《5G系統關鍵技術詳解》是2019年11月人民郵電出版社出版的圖書，作者是[加]文森特·黃、[加]羅伯特·施韋爾、[澳]德里克·吳、王蒞君。
基本介紹
- 書名：5G系統關鍵技術詳解
- 作者：[加]文森特·黃、[加]羅伯特·施韋爾、[澳]德里克·吳、王蒞君
- ISBN：9787115492777
- 頁數：542頁
- 定價：188元
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2019年11月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書深入介紹了5G 無線網路的協定、網路架構和技術，包括無線接入網路、移動邊緣計算、全雙工、大規模MIMO、毫米波、NOMA、物聯網、M2M 通信、D2D 通信、移動數據分流、干擾抑制技術、無線資源管理、可見光通信和智慧型數據定價等關鍵主題。
本書適合從事無線通信和網路研究的技術人員、學習工程師和研究生參考閱讀。
圖書目錄
第 1章 5G系統新技術的概況 1
1.1 引言 2
1.2 雲無線接入網路 4
1.3 雲計算和霧計算 5
1.4 非正交多址接入 5
1.5 靈活的物理層設計 7
1.6 大規模MIMO 8
1.7 全雙工通信 10
1.8 毫米波 12
1.9 移動數據分流、非授權頻段LTE和智慧型數據定價 13
1.10 IoT、M2M和D2D 15
1.11 無線資源管理、干擾緩解和快取 16
1.12 能量收集通信 17
1.13 可視化光通信 19
第 1部分 5G系統通信網路結構
第 2章 5G系統的雲無線接入網路 23
2.1 重新思考5G的基礎知識 24
2.2 用戶為中心的網路 26
2.3 C-RAN基礎知識 26
2.4 下一代前傳接口用於5G C-RAN的FH解決方案 28
2.5 虛擬化C-RAN的概念證明驗證 32
2.5.1 數據分組 34
2.5.2 測試過程 34
2.5.3 測試結果 35
2.6 重新思考C-RAN的協定棧 36
2.6.1 動機 37
2.6.2 多級集中式和分散式協定棧 37
2.7 總結 41
第3章 雲無線接入網路的前向回感測知設計 43
3.1 引言 44
3.2 前感測知的協作傳輸和接收 46
3.2.1 上行鏈路 47
3.2.2 下行鏈路 52
3.3 前感測知的數據鏈路層和物理層 57
3.3.1 上行鏈路 59
3.3.2 下行鏈路 64
3.4 總結 68
第4章 移動邊緣計算 69
4.1 引言 70
4.2 移動邊緣計算 71
4.3 參考體系結構 73
4.4 優勢與套用場景 74
4.4.1 面向用戶的用例 74
4.4.2 面向運營商的用例 75
4.5 研究挑戰 76
4.5.1 計算分流 76
4.5.2 對計算資源的通信訪問 77
4.5.3 多資源調度 78
4.5.4 移動性管理 78
4.5.5 資源分配和定價 79
4.5.6 網路功能虛擬化 79
4.5.7 安全與隱私 80
4.5.8 與新興技術的集成 81
4.6 總結 82
第5章 無線密集異構網路的分散式無線資源管理 83
5.1 引言 84
5.2 系統模型 85
5.2.1 SINR表達式 87
5.2.2 負載和成本函式表達式 87
5.3 聯合BSCSA/UECSA開關切換策略 88
5.3.1 策略選擇和信標傳輸 88
5.3.2 用戶關聯 89
5.3.3 信道分離算法 90
5.3.4 更新混合策略 92
5.4 計算機仿真 93
5.5 總結 96
第 2部分 物理層通信技術
第6章 適用於5G系統下的非正交多址（NOMA） 99
6.1 引言 101
6.2 單輸入單輸出（SISO）系統中的NOMA 103
6.2.1 NOMA的基礎知識 104
6.2.2 用戶配對對NOMA的影響 105
6.2.3 認知無線電對NOMA的啟發 108
6.3 在MIMO系統中運用的NOMA 112
6.3.1 MIMO-NOMA方案中的系統模型 113
6.3.2 有限CSIT預編碼矩陣的設計 115
6.3.3 理想CSIT預編碼矩陣的設計 117
6.4 總結和未來的方向 121
第7章 靈活的物理層設計 123
7.1 引言 124
7.2 廣義頻分復用 126
7.3 軟體定義波形 129
7.3.1 時域處理 129
7.3.2 實施架構 130
7.4 GFDM接收機設計 132
7.4.1 同步單元 133
7.4.2 信道估計單元 135
7.4.3 多輸入多輸出廣義頻分復用檢測單元 136
