前言

在移动通信系统的快速发展过程中，多址接入技术一直发挥着至关重要的作用。在从第一代到第四代的演进过程中，移动通信系统分别采用了频分多址（Frequency Division Multiple Access, FDMA）、时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）、码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）以及正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA）技术。可以认为上述多址技术主要采用了正交的时频域资源分配方式，但是在即将商用的第五代（5G）移动通信系统中，传统的正交多址接入方式在有限的频谱效率和复杂的正交资源调度约束下，难以满足超高系统接入容量、超低时延和海量用户连接这些关键指标。基于此，一系列基于非正交时频资源分配方式的新型多址技术被提出和加速研究，试图解决5G的瓶颈问题。

国际电信联盟（International Telecommunication Union, ITU）和第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）已经在积极推动5G规范的制订工作并主导了多种关键技术（包括新型多址技术）的讨论和评估，得到了通信领域各单位的积极响应。多家单位提案中涉及的新型多址技术通过在不同维度（如码域、功率域、交织域等）处理将多用户信号在时频资源上进行非正交叠加，实现在有限的频谱资源上复用更多的用户。因此，新型多址技术不仅能够有效提升系统频谱效率，还可成倍提高系统的接入容量。同时，基于免调度传输，新型多址接入技术还可以通过简化信令流程来有效地降低空中接口传输时延。这样，新型多址技术可以通过恰当的匹配性方案设计，来满足未来存在于5G的增强移动宽带（enhanced Mobile BroadBand, eMBB）、低时延高可靠通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communications, URLLC）和海量机器类通信（massive Machine Type Communications, mMTC）这些典型应用场景下多样化的需求。

本书从多址技术的概述出发，引出并介绍了5G新型多址技术的原理、核心候选技术和潜在应用场景。第1章首先介绍多址技术的发展历程和新型多址技术的研究现状，指出新型多址技术在全球5G标准化过程中扮演了重要的角色并且得到了绝大部分5G推进组织的重视，同时在工业界和学术界得到了广泛的研究。第2章阐述新型多址技术的基础原理，从理论角度分析它的上下行容量，并从设计角度描述关键的发送方案和接收技术，包括通过在不同维度的处理来支持多用户信息叠加的发送方案设计，以及支持多用户间干扰消除的先进接收机设计。第3章介绍引起业界高度关注的多个有望进入5G标准的新型多址技术，它们分别由引领移动通信行业发展的华为、大唐电信、中兴、NTT DoCoMo、高通、三星等公司提出，本书从其技术原理、传输方案、核心技术、原型开发和测试评估等方面将它们详细展示给读者。第4章针对5G的3种典型应用场景（eMBB、URLLC和mMTC），分别给出现阶段新型多址技术的具体应用方案和多家单位提交3GPP讨论的性能评估结果，通过展示采用新型多址技术带来的显著增益，验证其在5G典型应用场景中的可行性。

本书的写作团队来自于国内外知名的高校和通信企业，长期以来一直致力于移动通信相关研究、开发和标准化工作，具有承担众多国家级科研项目的丰富经验，也亲自参与和推动了移动通信的标准化工作，对新型多址技术从理论和技术到实现和标准化都有很好的理解。

在此特别感谢积极参与本书编写和校对工作的同事和同学，分别是清华大学的刘蓓、孔丹、肖驰洋、林小枫，大唐电信（电信科学技术研究院）的孙韶辉、康绍莉、高秋彬、李铁、赵铮，中国电信的朱剑驰、杨姗，以及高通公司的曹一卿、李俨、曾威、季庭方、陈万士。

同时，本书在撰写过程中得到了国内外新型多址技术领域多位顶尖教授专家的宝贵意见和建议，包括北京邮电大学的吕铁军、高晖，清华大学的彭克武，三星公司的孙程君、喻斌、钱辰，华为公司的吴艺群、陈雁、王轶，以及中兴公司的袁弋非等，在此一并感谢。

非常感谢国家“863”计划课题（编号：2015AA01A709）对本书的资助。

最后，衷心感谢家人对作者工作的理解和大力支持。

作者

2017年3月于北京