5G传输关键技术 王映民 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王映民 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121302763

商品编码：29652017552

包装：平装-胶订

出版时间：2017-02-01

基本信息

书名：5G传输关键技术

定价：69.00元

作者：王映民

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-02-01

ISBN：9787121302763

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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随着智能终端及移动互联网的快速发展，未来移动网络需要满足更高的数据传输能力要求。在无线资源有限的情况下，5G系统需要研究高效的无线传输关键技术，建立新型的无线传输体系，解决移动通信网络面临的频谱效率和功率效率问题。本书将重点介绍面向5G的无线传输关键技术，结合外学术界和工业界的*研究成果，对新型编码调制、大规模多天线、新型多址接入、终端间直通、全双工、信道建模等关键理论和技术进行全面介绍和详细分析，为读者呈现出5G无线传输技术发展的美好前景。

目录

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章 5G移动通信发展概述1
1.1 移动通信系统发展状况2
1.2 5G系统发展愿景与需求6
1.2.1 5G发展趋势和驱动力6
1.2.2 5G愿景8
1.2.3 5G面临的需求和挑战9
1.2.4 5G系统的性能指标10
1.2.5 5G标准化进展13
1.3 5G系统的无线传输关键技术17
1.4 本章小结19
1.5 参考文献20

第2章 新型无线信道建模23
2.1 无线信道建模24
2.1.1 3种基本电波传播机制25
2.1.2 无线信道建模26
2.1.3 基本传输场景30
2.2 大尺度衰落模型34
2.2.1 自由空间传播模型34
2.2.2 对数距离路径损耗模型与对数正态阴影衰落35
2.2.3 室内传播模型36
2.2.4 室外传播模型37
2.2.5 室外到室内传播模型39
2.3 小尺度衰落模型40
2.3.1 小尺度衰落参数40
2.3.2 小尺度参数分布模型43
2.3.3 小尺度衰落建模45
2.4 3GPP 3D信道模型46
2.4.1 GBSM信道建模46
2.4.2 信道模型的参考坐标系48
2.4.3 大尺度衰落模型50
2.4.4 小尺度衰落模型52
2.4.5 3D信道模型仿真56
2.5 5G新场景无线信道建模64
2.5.1 高频段信道建模64
2.5.2 D2D信道建模71
2.5.3 V2V信道建模73
2.6 本章小结77
2.7 参考文献78

第3章 大规模天线技术87
3.1 技术背景88
3.1.1 MIMO技术的发展历程88
3.1.2 massive MIMO技术原理和发展动态90
3.1.3 massive MIMO技术应用场景92
3.2 massive MIMO基本理论93
3.2.1 多用户massive MIMO系统模型93
3.2.2 massive MIMO上行链路信道容量95
3.2.3 massive MIMO下行链路信道容量97
3.2.4 massive MIMO容量仿真99
3.3 massive MIMO检测技术101
3.4 massive MIMO传输方案104
3.4.1 恒包络预编码104
3.4.2 低复杂度预编码算法106
3.4.3 数模混合波束赋形111
3.4.4 三维扇区化115
3.5 massive MIMO信道状态信息反馈117
3.5.1 基于码本的隐式反馈方案117
3.5.2 基于信道互易性的反馈方式120
3.5.3 基于压缩感知的反馈方式121
3.5.4 预感知式反馈方式123
3.5.5 数模混合波束赋形的信道状态信息获取125
3.6 导频污染及参考信号设计127
3.7 massive MIMO能效优化129
3.8 大规模天线协作130
3.9 大规模天线阵列校准131
3.10 本章小结134
3.11 参考文献137

第4章 高效空口多址接入141
4.1 多址接入技术发展现状142
4.1.1 蜂窝移动通信多址接入技术综述142
4.1.2 5G移动通信多址接入技术的挑战143
4.2 图样分割多址接入144
4.2.1 PDMA技术的理论和系统模型144
4.2.2 PDMA发送端关键技术158
4.2.3 PDMA接收端关键技术166
4.2.4 PDMA技术后续进一步研究的内容171
4.3 其他新型多址接入172
4.3.1 功分非正交多址接入172
4.3.2 稀疏码分多址接入176
4.3.3 非正交波形179
4.4 本章小结185
4.5 参考文献185