7.5 總結和展望 138
第8章 分散式大規模MIMO在蜂窩網路中的套用 139
8.1 引言 140
8.2 大規模MIMO基本原理 141
8.2.1 上行鏈路/下行鏈路信道模型 142
8.2.2 有利傳播 143
8.3 線性接收機在大規模MIMO上行鏈路中的性能 144
8.4 線性預編碼器在大規模MIMO下行鏈路中的性能 147
8.5 大規模MIMO系統中的信道估計 147
8.5.1 上行鏈路傳輸 148
8.5.2 下行鏈路傳輸 149
8.6 大規模MIMO技術的套用 150
8.6.1 全雙工中繼與大規模天線陣列 150
8.6.2 聯合無線信息傳輸和能量傳輸的分散式大規模MIMO 153
8.7 未來開放式的研究方向 156
8.8 總結 157
第9章 5G網路全雙工協定設計 159
9.1 引言 160
9.2 全雙工系統的基礎知識 161
9.2.1 帶內全雙工工作模式 161
9.2.2 自干擾和同信道干擾 162
9.2.3 通信鏈路中的全雙工收發機 163
9.2.4 其他全雙工收發機的套用 166
9.3 全雙工協定設計 167
9.3.1 全雙工運行中的挑戰和機遇 167
9.3.2 5G網路中的全雙工通信場景 168
9.4 全雙工協定分析 170
9.4.1 寬頻衰落信道中的操作模式 170
9.4.2 寬頻傳輸中的全雙工與半雙工 170
9.5 總結 172
9.5.1 未來的科學研究方向 172
9.5.2 商用5G網路中的全雙工 172
第 10章 5G網路的毫米波通信 175
10.1 動機與機遇 176
10.2 毫米波的無線傳輸 177
10.2.1 無線衰減 177
10.2.2 自由空間路徑損耗 179
10.2.3 嚴重的陰影衰落 180
10.2.4 毫米波信道模型 181
10.2.5 鏈路預算分析 182
10.3 波束賦形結構 184
10.3.1 模擬波束賦形方案 184
10.3.2 混合波束賦形解決方案 188
10.3.3 低解析度接收機結構 189
10.4 信道採集技術 189
10.4.1 波束對齊的子空間採樣 190
10.4.2 壓縮信道估計技術 194
10.5 部署挑戰和套用 195
10.5.1 毫米波頻率下的EM接觸 195
10.5.2 異構小區網路 195
第 11章 無線網路的干擾抑制技術 197
11.1 引言 198
11.2 5G場景下的干擾管理挑戰 199
11.2.1 5G的主要目標及其對干擾的影響 199
11.2.2 提高網路效率和干擾抑制的技術 200
11.3 改善邊緣用戶體驗：多點協作 201
11.3.1 部署場景和網路架構 202
11.3.2 上行鏈路的CoMP技術 204
11.3.3 下行鏈路的CoMP技術 205
11.4 干擾對齊：利用信號空間維度 206
11.4.1 線性干擾對齊的概念 207
11.4.2 X信道 208
11.4.3 K用戶干擾信道和蜂窩網路：漸近干擾對齊 209
11.4.4 干擾協作網路 210
11.4.5 從IA到無線網路容量限制 210
11.5 計算轉發協定：上行鏈路接收方的合作 211
11.5.1 CoF協定的編碼和解碼 211
11.5.2 可實現速率區域和整數方程選擇 213
11.5.3 CoF協定的優點和挑戰 215
11.6 總結 216
第 12章 5G系統下的有限回程PHY快取 217
12.1 引言 218
12.2 什麼是PHY快取 220
12.2.1 典型物理層拓撲 220
12.2.2 PHY快取的基本組件 222
12.2.3 PHY快取的好處 223
12.2.4 PHY快取中的設計挑戰與解決方案 225
12.3 用於快取無線網路的DoF上界 227
12.3.1 快取無線網路的架構 227
12.3.2 一般的快取模型 228
12.3.3 快取—輔助PHY傳輸模型 231
12.3.4 快取無線網路的DoF總和的上界 233
12.4 MDS編碼的PHY快取和可實現的DoF 238
12.4.1 使用異步訪問的MDS編碼的PHY快取 238
12.4.2 PHY中快取—輔助的MIMO協作 240
12.4.3 使用異步訪問的MDS編碼PHY快取的MIMO合作機率 241
12.4.4 用於快取無線網路的可實現DoF 243
12.5 最大化DoF的快取內容放置算法 244
12.6 封閉式DoF的分析和討論 246
12.6.1 內容流行性模型和DoF增益的定義 247
