《5G網路的機遇：研究和發展前景》是2020年4月人民郵電出版社出版的圖書，作者是[美]胡飛（Fei Hu）。
基本介紹
- 書名：5G網路的機遇：研究和發展前景
- 作者：[美]胡飛（Fei Hu）
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2020年4月
- 頁數：494 頁
- 定價：199 元
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787115521668
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書主要闡述了5G核心技術，主要包括毫米波通信、大規模MIMO、雲化的網路、軟體定義網路的支持程度、基於大數據的網路運行、高效能源協定、認知頻譜管理等技術的設計境灶細節。
圖書目錄
第 一部分 5G網路的基礎知識
第 1章 5G的基礎 3
1.1 歷史簡介 4
1.2 引言 6
1.3 5G概念 7
1.3.1 開放式的無線架構 7
1.3.2 網路層 8
1.3.3 開放催您轎樂傳輸協定 8
1.3.4 套用層 9
1.4 5G顛覆性技術 9
1.4.1 以設備為中心的架構 10
1.4.2 毫米波 11
1.4.3 大規模MIMO 12
1.4.4 智慧型設備 13
1.4.5 支持機器間（M2M）通信 13
第 2章 5G概述：關鍵技術 15
2.1 為什麼是5G 16
2.2 什麼是5G 20
2.3 5G的套用 21
2.4 5G的技術規範 22
2.5 面臨的挑戰 22
2.6 5G網路的關鍵技術 23
2.7 小結 25
第3章 從4G到5G 27
3.1 引言 28
3.2 LTE概述 29
3.2.1 LTE網路 29
3.2.2 LTE幀結構 31
3.2.3 eNB、S-GW以及 MME池 32
3.2.4 協定棧 33
3.2.5 首次註冊 33
3.2.6 基於X2的無S-GW重選的切換 34
3.2.7 基於X2的S-GW重選的切換 35
3.2.8 基於S1接口的切換 36
3.2.9 代理移動網際網路協定——LTE 39
3.3 LTE-A概況 40
3.4 5G時代的黎明 40
3.5 5G服務願景 41
3.5.1 物聯網 41
3.5.2 身臨其境的多媒體體驗 42
3.5.3 萬物上雲 42
3.5.4 直觀的遠程訪問 42
3.6 5G的需求蜜籃她 42
3.6.1 單元邊緣數據速率 43
3.6.2 時延 44
3.6.3 實時線上用戶 44
3.6.4 成本效率 44
3.6.5 移動性 44
3.6.6 蜂窩頻譜效率 45
3.7 5G關鍵技術 45
3.8 小結 47
第悼罪旬府4章 5G空口技術面臨的挑戰和問題 49
4.1 引言 50
4.2 回傳/前傳對5G的影響 51
4.3 部署場景和各自的挑戰 52
4.3.1 3GPP發布的微蜂窩部署的基本場景 52
4.3.2 參考場景1：多層基礎網路的干擾管理技術——C-RAN 54
4.3.3 參考場景2：無處不在、按需服務的高速移動微蜂窩部署方案 55
4.4 小結 56
第二部分 5G網路的設計
第5章 5G RAN規劃的指導原則 61
5.1 蜂窩概念/蜂窩網路簡史 62
5.1.1 從全向天線到6扇區基站 62
5.1.2 宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩 63
5.1.3 UMTS和LTE系統性能瓶頸 64
5.2 5G沙盤 65
5.2.1 增加1000倍容量的定義 65
5.2.2 室外vs室內業務 65
5.2.3 主要服務配置層 66
5.3 候選的5G蜂窩技術和關鍵技術 66
5.3.1 扇區高階化 66
5.3.2 垂直扇區化 67
5.3.3 傳腳愉歸統部署方案的演進 68
5.3.4 微蜂窩/超密集組網 69
5.3.5 分散式天線系統/動態DAS 72
5.3.6 大規模MIMO 73
5.3.7 毫米波通信 74
5.4 “5G/6G ”的非蜂窩方式 75
5.4.1 蜂窩vs非蜂窩 75
5.4.2 SPMA的創新性概念 76
第6章 5G網路的服務質量 79
6.1 行動網路的QoS管理模型演進 80
