前言

随着4G的广泛应用，无线互联网的时代已经开启。以智能手机为代表的无线互联网应用给我们的生活带来了深刻变化。在4G的基础上，不仅传统移动宽带数据业务快速增长，越来越多的新应用及新技术也不断涌现。这也对无线网络的发展提出了更加多样化的需求。这些需求不仅包括更高系统吞吐量，还包括对更低的传输时延、更高的可靠性和系统更多的连接用户数的追求。

5G系统就是为应对这些新的需求而提出的。5G系统的设计与4G系统最大的差别在于，5G系统在支持快速增长的移动宽带数据业务的同时，还需要考虑支持超低时延、高可靠性业务和广覆盖下的大连接业务。5G系统不仅需要实现人和人的互联，还需要实现人与物、物与物的互联，即万物互联。为完成这一任务，5G不仅需要使用传统的低频频谱，如3GHz以下的频谱，还需要支持高频频谱的使用，以获得更大的系统带宽，来满足不同的业务需求。这些需求给5G的系统设计带来极大挑战。

为迎接5G带来的诸多挑战，全球主要移动通信公司在3GPP开展了5G NR（新空口）的标准化工作。相对于4G系统，5G NR的系统设计更加灵活，支持更多的基本参数配置，具有上下行对称的波形设计和自包含且灵活的帧结构配置。同时，5G NR中还引入了一系列新的技术。其中比较有代表性的是将Polar码（极化码）用于控制信道的编码方案，数据信道也采用了LDPC作为数据信道编码方案。本书第4章对NR采用的新编码方案进行了详细介绍。

本书的架构从系统设计的角度出发，紧扣5G NR的整个标准化进程，对关键的物理层关键技术和关键信道标准化过程及实现进行了比较详细的阐述。在物理层信道设计方面，本书在第6章对控制信道设计进行了单独介绍，而对其他信道设计的介绍则分布于各章节中。在组网方面，考虑到5G NR与4G LTE的联合部署，本书在第8章对不同的网络部署方式及关键技术进行了详细介绍。

5G NR与4G LTE有着非常紧密的关系，这一点在5G的整个标准化过程中体现得非常充分。首先，5G NR需要考虑和4G LTE进行联合部署，在很多物理层的设计上需要兼顾不同系统的特点进行联合设计；其次，很多NR的设计采用了LTE的设计作为基础。这样做一方面可以节省标准化时间，另一方面也为4G和5G芯片共用部分模块提供了可能。本书在写作过程中也充分考虑到5G NR与4G LTE的关系，尽量在讲述5G NR设计时与LTE设计进行对比，以便读者对相关设计有更好的理解。

本书的撰写依托IMT-2020推进组的相关工作，集合了多名在国际标准化工作一线的专家的辛勤工作。刘晓峰负责全书组织架构和统稿，并承担前3章部分内容的撰写工作。孙韶辉、王可、高秋彬、全海洋、黄秋萍、苏昕、宋月霞、汪颖、李辉负责第5章和第2章部分内容的撰写工作。杜忠达、郝鹏负责第8章和第3章部分内容的撰写工作。沈祖康、王俊、李榕、张公正、黄凌晨负责第4章的撰写工作。宋兴华、薛丽霞、张旭、孙昊、陈铮、戴晶、冯淑兰、彭金磷、肖洁华、官磊、马蕊香、徐修强负责第6章的撰写工作。肖伟民、刘嘉陵、郭志恒、谢信乾、费永祥、毕文平负责第7章的撰写工作。徐晓东负责第3章帧结构部分的撰写工作。魏贵明、徐晓燕、魏克军、朱颖负责第1章、第2章部分内容的撰写工作及全书修订工作。在这里还要感谢杜滢、徐菲、万蕾、童文、朱佩英、王欣晖、刘光毅、胡南、黄河、刘星、张峻峰、梁亚超等技术专家的支持。

受标准化时间的影响，很多技术特性并没有在第一版5G的NR国际标准中完成标准化。在5G后续的持续标准化工作中，还将引入更多的新技术特性并对现有技术进行优化。同时，为实现万物互联的愿景，5G在未来的标准化工作中也将向车联网、工业互联网等垂直行业进行扩展。本书的撰写和5G标准化工作同步开展，截至本书成书之日，一些技术方案还在不断演进，如有机会，还将继续进一步补充和修正本书内容。对于本书存在的不当之处，敬请读者和专家批评指正。