12.6.2 漸進DoF增益與檔案數量的關係 247
12.6.3 漸進DoF增益與用戶數量的關係 249
12.7 總結和未來的工作 249
第 13章 基於智慧型電網與再生能源供能的成本感知型蜂窩網路 251
13.1 引言 252
13.2 蜂窩網路中的供能和需求 254
13.3 能量協作 256
13.3.1 聚合器輔助下的能源交易 257
13.3.2 聚合器輔助下的能源共享 257
13.4 通信協作 258
13.4.1 自感知流量疏解 259
13.4.2 成本感知頻譜共享 260
13.4.3 成本感知多點協同（CoMP） 260
13.5 聯合能源和通信協作 261
13.5.1 聯合能源和頻譜共享 261
13.5.2 聯合能源協作和CoMP方案 262
13.5.3 研究實例 262
13.6 擴展和未來的方向 265
13.7 總結 266
第 14章 5G中的可見光通信研究 267
14.1 引言 268
14.2 光保真技術與可見光通信的差別 269
14.3 LiFi LED技術 271
14.4 LiFi Attocell網路 272
14.4.1 光OFDM傳輸 273
14.4.2 信道模型 275
14.4.3 光源輸出功率 280
14.4.4 信號限幅 281
14.4.5 接收機噪聲 282
14.4.6 多址接入和空間復用方案 283
14.5 LiFi 毫微小區網路的關鍵參數設定 283
14.5.1 共信道干擾最小化 284
14.5.2 最大化有用信號的強度 285
14.5.3 參數配置 286
14.6 LiFi毫微小區網路中的信乾噪比（SINR） 287
14.6.1 系統模型設定 288
14.6.2 六邊形小區部署 288
14.6.3 PPP小區部署 291
14.6.4 SINR的統計分析結果與討論 295
14.7 小區數據率和中斷機率 297
14.8 有限網路和多徑效應下的網路性能 301
14.9 實際小區部署場景 303
14.9.1 方形網路 303
14.9.2 硬核點過程網路 304
14.9.3 性能對比 304
14.10 LiFi毫微小區網路與微小區網路的對比 305
14.11 總結 307
第3部分 網路協定、算法和設計
第 15章 大規模MIMO調度協定 311
15.1 引言 312
15.2 網路模型和問題的描述 314
15.2.1 時間尺度 314
15.2.2 請求佇列和網路實用性最大化 315
15.3 動態調度策略 318
15.3.1 DPP表達式 319
15.3.2 UE側的擁塞控制 320
15.3.3 UE側個體實用性的貪婪最大化 321
15.3.4 基站側的物理速率調度 321
15.4 策略性能 322
15.5 大規模MU-MIMO下的無線系統模型 324
15.5.1 大規模MIMO基站的物理速率 324
15.5.2 大規模MIMO基站的傳輸調度 327
15.6 數值實驗 328
15.7 總結 331
第 16章 異構無線網路的移動數據分流 333
16.1 引言 334
16.2 目前的標準化工作 335
16.2.1 接入網發現和選擇功能 335
16.2.2 熱點2.0 336
16.2.3 下一代熱點 337
16.2.4 無線資源管理 337
16.2.5 數據分流算法的設計考量 338
16.3 DAWN：延遲感知Wi-Fi分流和網路選擇 338
16.3.1 系統模型 338
16.3.2 問題公式化 340
16.3.3 一般DAWN算法 341
16.3.4 閾值策略 344
16.3.5 性能估計 345
16.4 考慮能量-延遲權衡的數據分流 347
16.4.1 能量感知數據分流的背景 347
16.4.2 系統模型 348
16.4.3 問題公式化 350
16.4.4 能量感知網路選擇和資源分配（ENSRA）算法 351
16.4.5 ENSRA的性能分析 352
16.4.6 性能評估 353
16.5 開放式問題 353
16.6 總結 354
第 17章 大規模物聯網的蜂窩 5G接入 355
17.1 引言 356
17.2 網路接入中的IoT業務模式 357
17.3 適用於IoT的蜂窩接入特徵 362
17.4 蜂窩接入協定概述 363
17.4.1 一級接入 364
17.4.2 二級接入 365
17.4.3 周期報告 365
17.4.4 案例研究：LTE連線建立 366
17.5 5G系統一級接入的性能提高 368
17.6 5G系統的可靠二級接入 369
