5G网络的机遇 研究和发展前景
| 作者 |
| 胡飞（Fei Hu） |
| 丛书名 |
| 5G丛书 |
| 出版社 |
| 人民邮电出版社 |
| ISBN |
| 9787115521668 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍通信书籍 本书主要阐述了5G核心技术，主要包括毫米波通信、大规模MIMO、云化的网络、软件定义网络的支持程度、基于大数据的网络运行、高效能源协议、认知频谱管理等技术的设计细节。 |
| 目录 |
| 第一部分 5G网络的基础知识 第 1章 5G的基础3 1.1 历史简介4 1.2 引言6 1.3 5G概念7 1.3.1 开放式的无线架构7 1.3.2 网络层8 1.3.3 开放传输协议8 1.3.4 应用层9 1.4 5G颠覆性技术9 1.4.1 以设备为中心的架构10 1.4.2 毫米波11 1.4.3 大规模MIMO12 1.4.4 智能设备13 1.4.5 支持机器间（M2M）通信13 第 2章 5G概述：关键技术15 2.1 为什么是5G16 2.2 什么是5G20 2.3 5G的应用21 2.4 5G的技术规范22 2.5 面临的挑战22 2.6 5G网络的关键技术23 2.7 小结25 第3章 从4G到5G27 3.1 引言28 3.2 LTE概述29 3.2.1 LTE网络29 3.2.2 LTE帧结构31 3.2.3 eNB、S-GW以及 MME池32 3.2.4 协议栈33 3.2.5 首次注册33 3.2.6 基于X2的无S-GW重选的切换34 3.2.7 基于X2的S-GW重选的切换35 3.2.8 基于S1接口的切换36 3.2.9 代理移动互联网协议——LTE39 3.3 LTE-A概况40 3.4 5G时代的黎明40 3.5 5G服务愿景41 3.5.1 物联网41 3.5.2 身临其境的多媒体体验42 3.5.3 万物上云42 3.5.4 直观的远程访问42 3.6 5G的需求42 3.6.1 单元边缘数据速率43 3.6.2 时延44 3.6.3 实时在线用户44 3.6.4 成本效率44 3.6.5 移动性44 3.6.6 蜂窝频谱效率45 3.7 5G关键技术45 3.8 小结47 第4章 5G空口技术面临的挑战和问题49 4.1 引言50 4.2 回传/前传对5G的影响51 4.3 部署场景和各自的挑战52 4.3.1 3GPP发布的微蜂窝部署的基本场景52 4.3.2 参考场景1：多层基础网络的干扰管理技术——C-RAN54 4.3.3 参考场景2：无处不在、按需服务的高速移动微蜂窝部署方案55 4.4 小结56 第二部分 5G网络的设计 第5章 5G RAN规划的指导原则61 5.1 蜂窝概念/蜂窝网络简史62 5.1.1 从全向天线到6扇区基站62 5.1.2 宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝63 5.1.3 UMTS和LTE系统性能瓶颈64 5.2 5G沙盘65 5.2.1 增加1000倍容量的定义65 5.2.2 室外vs室内业务65 5.2.3 主要服务配置层66 5.3 候选的5G蜂窝技术和关键技术66 5.3.1 扇区高阶化66 5.3.2 垂直扇区化67 5.3.3 传统部署方案的演进68 5.3.4 微蜂窝/超密集组网69 5.3.5 分布式天线系统/动态DAS72 5.3.6 大规模MIMO73 5.3.7 毫米波通信74 5.4 “5G/6G ”的非蜂窝方式75 5.4.1 蜂窝vs非蜂窝75 5.4.2 SPMA的创新性概念76 第6章 5G网络的服务质量79 6.1 移动网络的QoS管理模型演进80 6.2 5G网络的关键因子--QoS82 6.3 5G网络的业务和业务量84 6.4 QoS参数86 6.5 5G网络的质量要求87 6.6 小结91 第7章 5G大规模天线93 7.1 MIMO基础94 7.1.1 MIMO技术及其理论依据95 7.1.2 多天线传输模型96 7.1.3 多天线分集、复用和赋形的信道容量100 7.1.4 多用户MIMO102 7.2 天线104 7.2.1 大规模MIMO天线阵列105 7.2.2 超大型天线的问题106 7.2.3 大规模MIMO测试台111 7.3 波束赋形112 7.3.1 波束赋形概述112 7.3.2 波束赋形系统113 7.3.3 波束赋形的基本原则114 7.3.4 