5G 移動通信空口新技術(shù)

目 錄
第1章 移動通信概述 1
1.1 移動通信系統(tǒng)概況 1
1.2 移動通信發(fā)展史 2
1.2.1 移動通信的早期歷史 2
1.2.2 移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化 3
1.2.3 移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程 4
1.3 無線信道建模 9
1.3.1 電磁波的傳播機制 9
1.3.2 大尺度衰落 10
1.3.3 小尺度衰落 10
1.3.4 中繼信道 11
1.3.5 常見信道模型 12
1.3.6 基本傳輸場景 13
1.4 移動通信相關(guān)技術(shù) 14
1.4.1 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 14
1.4.2 多址接入 17
1.4.3 調(diào)制技術(shù) 19
1.4.4 抗衰落技術(shù) 21
1.5 第五代移動通信（5G）系統(tǒng) 25
1.5.1 5G總體愿景 25
1.5.2 需求與挑戰(zhàn) 26
1.5.3 5G關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI） 31
1.6 未來移動通信 33
第2章 新型編碼調(diào)制 35
2.1 熵與信道容量 36
2.1.1 熵 36
2.1.2 信道容量 37
2.1.3 信道編碼 39
2.1.4 線性分組碼 40
2.2 信道編碼：LDPC碼 41
2.2.1 LDPC碼定義 41
2.2.2 校驗矩陣構(gòu)造 42
2.2.3 LDPC碼編碼 44
2.2.4 LDPC碼譯碼 46
2.3 信道編碼：Polar碼 53
2.3.1 信道合并 54
2.3.2 信道分離 56
2.3.3 信道極化 56
2.3.4 Polar碼編碼 58
2.3.5 Polar碼譯碼 58
參考文獻(xiàn) 59
第3章 5G新波形 61
3.1 概述 61
3.2 OFDM技術(shù)基礎(chǔ) 62
3.3 FBMC 66
3.3.1 濾波器組實現(xiàn) 66
3.3.2 原型濾波器設(shè)計 67
3.3.3 偏移調(diào)制 70
3.4 UFMC 71
3.4.1 UFMC系統(tǒng)發(fā)射機 71
3.4.2 UFMC系統(tǒng)接收機 72
3.5 GFDM 73
3.5.1 GFDM基本原理及系統(tǒng)實現(xiàn) 74
3.5.2 GFDM系統(tǒng)發(fā)射機 75
3.5.3 GFDM系統(tǒng)接收機 77
3.6 性能仿真和分析 78
3.6.1 技術(shù)特點 78
3.6.2 計算復(fù)雜度 78
3.6.3 與OFDM技術(shù)的比較 79
第4章 非正交多址接入 87
4.1 OMA與NOMA概述 88
4.2 功率域NOMA 92
4.2.1 基于SIC接收機的標(biāo)準(zhǔn)功率域NOMA 93
4.2.2 基于MIMO技術(shù)的功率域NOMA 97
4.2.3 多用戶協(xié)作的功率域NOMA 98
4.2.4 多點協(xié)作的功率域NOMA 99
4.3 碼域NOMA 100
4.3.1 基于LDS的CDMA系統(tǒng) 101
4.3.2 基于LDS的OFDM系統(tǒng) 106
4.3.3 稀疏碼多址接入 107
4.4 未來NOMA的關(guān)鍵問題 109
4.4.1 系統(tǒng)性能的理論分析 109
4.4.2 擴頻序列或碼本設(shè)計 109
4.4.3 接收機設(shè)計 110
4.4.4 信道估計 110
4.4.5 免授權(quán)NOMA 110
參考文獻(xiàn) 111
第5章 同頻全雙工技術(shù) 113
5.1　同頻全雙工技術(shù)概要 114
5.1.1　自干擾消除技術(shù) 114
5.1.2　研究發(fā)展現(xiàn)狀 115
5.2　自干擾消除信號處理技術(shù) 116
5.2.1　自干擾模型 116
5.2.2　自干擾消除原理 121
5.2.3　自干擾消除算法 123
5.3 全雙工系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)實現(xiàn) 125
5.3.1 全雙工系統(tǒng)架構(gòu) 125
5.3.2　模擬抵消技術(shù) 128
5.3.3　高級數(shù)字抵消技術(shù) 130
參考文獻(xiàn) 133
第6章 大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù) 135
6.1 大規(guī)模MIMO技術(shù)簡介 135
6.2　大規(guī)模MIMO技術(shù)基本原理 138
6.2.1　點對點MIMO 138
6.2.2 MU-MIMO 140
6.3　大規(guī)模MIMO技術(shù)中預(yù)編碼方法 143
6.3.1　ZF預(yù)編碼 143
6.3.2　MMSE預(yù)編碼 144
6.3.3　其他預(yù)編碼方法 145
6.4　大規(guī)模MIMO技術(shù)中多用戶信號檢測方案 146
6.4.1　ZF多用戶信號檢測器 147
6.4.2　MMSE多用戶信號檢測器 147
6.4.3　下行多用戶多天線信號檢測方案 149
6.4.4　其他多用戶信號檢測器 152
6.5　大規(guī)模MIMO技術(shù)中的信道估計 154
6.5.1　TDD與FDD信道估計差異 154
6.5.2　基于正交導(dǎo)頻信道估計的瓶頸與導(dǎo)頻污染 155