6.2 5G網路的關鍵因子--QoS 82
6.3 5G網路的業務和業務量 84
6.4 QoS參數 86
6.5 5G網路的質量要求 87
6.6 小結 91
第7章 5G大規堡全紙模天線 93
7.1 MIMO基礎 94
7.1.1 MIMO技術及其理論依據 95
7.1.2 多天線傳輸模型 96
7.1.3 多天線分集、復用和賦形的信道容量 100
7.1.4 多用戶MIMO 102
7.2 天線 104
7.2.1 大規模MIMO天線陣列 105
7.2.2 超大型天線的問題 106
7.2.3 大規模MIMO測試台 111
7.3 波束賦形 112
7.3.1 波束賦形概述 112
7.3.2 波束賦形系統 113
7.3.3 波束賦形的基本原則 114
7.3.4 無線MIMO系統波束賦形技術的分類 117
7.3.5 MIMO波束賦形算法 119
第8章 5G異少滲槓構網路中的自癒合 121
8.1 SON簡介 123
8.1.1 SON架構 124
8.1.2 5G前的SON 124
8.1.3 5G中的SON 126
8.2 自癒合 128
8.2.1 故障來源 130
8.2.2 小區中斷檢測 130
8.2.3 小區中斷補償 131
8.3 自癒合技術的發展 131
8.4 案例研究：回傳自癒合 133
8.4.1 5G網路中的回傳要求 133
8.4.2 5G網路回傳自癒合架構建議 134
8.4.3 新的自癒合方法 137
8.5 小結 144
第9章 5G光纖和無線技術的融合 145
9.1 引言 146
9.2 無線與有線寬頻及基礎設施融合的趨勢與課題 149
9.3 容量和時延約束 153
9.3.1 容量 153
9.3.2 時延 156
9.4 前傳架構和光纖技術 158
9.4.1 前傳架構 158
9.4.2 光纖技術 162
9.5 光載無線和PON系統共用光纖的兼容性問題 166
9.5.1 PON系統中的D-RoF傳輸 168
9.5.2 用於D-RoF傳輸的移動前傳數據機 170
9.6 小結 174
9.7 認證 175
第 10章 基於MCC的異構網路的功率控制 177
10.1 引言 179
10.2 頻譜感知：一種機器學習方法 179
10.2.1 特性 180
10.2.2 分類器 183
10.2.3 分類調製編碼 186
10.3 認知無線網中的功率控制 187
10.3.1 基於遊戲理論的分散式技術 188
10.3.2 其他分散式技術 189
10.3.3 集中式技術 189
10.4 使用分類調製和編碼的功率控制 190
10.4.1 目前技術水平 191
10.4.2 系統模型 192
10.4.3 分類調製編碼反饋 194
10.4.4 一種同時用於功率控制和干擾信道學習的新型算法 195
10.4.5 結論 197
10.5 小結 200
第 11章 關於5G蜂窩網路的能源效率—光譜效率折中 203
11.1 EE-SE平衡 205
11.2 分散式MIMO系統 207
11.2.1 D-MIMO信道模型 208
11.2.2 D-MIMO的遍歷容量探討 209
11.2.3 D-MIMO系統容量的近似極限 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平衡的近似閉合形式 212
11.4 用例方案 213
11.4.1 單無線接入單元情景 213
11.4.2 M個無線接入單元 215
11.4.3 M=2 RAU的D-MIMO系統 217
11.4.4 CFA的準確性：數值結果 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 通過C-MIMO實現D-MIMO的EE增益 227
11.8 小結 229
第三部分 5G物理層
第 12章 5G的物理層技術 233
12.1 新波形 234
12.1.1 濾波器組多載波 235
12.1.2 通用濾波多載波 242
12.1.3 廣義頻分復用 245
12.2 新調製 250
12.3 非正交多址 251
12.3.1 基本NOMA與SIC 252
12.3.2 沒有SIC的基本NOMA 255
12.4 超奈奎斯特通信速度 257
12.5 全雙工無線電 261