无线MIMO系统波束赋形技术的分类117 7.3.5 MIMO波束赋形算法119 第8章 5G异构网络中的自愈合121 8.1 SON简介123 8.1.1 SON架构124 8.1.2 5G前的SON124 8.1.3 5G中的SON126 8.2 自愈合128 8.2.1 故障来源130 8.2.2 小区中断检测130 8.2.3 小区中断补偿131 8.3 自愈合技术的发展131 8.4 案例研究：回传自愈合133 8.4.1 5G网络中的回传要求133 8.4.2 5G网络回传自愈合架构建议134 8.4.3 新的自愈合方法137 8.5 小结144 第9章 5G光纤和无线技术的融合145 9.1 引言146 9.2 无线与有线宽带及基础设施融合的趋势与课题149 9.3 容量和时延约束153 9.3.1 容量153 9.3.2 时延156 9.4 前传架构和光纤技术158 9.4.1 前传架构158 9.4.2 光纤技术162 9.5 光载无线和PON系统共用光纤的兼容性问题166 9.5.1 PON系统中的D-RoF传输168 9.5.2 用于D-RoF传输的移动前传调制解调器170 9.6 小结174 9.7 认证175 第 10章 基于MCC的异构网络的功率控制177 10.1 引言179 10.2 频谱感知：一种机器学习方法179 10.2.1 特性180 10.2.2 分类器183 10.2.3 分类调制编码186 10.3 认知无线网中的功率控制187 10.3.1 基于游戏理论的分布式技术188 10.3.2 其他分布式技术189 10.3.3 集中式技术189 10.4 使用分类调制和编码的功率控制190 10.4.1 目前技术水平191 10.4.2 系统模型192 10.4.3 分类调制编码反馈194 10.4.4 一种同时用于功率控制和干扰信道学习的新型算法195 10.4.5 结论197 10.5 小结200 第 11章 关于5G蜂窝网络的能源效率—光谱效率折中203 11.1 EE-SE平衡205 11.2 分布式MIMO系统207 11.2.1 D-MIMO信道模型208 11.2.2 D-MIMO的遍历容量探讨209 11.2.3 D-MIMO系统容量的近似极限209 11.2.4 D-MIMO功率模型210 11.2.5 D-MIMO的EE-SE平衡公式212 11.3 EE-SE平衡的近似闭合形式212 11.4 用例方案213 11.4.1 单无线接入单元情景213 11.4.2 M个无线接入单元215 11.4.3 M=2 RAU的D-MIMO系统217 11.4.4 CFA的准确性：数值结果219 11.5 D-MIMO EE-SE平衡下低SE的近似值221 11.6 D-MIMO EE-SE平衡下高SE的近似值225 11.7 通过C-MIMO实现D-MIMO的EE增益227 11.8 小结229 第三部分 5G物理层 第 12章 5G的物理层技术233 12.1 新波形234 12.1.1 滤波器组多载波235 12.1.2 通用滤波多载波242 12.1.3 广义频分复用245 12.2 新调制250 12.3 非正交多址251 12.3.1 基本NOMA与SIC252 12.3.2 没有SIC的基本NOMA255 12.4 超奈奎斯特通信速度257 12.5 全双工无线电261 第 13章 GFDM：为5G物理层提供灵活性263 13.1 5G场景和动机266 13.1.1 Bitpipe通信266 13.1.2 物联网267 13.1.3 触觉互联网267 13.1.4 无线局域网268 13.2 GFDM原理和性能268 13.2.1 GFDM波形269 13.2.2 GFDM的矩阵表示法271 13.2.3 连续干扰消除274 13.2.4 用Zak变换设计的接收滤波器276 13.2.5 低OOB排放的解决方案279 13.2.6 GFDM符号差错率的性能分析282 13.3 GFDM的偏移量QAM287 13.3.1 时域OQAM-GFDM287 13.3.2 频域OQAM-GFDM290 13.4 通过预编码提高灵活性291 13.4.1 每个子载波的GFDM处理291 13.4.2 每个子符号的GFDM处理293 13.4.3 GFDM的预编码294 13.5 GFDM的发射分集297 13.5.1 时间反转STC-GFDM297 13.5.2 广泛线性均衡器（WLE）STC-GFDM302 