第5章 新型编码调制189
5.1 编码调制技术发展现状190
5.1.1 现代信道编码技术190
5.1.2 编码调制的原理与方法194
5.1.3 编码调制系统的性能度量参数198
5.1.4 编码调制技术在蜂窝移动通信系统中的应用201
5.2 编码与信号星座成形203
5.2.1 编码增益与成形增益203
5.2.2 信号星座成形方法204
5.2.3 几种简单的成形方法206
5.3 多元LDPC编码212
5.3.1 多元LDPC码的基本概念及因子图表示213
5.3.2 多元LDPC码的译码214
5.3.3 多元LDPC码的基本构造方法225
5.4 多元LDPC编码调制229
5.4.1 多元LDPC编码调制系统模型229
5.4.2 联合迭代检测译码算法231
5.5 极化码及极化编码调制236
5.5.1 Polar码的基本概念与原理236
5.5.2 Polar码的编码方法与译码算法241
5.5.3 Polar编码调制系统245
5.6 编码调制与超奈奎斯特传输相结合248
5.6.1 超奈奎斯特技术的基本原理248
5.6.2 FTN的解调算法250
5.6.3 频域FTN技术252
5.6.4 FTN技术展望253
5.7 本章小结254
5.8 参考文献254

第6章 C同频同时全双工259
6.1 同频同时全双工技术原理260
6.1.1 全双工基本原理260
6.1.2 全双工技术的发展现状261
6.2 全双工系统自干扰消除技术262
6.2.1 天线干扰消除262
6.2.2 射频干扰消除266
6.2.3 数字干扰消除270
6.2.4 器件非理想特性对干扰消除的影响和解决方法271
6.3 全双工技术应用场景分析273
6.3.1 点对点通信273
6.3.2 中继273
6.3.3 无线局域网274
6.3.4 蜂窝系统275
6.3.5 保密通信277
6.3.6 认知无线电277
6.4 全双工系统容量278
6.4.1 点对点通信系统容量278
6.4.2 多用户系统容量279
6.4.3 爱尔兰容量281
6.4.4 中继全双工系统容量283
6.5 全双工系统资源分配286
6.5.1 双工模式选择286
6.5.2 天线模式选择286
6.5.3 功率分配287
6.5.4 多用户系统资源分配287
6.6 全双工技术与MIMO的结合288
6.6.1 波束成型288
6.6.2 多流MIMO288
6.6.3 空间调制290
6.7 本章小结292
6.8 参考文献293

第7章 终端间直通传输297
7.1 概述298
7.1.1 终端直通技术的发展历史299
7.1.2 应用场景300
7.1.3 标准化进展302
7.2 终端直通关键技术304
7.2.1 D2D同步技术304
7.2.2 资源管理312
7.2.3 干扰管理318
7.2.4 高层关键技术325
7.3 终端直通组网技术330
7.3.1 D2D与蜂窝组网330
7.3.2 多跳协作通信与中继331
7.3.3 D2D通信在车联网中的应用334
7.4 本章小结339
7.5 参考文献341
缩略语345

作者介绍

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王映民，教授级高工，工学博士，在大唐电信集团多年主持新技术研究和标准化工作，专注于TD-SCDMA/TD-LTE及其演进系统的基础技术研究、国际标准化推进和产品开发等方面，做出了重要的贡献。曾获国家科技进步二等奖和部级科学技术一等奖、2006年信息产业科技创新先进工作者、2010年度全国劳动模范、第十四届中国金奖等多项荣誉。申请发明200余项。