6.5.3　基于壓縮感知的信道估計方案 159
6.5.4　其他信道估計方案進(jìn)展 160
6.6　總結(jié)和展望 162
參考文獻(xiàn) 163
第7章 毫米波多天線技術(shù) 168
7.1　背景介紹 168
7.2　毫米波多天線收/發(fā)機結(jié)構(gòu) 172
7.2.1　RF模擬波束賦形架構(gòu) 173
7.2.2　混合模—數(shù)波束賦形架構(gòu) 174
7.3　毫米波通信中的波束賦形技術(shù) 178
7.3.1　模擬波束賦形設(shè)計 178
7.3.2　混合波束賦形設(shè)計 181
7.4　毫米波通信中的信道估計技術(shù) 186
7.4.1 基于壓縮感知的窄帶信道估計 186
7.4.2 基于壓縮感知的寬帶信道估計 191
7.5　其他技術(shù)簡介 194
7.6　總結(jié) 196
7.7　參考文獻(xiàn) 196
第8章 頻譜共享技術(shù) 201
8.1 頻譜共享技術(shù)背景 202
8.1.1 技術(shù)背景 202
8.1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀與面臨挑戰(zhàn) 205
8.2 動態(tài)頻譜接入技術(shù) 209
8.2.1 頻譜接入模型 209
8.2.2 動態(tài)頻譜接入架構(gòu) 212
8.2.3 頻譜感知 215
8.3 認(rèn)知無線電技術(shù) 218
8.3.1 軟件定義無線電 218
8.3.2 認(rèn)知無線電架構(gòu)與功能 220
8.3.3 認(rèn)知無線電的應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn) 222
8.4 本章小結(jié) 225
參考文獻(xiàn) 226
第9章 超密集組網(wǎng) 228
9.1 面向5G的超密集組網(wǎng)概述 228
9.1.1 技術(shù)背景與研究現(xiàn)狀 228
9.1.2 5G場景需求下的超密集組網(wǎng) 230
9.2 超密集組網(wǎng)技術(shù)特性與面臨的挑戰(zhàn) 233
9.2.1 超密集組網(wǎng)概念 233
9.2.2 超密集組網(wǎng)技術(shù)特性 234
9.2.3 超密集組網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn) 235
9.3 超密集組網(wǎng)架構(gòu) 238
9.3.1 超密集組網(wǎng)架構(gòu)發(fā)展趨勢 238
9.3.2 架構(gòu)與功能實體 239
9.3.3 技術(shù)發(fā)展方向 240
9.4 超密集組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 242
9.4.1 AP群組技術(shù) 242
9.4.2 智能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)技術(shù) 248
9.4.3 高級干擾管理技術(shù) 253
9.5 本章小結(jié) 257
參考文獻(xiàn) 258
第10章 終端到終端（D2D）通信 260
10.1 D2D通信概述 260
10.1.1 研究背景及現(xiàn)狀 260
10.1.2 D2D通信關(guān)鍵技術(shù) 262
10.1.3 D2D通信研究面臨的挑戰(zhàn) 265
10.2 D2D通信襯底蜂窩網(wǎng)絡(luò) 265
10.2.1 基于D2D襯底的蜂窩網(wǎng)絡(luò)概念 265
10.2.2 LTE-A網(wǎng)絡(luò)與D2D通信架構(gòu) 266
10.2.3 D2D襯底的LTE/LTE-A網(wǎng)絡(luò)研究 269
10.3 D2D通信干擾協(xié)調(diào)管理 272
10.3.1 干擾分析與防止 272
10.3.2 功率控制 273
10.4 D2D資源管理 278
10.4.1 資源管理模型 278
10.4.2 基于博弈論的資源分配 283
10.5 D2D通信的應(yīng)用 287
10.5.1 車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 287
10.5.2 移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 288
10.5.3 M2M通信應(yīng)用 289
10.6 本章小結(jié) 289
參考文獻(xiàn) 290
第11章 5G應(yīng)用場景 293
11.1 5G應(yīng)用場景概述 293
11.2 增強型移動寬帶 296
11.2.1 具體應(yīng)用場景 296
11.2.2 關(guān)鍵技術(shù) 298
11.2.3 典型場景布局 299
11.3 超可靠和低時延通信 303
11.3.1 具體應(yīng)用場景 303
11.3.2 關(guān)鍵技術(shù) 305
11.3.3 典型場景布局 307
11.4 大規(guī)模機器類型通信 308
11.4.1 具體應(yīng)用場景 308
11.4.2 關(guān)鍵技術(shù) 309
11.4.3 典型場景布局 314
參考文獻(xiàn) 315
附錄A ZF/MMSE預(yù)編碼器MATLAB仿真程序 317
附錄B ZF/MMSE多用戶信號檢測器MATLAB仿真程序 319
附錄C BD ZF/MMSE多用戶信號檢測器MATLAB仿真程序 321
附錄D 符號說明 324