13.6 LTE资源网格的GFDM参数化308 13.6.1 LTE时频资源网格309 13.6.2 LTE时频网格的GFDM参数化310 13.6.3 GFDM和LTE信号的共存311 13.7 GFDM作为各种波形的框架312 13.8 小结316 第 14章 5G微蜂窝系统的新型厘米波概念317 14.1 引言318 14.2 毫米波和厘米波的特点320 14.3 5G厘米波蜂窝系统概述321 14.3.1 主要特征321 14.3.2 理想的5G帧结构321 14.3.3 MIMO和支持的高级接收机324 14.3.4 动态TDD的支持324 14.4 动态TDD325 14.4.1 动态TDD的预期收益326 14.4.2 动态TDD的缺点329 14.5 5G厘米波蜂窝系统中的秩自适应331 14.5.1 基于Taxation的秩自适应方案332 14.5.2 绩效评估333 14.5.3 秩自适应和动态TDD336 14.6 能量效率机制337 14.7 小结340 第四部分 5G的厘米波和毫米波波形 第 15章 应用于5G无线网络的毫米波通信技术345 15.1 引言346 15.2 毫米波技术的标准化工作347 15.3 毫米波信道特性348 15.4 毫米波物理层技术351 15.5 毫米波通信设备352 15.6 毫米波室内接入网络架构353 15.7 小结354 15.8 未来的研究方向355 第 16章 基于毫米波技术的通信网络架构、模型和性能357 16.1 引言358 16.2 频谱359 16.3 波束跟踪361 16.4 具有变化角度的信道模型362 16.5 UAB网络架构367 16.5.1 以负载为中心的回程368 16.5.2 多频传输架构370 16.6 系统级容量371 16.6.1 MIMO预编码371 16.6.2 性能评估372 第 17章 毫米波无线电传播特性375 17.1 引言376 17.2 传播特性377 17.2.1 高方向性377 17.2.2 有限噪声无线系统379 17.3 传播模型和参数380 17.3.1 路径损耗模型380 17.3.2 毫米波特定衰减因子382 17.4 链路预算分析384 17.4.1 通过信噪比计算得到的香农信道容量385 17.4.2 60 GHz毫米波信道的IEEE 802.11ad基带计算386 17.5 小结389 第 18章 室外环境中毫米波的通信特性391 18.1 引言392 18.2 毫米波信道特性393 18.2.1 自由空间传播395 18.2.2 大尺度衰减396 18.2.3 小尺度衰减402 18.2.4 车辆环境中的毫米波特性403 18.3 毫米波传播模型405 18.3.1 基于几何的随机信道模型405 18.3.2 近距离自由空间参考路径损耗模型406 18.3.3 射线跟踪模拟408 18.3.4 组合方法408 18.4 小结409 第 19章 关于毫米波媒体访问控制的研究411 19.1 引言412 19.2 mmWave MAC设计中的定向波束管理413 19.2.1 彻底/暴力算法搜索413 19.2.2 IEEE标准中的两级光束训练414 19.2.3 交互式波束训练415 19.2.4 优先扇区搜索排序417 19.3 mmWave系统的调度和中继选择417 19.3.1 调度418 19.3.2 IEEE 802.11ad中的中继选择418 19.4 视频流419 19.4.1 室内无压缩视频流419 19.4.2 室外实时视频流419 19.5 下一代无线蜂窝网络MAC421 19.6 小结422 第 20章 毫米波的MAC层设计425 20.1 引言426 20.2 MAC层设计的主要挑战和方向427 20.2.1 方向性428 20.2.2 阻塞428 20.2.3 MAC层中的CSMA问题428 20.3 空间复用429 20.4 毫米波通信中的MAC协议比较429 20.4.1 资源分配430 20.4.2 传输调度430 20.4.3 并发传输431 20.4.4 阻塞和方向性431 20.4.5 波束成形协议431 20.5 MAC设计指南432 20.6 毫米波通信标准433 20.6.1 局域网433 20.6.2 个域网络434 20.7 未来的研究方向435 20.8 小结436 参考文献437 |
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