6G移動通信系統(tǒng) 理論與技術(shù)

第 1章　移動通信系統(tǒng)演進 001
1．1　第五代移動通信系統(tǒng)概述　003
1．1．1　5G性能需求與目標(biāo)　006
1．1．2　5G體系架構(gòu)　008
1．1．3　5G關(guān)鍵技術(shù)　009
1．2　5G演進與愿景　013
1．2．1　全息通信　015
1．2．2　數(shù)字孿生及應(yīng)用　016
1．2．3　智慧城市及應(yīng)用　017
1．2．4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能工廠　018
1．2．5　智賦農(nóng)業(yè)　019
1．2．6　超能交通與一體化控制　020
1．2．7　應(yīng)急通信和無人區(qū)探測　021
1．3　6G性能需求和頻譜規(guī)劃　022
1．3．1　6G多極致性能需求　023
1．3．2　6G技術(shù)特征　025
1．3．3　6G頻譜規(guī)劃　026
｜　1．4 6G體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)　028
1．4．1　AI驅(qū)動的空天地海一體化按需網(wǎng)絡(luò)　029
1．4．2　物理層關(guān)鍵技術(shù)　031
1．4．3　邊緣計算和霧計算　040
1．4．4　通信 感知 計算一體化　042
1．4．5　內(nèi)生安全　045
參考文獻(xiàn)　046
第　2章 毫米波通信技術(shù)　049
2．1　無線頻譜　050
2．1．1　電磁波譜排列　051
2．1．2　毫米波頻譜　053
2．1．3　毫米波通信優(yōu)勢　053
2．1．4　小結(jié)　054
2．2　毫米波通信特性　055
2．2．1　毫米波傳播特性　055
2．2．2　毫米波信道特性　058
2．2．3　小結(jié)　065
2．3　毫米波通信關(guān)鍵技術(shù)　066
2．3．1　毫米波大規(guī)模MIMO　066
2．3．2　毫米波混合波束賦形　071
2．3．3　毫米波信道估計技術(shù)　077
2．3．4　毫米波通信器件　081
2．3．5　其他關(guān)鍵技術(shù)　085
2．3．6　小結(jié)　086
2．4　毫米波通信組網(wǎng)　086
2．4．1　毫米波陸地通信　086
2．4．2　毫米波衛(wèi)星通信　089
2．4．3　小結(jié)　091
2．5　毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　091
2．5．1　IEEE毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　091
2．5．2　3GPP毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　093
2．5．3　ITU毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　093
2．5．4　小結(jié)　095
參考文獻(xiàn)　095
第3章　6G太赫茲與可見光通信　099
3．1　太赫茲與可見光通信概述　101
3．1．1　太赫茲與可見光通信原理　101
3．1．2　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀　103
3．1．3　小結(jié)　108
3．2　太赫茲與可見光通信信道特性　109
3．2．1　太赫茲信道建?！?09
3．2．2　可見光信道建?！?10
3．2．3　太赫茲與可見光通信關(guān)鍵技術(shù)　113
3．2．4　小結(jié)　129
3．3　太赫茲與可見光通信組網(wǎng)　130
3．3．1　太赫茲組網(wǎng)及其應(yīng)用　131
3．3．2　可見光組網(wǎng)及演示平臺　133
3．3．3　小結(jié)　140
3．4　太赫茲與可見光通信發(fā)展趨勢　141
3．4．1　太赫茲通信發(fā)展趨勢　141
3．4．2　可見光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢　143
3．4．3　小結(jié)　144
3．5　太赫茲與可見光通信標(biāo)準(zhǔn)化　145
3．5．1　太赫茲通信標(biāo)準(zhǔn)化　145
3．5．2　可見光通信標(biāo)準(zhǔn)化　147
3．5．3　小結(jié)　151
參考文獻(xiàn)　151
第4章　6G多址接入與編碼技術(shù)　155
4．1　非正交多址接入　157
4．1．1　功率域NOMA　158
4．1．2　稀疏碼分多址SCMA　162
4．1．3　圖樣分割多址PDMA　167
