第一部分 5G网络的基础知识

第1章 5G的基础

1.1历史简介

1.2引言

1.3 5G概念

1.3.1开放式的无线架构

1.3.2网络层

1.3.3开放传输协议

1.3.4应用层

1.4 5G颠覆性技术

1.4.1以设备为中心的架构

1.4.2毫米波

1.4.3大规模MIMO

1.4.4智能设备

1.4.5支持机器间（M2M）通信

第2章 5G概述：关键技术

2.1为什么是5G

2.2什么是5G

2.3 5G的应用

2.4 5G的技术规范

2.5面临的挑战

2.6 5G网络的关键技术

2.7小结

第3章 从4G到5G

3.1引言

3.2 LTE概述

3.2.1 LTE网络

3.2.2 LTE帧结构

3.2.3 eNB、S-GW以及MME池

3.2.4协议栈

3.2.5首次注册

3.2.6基于X2的无S-GW重选的切换

3.2.7基于X2的S-GW重选的切换

3.2.8基于S1接口的切换

3.2.9代理移动互联网协议——LTE

3.3 LTE-A概况

3.4 5G时代的黎明

3.5 5G服务愿景

3.5.1物联网

3.5.2身临其境的多媒体体验

3.5.3万物上云

3.5.4直观的远程访问

3.6 5G的需求

3.6.1单元边缘数据速率

3.6.2时延

3.6.3实时在线用户

3.6.4成本效率

3.6.5移动性

3.6.6蜂窝频谱效率

3.7 5G关键技术

3.8小结

第4章 5G空口技术面临的挑战和问题

4.1引言

4.2回传/前传对5G的影响

4.3部署场景和各自的挑战

4.3.1 3GPP发布的微蜂窝部署的基本场景

4.3.2参考场景1：多层基础网络的干扰管理技术——C-RAN

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

4.4小结

第二部分 5G网络的设计

第5章 5G RAN规划的指导原则

5.1蜂窝概念/蜂窝网络简史

5.1.1从全向天线到6扇区基站

5.1.2宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝

5.1.3 UMTS和LTE系统性能瓶颈

5.2 5G沙盘

5.2.1增加1000倍容量的定义

5.2.2室外vs室内业务

5.2.3主要服务配置层

5.3候选的5G蜂窝技术和关键技术

5.3.1扇区高阶化

5.3.2垂直扇区化

5.3.3传统部署方案的演进

5.3.4微蜂窝/超密集组网

5.3.5分布式天线系统/动态DAS

5.3.6大规模MIMO

5.3.7毫米波通信

5.4 “5G/6G？”的非蜂窝方式

5.4.1蜂窝vs非蜂窝

5.4.2 SPMA的创新性概念

第6章 5G网络的服务质量

6.1移动网络的QoS管理模型演进

6.2 5G网络的关键因子——QoS

6.3 5G网络的业务和业务量

6.4 QoS参数

6.5 5G网络的质量要求

6.6小结

第7章 5G大规模天线

7.1 MIMO基础

7.1.1 MIMO技术及其理论依据

7.1.2多天线传输模型

7.1.3多天线分集、复用和赋形的信道容量

7.1.4多用户MIMO

7.2天线

7.2.1大规模MIMO天线阵列

7.2.2超大型天线的问题

7.2.3大规模MIMO测试台

7.3波束赋形

7.3.1波束赋形概述

7.3.2波束赋形系统

7.3.3波束赋形的基本原则

7.3.4无线MIMO系统波束赋形技术的分类

7.3.5 MIMO波束赋形算法

第8章 5G异构网络中的自愈合

8.1 SON简介

8.1.1 SON架构

8.1.2 5G前的SON

8.1.3 5G中的SON

8.2自愈合

8.2.1故障来源

8.2.2小区中断检测

8.2.3小区中断补偿

8.3自愈合技术的发展

8.4案例研究：回传自愈合

8.4.1 5G网络中的回传要求

8.4.2 5G网络回传自愈合架构建议

8.4.3新的自愈合方法

8.5小结

第9章 5G光纤和无线技术的融合

9.1引言

9.2无线与有线宽带及基础设施融合的趋势与课题

9.3容量和时延约束

9.3.1容量

9.3.2时延

9.4前传架构和光纤技术

9.4.1前传架构

9.4.2光纤技术

9.5光载无线和PON系统共用光纤的兼容性问题

9.5.1 PON系统中的D-RoF传输

9.5.2用于D-RoF传输的移动前传调制解调器

9.6小结

9.7认证

第10章 基于MCC的异构网络的功率控制

10.1引言

10.2频谱感知：一种机器学习方法

10.2.1特性

10.2.2分类器

10.2.3分类调制编码

10.3认知无线网中的功率控制

10.3.1基于游戏理论的分布式技术

10.3.2其他分布式技术

10.3.3集中式技术

10.4使用分类调制和编码的功率控制

10.4.1目前技术水平

10.4.2系统模型

10.4.3分类调制编码反馈

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

10.4.5结论

10.5小结

第11章 关于5G蜂窝网络的能源效率——光谱效率折中

11.1 EE-SE平衡

11.2分布式MIMO系统

11.2.1 D-MIMO信道模型

11.2.2 D-MIMO的遍历容量探讨

11.2.3 D-MIMO系统容量的近似极限

11.2.4 D-MIMO功率模型