第 13章 GFDM：為5G物理層提供靈活性 263
13.1 5G場景和動機 266
13.1.1 Bitpipe通信 266
13.1.2 物聯網 267
13.1.3 觸覺網際網路 267
13.1.4 無線區域網路 268
13.2 GFDM原理和性能 268
13.2.1 GFDM波形 269
13.2.2 GFDM的矩陣表示法 271
13.2.3 連續干擾消除 274
13.2.4 用Zak變換設計的接收濾波器 276
13.2.5 低OOB排放的解決方案 279
13.2.6 GFDM符號差錯率的性能分析 282
13.3 GFDM的偏移量QAM 287
13.3.1 時域OQAM-GFDM 287
13.3.2 頻域OQAM-GFDM 290
13.4 通過預編碼提高靈活性 291
13.4.1 每個子載波的GFDM處理 291
13.4.2 每個子符號的GFDM處理 293
13.4.3 GFDM的預編碼 294
13.5 GFDM的發射分集 297
13.5.1 時間反轉STC-GFDM 297
13.5.2 廣泛線性均衡器（WLE）STC-GFDM 302
13.6 LTE資源格線的GFDM參數化 308
13.6.1 LTE時頻資源格線 309
13.6.2 LTE時頻格線的GFDM參數化 310
13.6.3 GFDM和LTE信號的共存 311
13.7 GFDM作為各種波形的框架 312
13.8 小結 316
第 14章 5G微蜂窩系統的新型厘米波概念 317
14.1 引言 318
14.2 毫米波和厘米波的特點 320
14.3 5G厘米波蜂窩系統概述 321
14.3.1 主要特徵 321
14.3.2 理想的5G幀結構 321
14.3.3 MIMO和支持的高級接收機 324
14.3.4 動態TDD的支持 324
14.4 動態TDD 325
14.4.1 動態TDD的預期收益 326
14.4.2 動態TDD的缺點 329
14.5 5G厘米波蜂窩系統中的秩自適應 331
14.5.1 基於Taxation的秩自適應方案 332
14.5.2 績效評估 333
14.5.3 秩自適應和動態TDD 336
14.6 能量效率機制 337
14.7 小結 340
第四部分 5G的厘米波和毫米波波形
第 15章 套用於5G無線網路的毫米波通信技術 345
15.1 引言 346
15.2 毫米波技術的標準化工作 347
15.3 毫米波信道特性 348
15.4 毫米波物理層技術 351
15.5 毫米波通信設備 352
15.6 毫米波室內接入網路架構 353
15.7 小結 354
15.8 未來的研究方向 355
第 16章 基於毫米波技術的通信網路架構、模型和性能 357
16.1 引言 358
16.2 頻譜 359
16.3 波束跟蹤 361
16.4 具有變化角度的信道模型 362
16.5 UAB網路架構 367
16.5.1 以負載為中心的回程 368
16.5.2 多頻傳輸架構 370
16.6 系統級容量 371
16.6.1 MIMO預編碼 371
16.6.2 性能評估 372
第 17章 毫米波無線電傳播特性 375
17.1 引言 376
17.2 傳播特性 377
17.2.1 高方向性 377
17.2.2 有限噪聲無線系統 379
17.3 傳播模型和參數 380
17.3.1 路徑損耗模型 380
17.3.2 毫米波特定衰減因子 382
17.4 鏈路預算分析 384
17.4.1 通過信噪比計算得到的香農信道容量 385
17.4.2 60 GHz毫米波信道的IEEE 802.11ad基帶計算 386
17.5 小結 389
第 18章 室外環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 自由空間傳播 395
18.2.2 大尺度衰減 396
18.2.3 小尺度衰減 402
18.2.4 車輛環境中的毫米波特性 403
18.3 毫米波傳播模型 405
18.3.1 基於幾何的隨機信道模型 405
18.3.2 近距離自由空間參考路徑損耗模型 406
18.3.3 射線跟蹤模擬 408
18.3.4 組合方法 408
18.4 小結 409
