电视白频谱的历史  /201
7.2.3  雷达白频谱的历史  /203
7.3  电视白频谱技术  /203
7.3.1  标准  /205
7.3.2  白频谱的工作方式  /206
7.4  白频谱的机会与挑战  /208
7.5  广播电视白频谱的应用  /212
7.5.1  固定无线网络  /214
7.5.2  公共安全应用  /216
7.5.3  移动宽带  /217
7.6  国际上的努力  /220
7.7  白频谱在5G中的角色  /221
7.8  小结  /222
参考文献  /223

第8章  趋向统一的5G广播-宽带架构  /228
8.1  简介  /228
8.2  研究背景  /229
8.3  挑战  /233
8.3.1  频谱规划  /233
8.3.2  终端市场分裂风险  /235
8.3.3  电视消费模式转变和灵活方案需求  /236
8.3.4  商业相关障碍  /237
8.3.5  社会需求：扮演欧洲公共服务多媒体平台的电视广播  /237
8.4  广播-宽带融合方案中的候选网络架构  /238
8.4.1  方案1：电视频段上的蜂窝广播架构  /239
8.4.2  方案2：混合网络架构——采用DVB-T2 FEFs技术的LTE传
输  /241
8.4.3  方案3：下一代公共广播系统  /243
8.5  广播-宽带融合研究：需要做什么？  /244
8.5.1  欧洲电视和视频的未来消费模式  /245
8.5.2  广播-宽带融合架构方案选择  /245
8.5.3  广播-宽带融合方案仿真与评估  /245
8.5.4  可行性研究  /246
8.6  小结  /246
参考文献  /247

第9章  5G通信安全  /249
9.1  简介  /249
9.2  潜在5G通信系统架构概述  /250
9.3  5G通信系统中的安全问题和挑战  /252
9.3.1  用户终端  /252
9.3.2  接入网络  /255
9.3.3  核心网  /260
9.3.4  外部IP网络  /262
9.4  小结  /263
参考文献  /263

第10章  5G移动网络的SON演进  /266
10.1  简介  /266
10.2  UMTS和LTE中的SON  /268
10.3  5G中的SON需求  /280
10.4  面向小小区为主的异构网络的演进  /285
10.4.1  面向5G的SON新架构  /287
10.5  小结  /290
参考文献  /291

第11章  5G绿色灵活射频  /292
11.1  简介  /292
11.2  无线系统设计  /293
11.2.1  5G中的天线设计  /294
11.2.2  面向5G的基于SIW的无源前端设计  /308
11.2.3  射频功率放大  /313
11.3  MIMO系统中的非线性串扰  /317
11.4  小结  /323
致谢  /324
参考文献  /324

第12章  总结及未来展望  /329
12.1  下一代网络的设计驱动力  /329
12.2  5G：一种绿色的网络互联体验  /330
12.2.1  大幅减少信令开销的新方法  /334
12.3  5G移动通信的愿景  /335
12.4  小结  /339