文摘

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序言

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《5G通信：驱动未来社会的变革力量》 内容概要 本书旨在全面深入地探讨5G通信技术的核心要素、关键技术突破、应用前景以及对未来社会产生的深远影响。我们将从5G技术的基本原理出发，逐一剖析支撑其实现超高速率、超低时延和海量连接的关键技术，包括但不限于：新空口（NR）设计、毫米波通信、大规模 MIMO（Massive MIMO）、网络切片、边缘计算，以及人工智能在5G网络中的融合应用。同时，本书还将重点关注5G技术如何赋能各行各业的数字化转型，从智能制造、智慧交通、智慧医疗到虚拟现实/增强现实（VR/AR）等新兴应用场景，描绘5G驱动下未来社会的无限可能。 第一部分：5G的基石——技术原理与核心演进 第一章：5G时代来临：需求驱动与技术演进的必然 本章将首先回顾移动通信技术的发展历程，从1G到4G，阐述每一代技术演进的主要特点和解决的痛点。在此基础上，深入分析当前社会对于通信网络提出的更高、更强需求，例如日益增长的数据流量、对低时延高可靠性的强烈渴求，以及物联网（IoT）爆炸式增长带来的海量连接挑战。我们将详细梳理这些需求如何驱动5G技术的研发与标准化进程，并初步介绍5G相对于4G在速率、时延、连接数等方面的质的飞跃，为后续技术细节的展开奠定基础。 第二章：新空口（NR）的革命：拥抱更广阔的频谱与更灵活的设计 本章将聚焦5G的核心技术之一——5G新空口（NR）。我们将详细解读NR的设计理念，包括其在频谱使用上的创新，如低频段（sub-6GHz）的增强和高频段（毫米波）的引入，以及这些频谱选择对网络性能的影响。通过深入浅出的方式，介绍NR在物理层设计上的关键改进，例如新的帧结构、先进的编码技术（如LDPC和Polar码）、多址接入方案（如OFDMA的优化）以及波束赋形等，解释这些技术如何协同作用，实现更高的频谱效率和更灵活的网络部署。 第三章：毫米波通信：解锁超高带宽的密钥 毫米波频段（通常指24GHz以上）因其拥有巨大的可用带宽，被认为是实现5G超高速率的关键。本章将专门探讨毫米波通信的特点、优势以及面临的挑战。我们将详细分析毫米波信号的传播特性，例如其方向性强、穿透能力弱、易受阻挡等问题，并重点介绍解决这些挑战的关键技术，如大规模 MIMO、波束赋形（beamforming）、波束管理（beam management）以及智能反射面（RIS）等。通过对这些技术的深入解析，揭示毫米波如何成为5G实现 Gbps 级速率的有力支撑。 第四章：大规模 MIMO（Massive MIMO）：提升网络容量与覆盖的利器 大规模 MIMO（Massive MIMO）是5G网络实现高密度覆盖和高容量传输的核心技术之一。本章将详细阐述Massive MIMO的原理，解释其如何通过部署大量天线单元，利用空间维度来提高频谱效率和网络容量。我们将深入探讨其关键技术，例如联合预编码（joint precoding）、干扰协调（inter-cell interference coordination - ICIC）以及用户调度算法的优化。通过理论阐述和实际案例分析，展示Massive MIMO如何有效地提升小区吞吐量，改善用户体验，并为应对海量设备连接提供解决方案。 第五章：网络切片（Network Slicing）：构建按需服务与差异化保障的智能网络 网络切片是5G网络架构的一项革命性创新，它允许在同一物理网络基础设施上为不同的应用场景提供逻辑上独立的、具备差异化服务质量保障的虚拟网络。本章将详细介绍网络切片的概念、工作原理以及实现方式。我们将深入探讨网络切片的关键技术，包括虚拟化技术（如SDN和NFV）、资源管理、服务编排与管理。通过对不同服务类型（如eMBB、URLLC、mMTC）所需的网络切片特性进行分析，展示网络切片如何实现网络的灵活性、效率和智能化，满足多样化的业务需求。 第六章：边缘计算（Edge Computing）：将智能推向网络边缘，赋能实时应用 为应对5G所带来的海量数据处理和低时延应用的需求，边缘计算应运而生。本章将深入分析边缘计算的定义、优势以及与云计算的协同关系。我们将重点介绍边缘计算在5G网络中的部署模式、架构设计以及关键技术，例如移动边缘计算（MEC）平台的设计、资源调度与卸载策略。通过对边缘计算如何支撑实时数据分析、本地智能决策以及低时延业务（如自动驾驶、工业自动化）的实现进行阐述，揭示边缘计算在构建万物互联智能世界中的重要作用。 第七章：AI与5G的融合：打造更智能、更高效的网络 人工智能（AI）与5G网络的深度融合是驱动未来智能化的关键。本章将探讨AI技术如何在5G网络的各个层面发挥作用，包括网络设计、资源优化、故障预测与诊断、安全保障等方面。