第 19章 關於毫米波媒體訪問控制的研究 411
19.1 引言 412
19.2 mmWave MAC設計中的定向波束管理 413
19.2.1 徹底/暴力算法搜尋 413
19.2.2 IEEE標準中的兩級光束訓練 414
19.2.3 互動式波束訓練 415
19.2.4 優先扇區搜尋排序 417
19.3 mmWave系統的調度和中繼選擇 417
19.3.1 調度 418
19.3.2 IEEE 802.11ad中的中繼選擇 418
19.4 視頻流 419
19.4.1 室內無壓縮視頻流 419
19.4.2 室外實時視頻流 419
19.5 下一代無線蜂窩網路MAC 421
19.6 小結 422
第 20章 毫米波的MAC層設計 425
20.1 引言 426
20.2 MAC層設計的主要挑戰和方向 427
20.2.1 方向性 428
20.2.2 阻塞 428
20.2.3 MAC層中的CSMA問題 428
20.3 空間復用 429
20.4 毫米波通信中的MAC協定比較 429
20.4.1 資源分配 430
20.4.2 傳輸調度 430
20.4.3 並發傳輸 431
20.4.4 阻塞和方向性 431
20.4.5 波束成形協定 431
20.5 MAC設計指南 432
20.6 毫米波通信標準 433
20.6.1 區域網路 433
20.6.2 個域網路 434
20.7 未來的研究方向 435
20.8 小結 436
參考文獻 437
4.3.2 參考場景1：多層基礎網路的干擾管理技術——C-RAN 54
4.3.3 參考場景2：無處不在、按需服務的高速移動微蜂窩部署方案 55
4.4 小結 56
第二部分 5G網路的設計
第5章 5G RAN規劃的指導原則 61
5.1 蜂窩概念/蜂窩網路簡史 62
5.1.1 從全向天線到6扇區基站 62
5.1.2 宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩 63
5.1.3 UMTS和LTE系統性能瓶頸 64
5.2 5G沙盤 65
5.2.1 增加1000倍容量的定義 65
5.2.2 室外vs室內業務 65
5.2.3 主要服務配置層 66
5.3 候選的5G蜂窩技術和關鍵技術 66
5.3.1 扇區高階化 66
5.3.2 垂直扇區化 67
5.3.3 傳統部署方案的演進 68
5.3.4 微蜂窩/超密集組網 69
5.3.5 分散式天線系統/動態DAS 72
5.3.6 大規模MIMO 73
5.3.7 毫米波通信 74
5.4 “5G/6G ”的非蜂窩方式 75
5.4.1 蜂窩vs非蜂窩 75
5.4.2 SPMA的創新性概念 76
第6章 5G網路的服務質量 79
6.1 行動網路的QoS管理模型演進 80
6.2 5G網路的關鍵因子--QoS 82
6.3 5G網路的業務和業務量 84
6.4 QoS參數 86
6.5 5G網路的質量要求 87
6.6 小結 91
第7章 5G大規模天線 93
7.1 MIMO基礎 94
7.1.1 MIMO技術及其理論依據 95
7.1.2 多天線傳輸模型 96
7.1.3 多天線分集、復用和賦形的信道容量 100
7.1.4 多用戶MIMO 102
7.2 天線 104
7.2.1 大規模MIMO天線陣列 105
7.2.2 超大型天線的問題 106
7.2.3 大規模MIMO測試台 111
7.3 波束賦形 112
7.3.1 波束賦形概述 112
7.3.2 波束賦形系統 113
7.3.3 波束賦形的基本原則 114
7.3.4 無線MIMO系統波束賦形技術的分類 117
7.3.5 MIMO波束賦形算法 119
第8章 5G異構網路中的自癒合 121
8.1 SON簡介 123
8.1.1 SON架構 124
8.1.2 5G前的SON 124
8.1.3 5G中的SON 126
8.2 自癒合 128
8.2.1 故障來源 130
8.2.2 小區中斷檢測 130
8.2.3 小區中斷補償 131
8.3 自癒合技術的發展 131
8.4 案例研究：回傳自癒合 133
8.4.1 5G網路中的回傳要求 133
8.4.2 5G網路回傳自癒合架構建議 134
8.4.3 新的自癒合方法 137