4．1．4　多用戶共享接入MUSA　172
4．1．5　小結(jié)　176
4．2　極化編譯碼　176
4．2．1　基礎(chǔ)知識　177
4．2．2　信道極化　180
4．2．3　極化信道可靠性排序　187
4．2．4　極化碼編碼　189
4．2．5　極化碼譯碼　192
4．2．6　小結(jié)　198
參考文獻(xiàn)　198
第5章　6G隨機接入與大規(guī)模天線　203
5．1　免授權(quán)隨機接入　205
5．1．1　隨機接入原理　205
5．1．2　免調(diào)度隨機接入　214
5．1．3　關(guān)鍵技術(shù)　216
5．1．4　小結(jié)　220
5．2　超大規(guī)模MIMO　221
5．2．1　技術(shù)原理　222
5．2．2　小規(guī)模MIMO　227
5．2．3　超大規(guī)模MIMO　234
5．2．4　小結(jié)　241
5．3　信道估計與檢測　242
5．3．1　無線信道概述　242
5．3．2　OFDM原理　246
5．3．3　導(dǎo)頻圖樣設(shè)計　249
5．3．4　基于導(dǎo)頻的信道估計方法　252
5．3．5　插值方法　255
5．3．6　基于機器學(xué)習(xí)算法的信道估計　258
5．3．7　小結(jié)　260
參考文獻(xiàn)　260
第6章　6G無線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)　267
6．1　6G空天地海一體化組網(wǎng)　270
6．1．1　標(biāo)準(zhǔn)進展　272
6．1．2　結(jié)構(gòu)組成　273
6．1．3　移動性關(guān)鍵技術(shù)　275
6．1．4　協(xié)同覆蓋關(guān)鍵技術(shù)　278
6．2　6G空間信息網(wǎng)絡(luò)　279
6．2．1　衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展　281
6．2．2　空間信息網(wǎng)絡(luò)功能與特征　288
6．2．3　空間信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)　290
6．2．4　空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn)　293
6．2．5　空間信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)　294
6．2．6　空間信息網(wǎng)絡(luò)核心問題　295
6．3　空中無人機組網(wǎng)　296
6．3．1　無人機通信與自組網(wǎng)　298
6．3．2　無人機輔助的無線組網(wǎng)　301
6．3．3　無人機無線組網(wǎng)的應(yīng)用　306
6．3．4　無人機網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及切換性能　310
6．4　浮空平臺區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)　323
6．4．1　浮空平臺分類　324
6．4．2　浮空平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　326
6．4．3　浮空平臺空間段鏈路　328
6．4．4　浮空平臺關(guān)鍵技術(shù)　329
6．5　海洋無線組網(wǎng)　329
6．5．1　海洋無線通信組成　331
6．5．2　海洋無線通信技術(shù)　334
6．6　無線接入網(wǎng)切片　338
6．6．1　6G無線網(wǎng)絡(luò)切片體系結(jié)構(gòu)　339
6．6．2　關(guān)鍵組成元素　342
參考文獻(xiàn)　346
第7章　6G霧無線網(wǎng)絡(luò)　349
7．1　霧計算與霧網(wǎng)絡(luò)　352
7．1．1　霧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　353
7．1．2　霧計算和邊緣計算　355
7．1．3　小結(jié)　356
7．2　霧無線接入網(wǎng)　356
7．2．1　架構(gòu)　357
7．2．2　關(guān)鍵技術(shù)　358
7．2．3　挑戰(zhàn)　362
7．2．4　小結(jié)　363
7．3　NOMA和F-RAN　363
7．3．1　NOMA的主要特征　363
7．3．2　基于NOMA的F-RAN體系架構(gòu)　365
7．3．3　關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)　366