缩略语  /343

译者序

LTE作为第四代移动通信已在全球规模商用。LTE的无线接口及网络架构面向移动互联网设计，有效促进移动互联网蓬勃发展，获得了巨大的成功。与此同时，按照移动通信每十年出现一代新技术的规律，各个国家都在大力投入下一代移动通信（5G）的研发。2015年5月，国际电联（ITU）完成了5G愿景和关键性能指标。产业界认为5G将进一步提升移动互联网用户体验，并重点解决千亿级机器无线通信的物联网需求。5G将极大地促进车联网、工业互联网等融合领域的发展，成为推动社会经济发展的重要基础平台。
ITU提出的5G技术具有八大关键能力指标。5G用户体验速率可达100Mbps至1Gbps、5G峰值速率可达10至20Gbps、流量密度可达10Mbps/平方米、5G连接数密度可达100万个/平方公里、5G传输时延可达毫秒量级、5G能够支持500公里/小时的移动速度。此外，5G的频谱效率将比4G提高3～5倍，能效将比4G提升100倍。
国际标准化组织（3GPP）在2015年9月召开5G标准研讨，将在2016年正式启动标准研究。产业界在标准方面的研讨，取得一些共识。尽管4G增强型技术仍会不断发展演进，5G将会出现无线新空口来满足移动互联网和物联网多种场景的需求。新型移动网络架构及技术也在研究中。全球无线电大会（WRC-15）在2015年11月召开，本次会议将争取移动通信的新频谱，并启动高频段潜在频段研究。5G重点解决物联网多样场景的需求及关键技术指标已明确，5G采用无线新空口、新型网络架构、新频谱为5G技术产业发展构建了更大的创新空间。
本书是在5G前期研究阶段就面世的难得的5G技术书籍，具有很强的时效性。该书力图系统诠释5G技术路线及蓝图，将多种5G组成元素结合在一起，覆盖了无线、互联网及云计算等多个领域，使得5G真正成为业务应用创新的平台。在本书的翻译过程中，试图体会作者的一些创作思路及理念：
1）	根据业界提出的5G实现1000倍容量提升的思路，通过10倍基站数、10倍小区频谱效率、10倍频谱来解决，因此本书重点围绕小小区、多天线、频谱技术等，这也体现了业界对于5G技术一定程度的共识。
2）	本书认为5G不是简单的移动通信技术，而是一个生态体系，是传统互联网与移动网络标准的融合。本书认为互联网、云计算将在5G生态体系中发挥重要作用。
3）	本书更加强调绿色节能的移动生态系统。为此，互联网的网络拓扑及路由、协作通信、绿色灵活射频等构成经济有效的设计方案。
本书对全球5G愿景、各个国家5G研究及推进状况等进行了系统分析，并为我们展示了欧盟科研项目深厚的积累及丰硕的研究成果，具有较强的创新性和前瞻性。本书总结了互联网、无线技术及组网、安全、广播业务等重点领域技术发展脉络及主要问题，针对性地提出了多种创新的思路，这种开放式的技术探讨对于5G的创新与开拓非常有益。这些技术文献不仅仅是理论分析和仿真，在小小区设计、射频部分等章节有很多详实的数据及指标，可以感到具有很强的产业与应用积累。本书是5G早期研究阶段难得的技术专著。它内容涉足广泛，包括无线物理层/媒体接入层，移动网络、互联网与云计算、智能终端等技术领域，也充分体现了5G在性能提升、能效降低、支撑灵活场景等特点。本书适合于5G技术研究、标准研制及产品研发的专业人员使用。当然，由于本书在2015年初出版，5G概念还不清晰。作者对于5G的观点基本反映了欧洲对于5G的初期看法，在5G创新技术路径、针对物联网设计等方面略显不足。
负责翻译本书的七位年轻专家均是从事无线移动通信前沿技术标准工作，具有较强的专业知识及一定的实践经验。本书的第1章和第12章由陈晓贝翻译，第2章和第5章由朱浩翻译，第3章、第4章和第10章由江甲沫翻译，第6章由朱颖翻译，第7章由徐晓燕翻译，第8章、第9章及概述由沈霞翻译，第11章由韩秉君翻译。罗振东、杜滢、李侠宇、郎保真、王志勤等同志对本书进行了审校。为了让本书尽快与读者见面，仓促之中难免会有错误之处，欢迎读者批评指正！
                                       译者
序言
欧洲首次开始大规模部署4G网络，可以随时随地为用户提供宽带移动数据服务。然而，移动数据业务流量仍然在高速持续增长，很多高级的宽带业务需求进一步推动着当前标准的演进，实现无线技术和更高速率间的更紧密融合，需要新一代移动通信：即5G。向5G演进被认为是因特网业务与现有移动网络标准的融合，通过具有高速连接速率的异构网络实现“移动互联网”。在5G的演进路线上，绿色通信也将起到十分关键的作用，主流的移动通信研究机构通过高成本效率的设计方案构建更加绿色的移动生态系统。事实上，由新涌现的业务和技术趋势可以越来越清晰地看出，能效和单比特成本的降低，服务的泛在化以及高速连接将成为下一代网络的主要特征。
目前，5G的概念仍不清晰，一些研究机构也提出了一些创新性的理念。本书致力于将零散的5G移动通信观点进行整合，试图描绘一个更加清晰的技术路线，明确提出1000倍传输速率提升所面临的一系列挑战和需求。
鉴于本书作者在欧洲技术研究中积累的丰富经验，以及一直在进行5G前沿通信技术研究，本书的目的是首次对5G进行开放式讨论，希望成为包括学术界和产业界在内所有5G相关研究人员的有用工具，在这个快速演进的时代，为推动进一步的技术创新带来启发。
                                                  
                                             Jonathan Rodriguez
                                                    高级研究员
葡萄牙阿威罗大学电信学院
致谢
编者感谢对本书各个章节作出贡献的合作者，同时也要感谢阿威罗大学电信学院4TELL团队在本书编辑过程中提出的很多有价值的建议。特别感谢Shahid Mumtaz博士在亚洲5G研究方向提供了及时地帮助以及Evariste Logota博士在结论部分（未来因特网）提供的见解，此外，也非常感谢Claudia Barbosa在本书语言文字校对方面所做出有辛勤工作和努力。
编者也希望感谢ARTEMIS ACCUS（FCT-ARTEMIS-005-2012/GA编号 333020）为第二章5G因特网的撰写提供了灵感，同时，也特别感谢FCT SMARTVISION(PTDC/EEA-TEL/119228/2010)和FP7-CODELANCE(FP7-IAPP-285969)项目为第九章安全挑战相关内容所做出的贡献。

无线电通信－移动通信－通信技术－研究

Rui L.Aguiar ：2001年获得阿威罗大学的电气工程博士学位。现在是阿威罗大学教授，之前在卡耐基梅隆大学信息网络学院担任兼职教授。他在ITAV领导了关于下一代网络架构和协议的研究团队。目前的研究方向是先进无线网络系统的实现，重点是关于未来Internet网络QoS和移动性等方面的研究。他已经发表了400余篇论文，并且作为多个学术会议的技术主席，例如Monami 2012、NTMS 2014、ISCC 2014、MobiArch 2014等，并经常被邀请进行关于5G网络的学术演讲。__eol__江甲沫：博士，现就职于中国信息通信研究院，主要从事3GPP标准化、IMT-Advanced系统关键技术及相关测试工作。

内容涵盖影响5G发展的各个方面__eol__讨论5G网络技术创新及其所面临的主要挑战__eol__阐述5G网络的技术路线图__eol__展望5G的未来发展方向__eol____eol__5G不是简单的移动通信技术，而是一个生态体系，是传统互联网与移动网络标准的融合。互联网、云计算将在5G生态体系中发挥重要作用。__eol__   2016年世界移动通信大会（MWC）在西班牙巴塞罗那拉开帷幕，包括华为、中兴、中国移动、爱立信在内的多家电信企业在本次大会上展示了全新5G应用技术。美国、欧洲、日韩等多家电信运营商则在会上宣布，将从2016年开始积极筹备5G网络测试，加速推进5G商用进程。多数业内人士预测，2016年将是5G商用的起步之年，5G标准很有可能将在今年被正式确定，到2020年5G网络将有望正式商用，届时用户不但可以享用更为高速的移动网络，物联网、云计算等依赖高速网络的各类数据服务，也将开始被广泛使用。__eol__    本书或许能带你开启5G移动互联网新时代。__eol__

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