8.5 小結 144
第9章 5G光纖和無線技術的融合 145
9.1 引言 146
9.2 無線與有線寬頻及基礎設施融合的趨勢與課題 149
9.3 容量和時延約束 153
9.3.1 容量 153
9.3.2 時延 156
9.4 前傳架構和光纖技術 158
9.4.1 前傳架構 158
9.4.2 光纖技術 162
9.5 光載無線和PON系統共用光纖的兼容性問題 166
9.5.1 PON系統中的D-RoF傳輸 168
9.5.2 用於D-RoF傳輸的移動前傳數據機 170
9.6 小結 174
9.7 認證 175
第 10章 基於MCC的異構網路的功率控制 177
10.1 引言 179
10.2 頻譜感知：一種機器學習方法 179
10.2.1 特性 180
10.2.2 分類器 183
10.2.3 分類調製編碼 186
10.3 認知無線網中的功率控制 187
10.3.1 基於遊戲理論的分散式技術 188
10.3.2 其他分散式技術 189
10.3.3 集中式技術 189
10.4 使用分類調製和編碼的功率控制 190
10.4.1 目前技術水平 191
10.4.2 系統模型 192
10.4.3 分類調製編碼反饋 194
10.4.4 一種同時用於功率控制和干擾信道學習的新型算法 195
10.4.5 結論 197
10.5 小結 200
第 11章 關於5G蜂窩網路的能源效率—光譜效率折中 203
11.1 EE-SE平衡 205
11.2 分散式MIMO系統 207
11.2.1 D-MIMO信道模型 208
11.2.2 D-MIMO的遍歷容量探討 209
11.2.3 D-MIMO系統容量的近似極限 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平衡的近似閉合形式 212
11.4 用例方案 213
11.4.1 單無線接入單元情景 213
11.4.2 M個無線接入單元 215
11.4.3 M=2 RAU的D-MIMO系統 217
11.4.4 CFA的準確性：數值結果 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 通過C-MIMO實現D-MIMO的EE增益 227
11.8 小結 229
第三部分 5G物理層
第 12章 5G的物理層技術 233
12.1 新波形 234
12.1.1 濾波器組多載波 235
12.1.2 通用濾波多載波 242
12.1.3 廣義頻分復用 245
12.2 新調製 250
12.3 非正交多址 251
12.3.1 基本NOMA與SIC 252
12.3.2 沒有SIC的基本NOMA 255
12.4 超奈奎斯特通信速度 257
12.5 全雙工無線電 261
第 13章 GFDM：為5G物理層提供靈活性 263
13.1 5G場景和動機 266
13.1.1 Bitpipe通信 266
13.1.2 物聯網 267
13.1.3 觸覺網際網路 267
13.1.4 無線區域網路 268
13.2 GFDM原理和性能 268
13.2.1 GFDM波形 269
13.2.2 GFDM的矩陣表示法 271
13.2.3 連續干擾消除 274
13.2.4 用Zak變換設計的接收濾波器 276
13.2.5 低OOB排放的解決方案 279
13.2.6 GFDM符號差錯率的性能分析 282
13.3 GFDM的偏移量QAM 287
13.3.1 時域OQAM-GFDM 287
13.3.2 頻域OQAM-GFDM 290
13.4 通過預編碼提高靈活性 291
13.4.1 每個子載波的GFDM處理 291
13.4.2 每個子符號的GFDM處理 293
13.4.3 GFDM的預編碼 294
13.5 GFDM的發射分集 297
13.5.1 時間反轉STC-GFDM 297
13.5.2 廣泛線性均衡器（WLE）STC-GFDM 302
13.6 LTE資源格線的GFDM參數化 308
13.6.1 LTE時頻資源格線 309
13.6.2 LTE時頻格線的GFDM參數化 310
13.6.3 GFDM和LTE信號的共存 311
13.7 GFDM作為各種波形的框架 312
13.8 小結 316