17.7 5G系統的可靠周期報告接入 370
17.8 物聯網的新興技術 371
17.8.1 LTE-M：適用於機器的LTE 372
17.8.2 窄帶物聯網：低成本物聯網的3GPP方法 373
17.8.3 擴展覆蓋的GSM：IoT的GSM的演進 373
17.9 總結 374
第 18章 M2M的介質訪問控制、資源管理和擁塞控制 375
18.1 引言 376
18.2 M2M通信架構 377
18.2.1 M2M通信的WLAN架構 377
18.2.2 M2M通信的蜂窩無線接入網路 378
18.2.3 M2M通信的異構雲無線接入網路 380
18.2.4 M2M通信的FogNet架構 382
18.3 M2M通信的MAC設計 382
18.3.1 H-CRAN中基於分組的M2M的MAC 383
18.3.2 FogNet/WLAN中基於訪問類型限制的M2M的MAC 384
18.3.3 基於隨機退避的M2M的MAC 386
18.3.4 低功耗/低複雜度機器的協調M2M的MAC 386
18.4 擁塞控制和低複雜度/低吞吐量大規模M2M通信 390
18.4.1 基於ACB的M2M的MAC中的擁塞控制 390
18.4.2 大規模MTC和低複雜度/低吞吐量的IoT通信 391
18.5 總結 394
第 19章 在異構網路中基於能量收集的D2D通信 395
19.1 引言 396
19.2 能量收集的異構網路 398
19.2.1 能量收集區域 399
19.2.2 能量收集過程和UE中繼分布 400
19.2.3 傳輸模式選擇和中斷機率 401
19.3 數值分析與討論 405
19.4 總結 407
第 20章 非授權頻段的LTE：概述和分散式共存設計 409
20.1 動機 410
20.1.1 更好的網路性能 413
20.1.2 增強的用戶體驗 413
20.1.3 統一的LTE網路架構 413
20.1.4 與Wi-Fi平等共存 413
20.2 非授權頻段LTE中的共存問題 414
20.3 非授權頻段LTE的分散式資源分配套用 416
20.3.1 匹配理論框架 416
20.3.2 靜態資源分配：學生-項目分配匹配 418
20.3.3 動態資源分配：匹配穩定性的隨機路徑 423
20.4 總結 429
第 21章 毫米波網路調度 431
21.1 引言 432
21.2 背景 433
21.2.1 毫米波網路的復用技術 433
21.2.2 定向天線 433
21.2.3 網路架構 434
21.3 獨有區域 434
21.3.1 情況1：全向天線到全向天線 436
21.3.2 情況2：定向天線到全向天線 437
21.3.3 情況3：全向天線到定向天線 437
21.3.4 情況4：定向天線到定向天線 438
21.4 REX：隨機獨立區域調度器 438
21.5 使用REX估算並發傳輸的平均數 439
21.5.1 情況1：全向天線到全向天線 441
21.5.2 情況2：定向天線到全向天線 441
21.5.3 情況3：全向天線到定向天線 441
21.5.4 情況4：定向天線到定向天線 442
21.5.5 邊緣效應 442
21.6 性能評估 442
21.6.1 空間復用增益 443
21.6.2 公平性 444
21.7 未來討論 445
21.7.1 快衰落 445
21.7.2 陰影效應 445
21.7.3 三維網路 446
21.7.4 分散式媒體訪問 446
21.7.5 混合媒體訪問 447
21.7.6 最優調度 447
21.8 總結 448
第 22章 5G系統中的智慧型數據定價 449
22.1 引言 450
22.2 智慧型數據定價 454
22.2.1 ISP如何為數據收費 454
22.2.2 ISP應該為數據收費 455
22.2.3 ISP應負責什麼 456
22.3 交易手機數據 457
22.3.1 數據拍賣相關工作 458
22.3.2 建模用戶和ISP行為 458
22.3.3 用戶和ISP的優點 459
22.4 贊助移動數據 461
22.4.1 建模內容提供者的行為 461
22.4.2 贊助數據的影響 462
22.5 卸載移動數據 464
22.5.1 用戶採用和示例場景 464
22.5.2 最佳ISP行為 465
22.6 未來方向 466
22.6.1 容量擴展和新的補充網路 466
22.6.2 兩年契約與基於使用的定價 467
22.6.3 激勵霧計算 467
22.7 總結 468
參考文獻 469
系統關鍵技術詳解