11.2.5 D-MIMO的EE-SE平衡公式

11.3 EE-SE平衡的近似闭合形式

11.4用例方案

11.4.1单无线接入单元情景

11.4.2 M个无线接入单元

11.4.3 M=2 RAU的D-MIMO系统

11.4.4 CFA的准确性：数值结果

11.5 D-MIMO EE-SE平衡下低SE的近似值

11.6 D-MIMO EE-SE平衡下高SE的近似值

11.7通过C-MIMO实现D-MIMO的EE增益

11.8小结

第三部分 5G物理层

第12章 5G的物理层技术

12.1新波形

12.1.1滤波器组多载波

12.1.2通用滤波多载波

12.1.3广义频分复用

12.2新调制

12.3非正交多址

12.3.1基本NOMA与SIC

12.3.2没有SIC的基本NOMA

12.4超奈奎斯特通信速度

12.5全双工无线电

第13章 GFDM：为5G物理层提供灵活性

13.1 5G场景和动机

13.1.1 Bitpipe通信

13.1.2物联网

13.1.3触觉互联网

13.1.4无线局域网

13.2 GFDM原理和性能

13.2.1 GFDM波形

13.2.2 GFDM的矩阵表示法

13.2.3连续干扰消除

13.2.4用Zak变换设计的接收滤波器

13.2.5低OOB排放的解决方案

13.2.6 GFDM符号差错率的性能分析

13.3 GFDM的偏移量QAM

13.3.1时域OQAM-GFDM

13.3.2频域OQAM-GFDM

13.4通过预编码提高灵活性

13.4.1每个子载波的GFDM处理

13.4.2每个子符号的GFDM处理

13.4.3 GFDM的预编码

13.5 GFDM的发射分集

13.5.1时间反转STC-GFDM

13.5.2广泛线性均衡器（WLE） STC-GFDM

13.6 LTE资源网格的GFDM参数化

13.6.1 LTE时频资源网格

13.6.2 LTE时频网格的GFDM参数化

13.6.3 GFDM和LTE信号的共存

13.7 GFDM作为各种波形的框架

13.8小结

第14章 5G微蜂窝系统的新型厘米波概念

14.1引言

14.2毫米波和厘米波的特点

14.3 5G厘米波蜂窝系统概述

14.3.1主要特征

14.3.2理想的5G帧结构

14.3.3 MIMO和支持的高级接收机

14.3.4动态TDD的支持

14.4动态TDD

14.4.1动态TDD的预期收益

14.4.2动态TDD的缺点

14.5 5G厘米波蜂窝系统中的秩自适应

14.5.1基于Taxation的秩自适应方案

14.5.2绩效评估

14.5.3秩自适应和动态TDD

14.6能量效率机制

14.7小结

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

15.1引言

15.2毫米波技术的标准化工作

15.3毫米波信道特性

15.4毫米波物理层技术

15.5毫米波通信设备

15.6毫米波室内接入网络架构

15.7小结

15.8未来的研究方向

第16章 基于毫米波技术的通信网络架构、模型和性能

16.1引言

16.2频谱

16.3波束跟踪

16.4具有变化角度的信道模型

16.5 UAB网络架构

16.5.1以负载为中心的回程

16.5.2多频传输架构

16.6系统级容量

16.6.1 MIMO预编码

16.6.2性能评估

第17章 毫米波无线电传播特性

17.1引言

17.2传播特性

17.2.1高方向性

17.2.2有限噪声无线系统

17.3传播模型和参数

17.3.1路径损耗模型

17.3.2毫米波特定衰减因子

17.4链路预算分析

17.4.1通过信噪比计算得到的香农信道容量

17.4.2 60 GHz毫米波信道的IEEE 802.11 ad基带计算

17.5小结

第18章 室外环境中毫米波的通信特性

18.1引言

18.2毫米波信道特性

18.2.1自由空间传播

18.2.2大尺度衰减

18.2.3小尺度衰减

18.2.4车辆环境中的毫米波特性

18.3毫米波传播模型

18.3.1基于几何的随机信道模型

18.3.2近距离自由空间参考路径损耗模型

18.3.3射线跟踪模拟

18.3.4组合方法

18.4小结

第19章 关于毫米波媒体访问控制的研究

19.1引言

19.2 mmWave MAC设计中的定向波束管理

19.2.1彻底/暴力算法搜索

19.2.2 IEEE标准中的两级光束训练

19.2.3交互式波束训练

19.2.4优先扇区搜索排序

19.3 mmWave系统的调度和中继选择

19.3.1调度

19.3.2 IEEE 802.11 ad中的中继选择

19.4视频流

19.4.1室内无压缩视频流

19.4.2室外实时视频流

19.5下一代无线蜂窝网络MAC

19.6小结

第20章 毫米波的MAC层设计

20.1引言

20.2 MAC层设计的主要挑战和方向

20.2.1方向性

20.2.2阻塞

20.2.3 MAC层中的CSMA问题

20.3空间复用

20.4毫米波通信中的MAC协议比较

20.4.1资源分配

20.4.2传输调度

20.4.3并发传输

20.4.4阻塞和方向性

20.4.5波束成形协议

20.5 MAC设计指南

20.6毫米波通信标准

20.6.1局域网

20.6.2个域网络

20.7未来的研究方向

20.8小结

参考文献