第 14章 5G微蜂窩系統的新型厘米波概念 317
14.1 引言 318
14.2 毫米波和厘米波的特點 320
14.3 5G厘米波蜂窩系統概述 321
14.3.1 主要特徵 321
14.3.2 理想的5G幀結構 321
14.3.3 MIMO和支持的高級接收機 324
14.3.4 動態TDD的支持 324
14.4 動態TDD 325
14.4.1 動態TDD的預期收益 326
14.4.2 動態TDD的缺點 329
14.5 5G厘米波蜂窩系統中的秩自適應 331
14.5.1 基於Taxation的秩自適應方案 332
14.5.2 績效評估 333
14.5.3 秩自適應和動態TDD 336
14.6 能量效率機制 337
14.7 小結 340
第四部分 5G的厘米波和毫米波波形
第 15章 套用於5G無線網路的毫米波通信技術 345
15.1 引言 346
15.2 毫米波技術的標準化工作 347
15.3 毫米波信道特性 348
15.4 毫米波物理層技術 351
15.5 毫米波通信設備 352
15.6 毫米波室內接入網路架構 353
15.7 小結 354
15.8 未來的研究方向 355
第 16章 基於毫米波技術的通信網路架構、模型和性能 357
16.1 引言 358
16.2 頻譜 359
16.3 波束跟蹤 361
16.4 具有變化角度的信道模型 362
16.5 UAB網路架構 367
16.5.1 以負載為中心的回程 368
16.5.2 多頻傳輸架構 370
16.6 系統級容量 371
16.6.1 MIMO預編碼 371
16.6.2 性能評估 372
第 17章 毫米波無線電傳播特性 375
17.1 引言 376
17.2 傳播特性 377
17.2.1 高方向性 377
17.2.2 有限噪聲無線系統 379
17.3 傳播模型和參數 380
17.3.1 路徑損耗模型 380
17.3.2 毫米波特定衰減因子 382
17.4 鏈路預算分析 384
17.4.1 通過信噪比計算得到的香農信道容量 385
17.4.2 60 GHz毫米波信道的IEEE 802.11ad基帶計算 386
17.5 小結 389
第 18章 室外環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 自由空間傳播 395
18.2.2 大尺度衰減 396
18.2.3 小尺度衰減 402
18.2.4 車輛環境中的毫米波特性 403
18.3 毫米波傳播模型 405
18.3.1 基於幾何的隨機信道模型 405
18.3.2 近距離自由空間參考路徑損耗模型 406
18.3.3 射線跟蹤模擬 408
18.3.4 組合方法 408
18.4 小結 409
第 19章 關於毫米波媒體訪問控制的研究 411
19.1 引言 412
19.2 mmWave MAC設計中的定向波束管理 413
19.2.1 徹底/暴力算法搜尋 413
19.2.2 IEEE標準中的兩級光束訓練 414
19.2.3 互動式波束訓練 415
19.2.4 優先扇區搜尋排序 417
19.3 mmWave系統的調度和中繼選擇 417
19.3.1 調度 418
19.3.2 IEEE 802.11ad中的中繼選擇 418
19.4 視頻流 419
19.4.1 室內無壓縮視頻流 419
19.4.2 室外實時視頻流 419
19.5 下一代無線蜂窩網路MAC 421
19.6 小結 422
第 20章 毫米波的MAC層設計 425
20.1 引言 426
20.2 MAC層設計的主要挑戰和方向 427
20.2.1 方向性 428
20.2.2 阻塞 428
20.2.3 MAC層中的CSMA問題 428
20.3 空間復用 429
20.4 毫米波通信中的MAC協定比較 429
20.4.1 資源分配 430
20.4.2 傳輸調度 430
20.4.3 並發傳輸 431
20.4.4 阻塞和方向性 431
20.4.5 波束成形協定 431
20.5 MAC設計指南 432
20.6 毫米波通信標準 433
20.6.1 區域網路 433
20.6.2 個域網路 434
20.7 未來的研究方向 435
20.8 小結 436
參考文獻 437