我们将分析AI在网络切片管理、用户行为预测、流量优化、能耗管理等方面的具体应用。通过对机器学习、深度学习等AI算法在5G网络中的应用案例进行介绍，展示AI如何提升5G网络的智能化水平，实现更精细化的管理和更优化的性能。 第二部分：5G的应用场景与社会价值 第八章：增强移动宽带（eMBB）：开启沉浸式体验的新纪元 增强移动宽带（eMBB）是5G的三大应用场景之一，它专注于提供超高速率和超大容量的数据传输能力。本章将详细介绍eMBB如何通过5G技术实现，并重点探讨其对消费级应用的影响，包括超高清视频（4K/8K）流媒体、云游戏、VR/AR体验的飞跃式提升，以及如何重塑我们的娱乐、社交和信息获取方式。我们将分析eMBB如何为远程办公、在线教育等场景提供更流畅、更高效的体验。 第九章：超可靠低时延通信（URLLC）：驱动关键任务应用的安全与效率 超可靠低时延通信（URLLC）是5G的另一重要应用场景，其核心在于提供极低的端到端时延和极高的可靠性。本章将深入分析URLLC技术要求以及其在工业自动化、智能制造、远程手术、自动驾驶等关键任务场景中的应用。我们将探讨URLLC如何保障这些对时延和可靠性要求极高的应用能够安全、高效地运行，并分析其对提升生产效率、改善公共安全以及推动产业升级的巨大潜力。 第十章：海量机器类通信（mMTC）：连接万物，构建智能互联的未来 海量机器类通信（mMTC）是5G所支持的第三大应用场景，旨在实现亿万级设备的连接。本章将聚焦mMTC在物联网领域的广泛应用，包括智能家居、智慧城市、智慧农业、环境监测等。我们将分析mMTC如何通过5G网络实现大规模、低功耗的设备连接，并探讨其如何为数据采集、远程监控和智能控制提供基础。通过具体的应用案例，展现mMTC如何加速物联网的普及，构建一个更加智能、互联的社会。 第十一章：5G赋能垂直行业：数字化转型的加速器 本章将以更宏观的视角，深入探讨5G技术如何成为各行各业数字化转型的关键赋能者。我们将选取智能制造、智慧交通、智慧医疗、智慧能源等代表性行业，详细分析5G在这些领域内的具体应用场景和价值。例如，在智能制造领域，5G如何支持柔性生产、设备互联和实时监控；在智慧交通领域，5G如何为车联网、自动驾驶提供网络支撑；在智慧医疗领域，5G如何推动远程诊断、智慧医院的发展。我们将通过丰富的案例和深入的分析，展示5G如何驱动产业升级，创造新的经济增长点。 第三部分：5G的挑战、展望与未来 第十二章：5G网络部署的挑战与策略 虽然5G技术前景广阔，但在实际部署过程中仍面临诸多挑战。本章将深入探讨5G网络部署面临的技术、成本、频谱、安全等方面的挑战，例如毫米波覆盖受限、基站密度增加、功耗管理、网络安全防护等。我们将分析当前主要的部署策略，包括NSA（非独立组网）和SA（独立组网）的优劣势，以及不同频段的协同使用。同时，也将探讨如何克服这些挑战，为5G网络的规模化部署提供可行性建议。 第十三章：5G安全与隐私的考量 随着5G网络连接的设备数量急剧增加，数据量也呈爆炸式增长，网络安全与隐私保护问题变得尤为重要。本章将深入分析5G网络在安全和隐私方面可能面临的新风险和挑战，例如海量物联网设备的安全性、切片安全、数据泄露以及新的攻击模式。我们将探讨5G标准在安全设计上的改进，以及如何通过加密技术、身份认证、访问控制、隐私保护机制等来应对这些挑战。 第十四章：展望未来：6G与更广阔的连接愿景 本章将着眼于未来，展望下一代移动通信技术——6G的发展趋势和可能的技术方向。我们将探讨6G有望在哪些方面实现突破，例如更高频段的应用（太赫兹）、更强的AI集成、更深度的天地一体化连接、更精密的传感能力等。同时，也将分析6G可能带来的更具颠覆性的应用场景，例如全息通信、触觉互联网等。本书将以此为结尾，勾勒出未来通信技术的发展蓝图，强调持续的技术创新和应用探索对于构建更加智能、互联和可持续的社会的重要性。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的深度和广度确实令人惊叹，它仿佛是一把钥匙，开启了通往未来通信技术核心的神秘大门。作者对技术原理的剖析细致入微，从宏观的系统架构到微观的信号处理，每一个环节都阐述得清晰有力。我尤其欣赏其中对于物理层创新点的那部分讲解，那些复杂的数学模型和晦涩的理论概念，被赋予了生动的比喻和直观的图示，使得即便是初次接触该领域的读者也能迅速抓住精髓。书中对不同多址接入技术在5G场景下的适应性与瓶颈分析，更是体现了作者深厚的工程实践经验，而非仅仅停留在理论的空中楼阁。阅读过程中，我能真切感受到作者试图构建的不仅仅是一本技术手册，更是一部能够引导工程师和研究人员进行前沿探索的指南。它对于频谱效率提升的各种新颖思路，如波束赋形、大规模MIMO的优化调度策略，都进行了深入的探讨和前瞻性的展望，让我对未来网络的性能极限有了更清晰的认识和更具建设性的思考方向。这本书无疑是当前5G技术研究领域中一本不可多得的权威参考资料，其知识的密度和前瞻性值得反复研读。

