《5G网络的机遇：研究和发展前景＝OPPORTUNITIES IN 5G NETWORKS:A RESEARCH AND DEVELOPMENT PERSPECTIVE》求取 ⇩

第一部分5G网络的基础知识3

第1章5G的基础3

1.1历史简介4

1.2引言6

1.35G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

1.45G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

3.2LTE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

3.55G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

3.65G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

4.3.13GPP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61

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

5.1.3UMTS和LTE系统性能瓶颈64

5.25G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

7.1MIMO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

7.3.5MIMO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

8.1.1SON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

8.4.15G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

9.5.1PON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

11.2.1D-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

11.4.2M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233

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

13.15G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

13.2GFDM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

13.3GFDM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

13.4.3GFDM的预编码294

13.5GFDM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

13.6LTE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

14.35G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

14.55G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345

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

16.5UAB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

16.6.1MIMO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

17.4.260 GHz毫米波信道的IEEE 802.11 ad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

19.2mmWave 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

19.3mmWave系统的调度和中继选择417

19.3.1调度418

19.3.2 IEEE 802.11 ad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

20.2MAC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

20.5MAC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