评分☆☆☆☆☆

这本书展现了一种超越时代限制的洞察力。它没有仅仅停留在对当前已商用或即将商用的5G标准特性的描述上，而是将大量的篇幅投入到对下一代无线通信演进路径的预测与技术储备上，例如对太赫兹通信潜力的初步探讨，以及更灵活的频谱共享机制的研究。这种“面向未来”的视角，使得本书的生命周期被极大地延长。我特别喜欢其中关于网络资源智能调度的部分，它引入了人工智能和机器学习的理念来优化资源分配，这不仅仅是技术的叠加，更是一种范式的转变。作者以一种非常务实的态度，分析了将AI引入无线网络所面临的工程挑战，例如数据采集的难度和模型实时训练的延迟问题。这种对技术落地障碍的坦诚讨论，比空泛的乐观描绘要宝贵得多，因为它为我们指明了未来研发的真正难点所在。总而言之，这是一本兼具深度、广度、前瞻性和实操价值的杰出作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的架构设计堪称一流，它遵循了一种由浅入深、层层递进的逻辑链条。起始部分对前代技术（如4G LTE）的不足做了精炼的回顾，从而自然地引出了5G技术必须解决的核心挑战，这种铺垫非常到位，极大地增强了后续内容的代入感。最让我眼前一亮的，是它对安全性和可靠性保障机制的论述。在高速率、低延迟的网络环境下，安全威胁的复杂性也呈指数级增长，书中对物理层安全（如干扰抑制）和网络层安全（如身份认证与密钥管理）的综合探讨，显示了作者对整个通信安全生态的深刻理解。此外，不同章节之间的衔接非常流畅，每一个技术模块的介绍都似乎在为下一个更复杂的模块做着必要的知识准备，使得读者可以心无旁骛地沉浸其中，不必为理解的断裂而感到挫败。这种精心打磨过的阅读体验，使得学习过程本身成为一种享受，而非负担。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的篇幅相当可观，但每一页的价值都得到了充分体现，绝对称得上是重量级的学术成果。作者在阐述核心技术时，往往会引用大量的最新研究论文作为支撑，构建起一个强大的学术引用网络，这对于希望进一步深挖特定子领域的研究生或博士生来说，简直是黄金矿藏。特别值得称赞的是，它对新型天线技术——比如毫米波频段下的波束控制与跟踪算法——的详尽描述，这部分内容极具前瞻性，并深入探讨了这些技术在城市峡谷环境下的实际性能衰减模型。书中对这些前沿领域处理的细致程度，远超同类书籍的一般介绍性论述，更接近于一份高水平的综述报告。虽然某些数学推导的复杂度要求读者具备扎实的通信理论基础，但作者提供的注释和解释，总能及时地拉回那些即将迷失的读者，展现出一种对广大技术群体负责任的态度。

评分☆☆☆☆☆

读完这本有关现代高速无线通信的书籍，我最大的感受是它在构建理论与实际应用之间的桥梁方面做得极其出色。它没有陷入对已有标准的简单罗列和重复，而是着重于解析“为什么”和“如何实现”这些关键问题。例如，在探讨新型编码和调制方案时，作者不仅仅介绍了它们的基本原理，更通过大量的实验数据和仿真结果，对比了它们在不同信道环境下的性能表现，这种实证精神令人信服。其中关于网络切片和边缘计算融合的章节，更是紧扣当前产业界的热点与痛点，提出了许多富有洞察力的解决方案雏形。文字风格上，它保持了一种严谨而又不失温度的叙述方式，避免了纯粹教科书的刻板，让技术讨论变得更具可读性。对于从事系统集成或设备开发的工程师来说，书中对接口协议和关键算法实现的深入剖析，提供了宝贵的实战参考价值，让人在面对复杂问题时，能迅速定位到技术栈的薄弱环节并加以攻克。可以说，它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题的思维训练。