7．3．4　小結(jié)　369
7．4　F-RAN的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)　369
7．4．1　基礎(chǔ)理論　369
7．4．2　F-RAN理論與技術(shù)　372
7．4．3　未來展望　375
7．5　F-RAN資源調(diào)配　376
7．5．1　系統(tǒng)模型　377
7．5．2　問題建模和求解方法　381
7．5．3　性能仿真驗證　390
7．6　F-RAN垂直行業(yè)應(yīng)用　395
7．6．1　F-RAN在不同移動業(yè)務(wù)中的應(yīng)用　395
7．6．2　F-RAN在垂直行業(yè)中的應(yīng)用　397
7．6．3　小結(jié)　400
參考文獻(xiàn)　400
第8章　6G智慧無線通信　403
8．1　人工智能基本原理　404
8．1．1　認(rèn)知人工智能　405
8．1．2　機器學(xué)習(xí)　405
8．1．3　深度學(xué)習(xí)　405
8．1．4　常見的人工智能學(xué)習(xí)方法　406
8．1．5　小結(jié)　414
8．2　人工智能在物理層中的應(yīng)用　415
8．2．1　基于模型驅(qū)動深度學(xué)習(xí)的多輸入多輸出檢測　416
8．2．2　基于深度學(xué)習(xí)的信道狀態(tài)信息反饋與重建　417
8．2．3　基于深度學(xué)習(xí)的自動調(diào)節(jié)識別　419
8．2．4　小結(jié)　420
8．3　人工智能在資源調(diào)配中的應(yīng)用　420
8．3．1　基于資源塊Q-Learning的物聯(lián)網(wǎng)資源調(diào)配　420
8．3．2　基于深度學(xué)習(xí)的分布式天線系統(tǒng)中的功率分配方法　422
8．3．3　小結(jié)　426
8．4　人工智能在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用　426
8．4．1　實時智能邊緣　427
8．4．2　智能無線通信　429
8．4．3　分布式/集中式AI網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　429
8．4．4　小結(jié)　430
8．5　人工智能在網(wǎng)絡(luò)管理中的應(yīng)用　431
8．5．1　故障管理（根因分析）　432
8．5．2　網(wǎng)絡(luò)運行（基于AI的能量優(yōu)化）　433
8．5．3　網(wǎng)絡(luò)運行（調(diào)度）　433
8．5．4　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃　434
8．5．5　小結(jié)　435
8．6　人工智能在業(yè)務(wù)層面的應(yīng)用　435
8．6．1　流量管理　435
8．6．2　業(yè)務(wù)推送　438
8．6．3　小結(jié)　439
8．7　AI驅(qū)動的霧無線網(wǎng)絡(luò)　440
8．7．1　AI-FRAN組網(wǎng)基本原理　441
8．7．2　AI-FRAN的性能分析　444
8．7．3　AI-FRAN關(guān)鍵技術(shù)　444
8．7．4　未來挑戰(zhàn)　446
參考文獻(xiàn)　447
第9章　6G智簡無線網(wǎng)絡(luò)　453
9．1　智簡無線網(wǎng)絡(luò)功能組成　455
9．1．1　廣域無縫通信　456
9．1．2　巨容量高保真通信　457
9．1．3　超可靠低時延通信　458
9．1．4　巨連接極低功耗機器類通信　459
9．2　意圖驅(qū)動的智簡無線網(wǎng)絡(luò)　460
9．2．1　意圖驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　462
9．2．2　意圖驅(qū)動的AI組成　464
9．3　智簡無線網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)　466
9．3．1　智簡無線網(wǎng)絡(luò)信息理論　467
9．3．2　AI使能的無線傳輸技術(shù)　469
9．3．3　云邊協(xié)同的霧無線組網(wǎng)技術(shù)　470
9．3．4　多維資源智能調(diào)配技術(shù)　472
9．3．5　AI使能的移動性管理技術(shù)　473
9．4　智簡6G應(yīng)用展望　474
9．4．1　無人機應(yīng)急通信　474
9．4．2　海洋通信　475
9．4．3　全息高清視頻通信　475
9．4．4　VR/AR演進　476
9．4．5　工廠內(nèi)智能通信　476
9．4．6　增強型車聯(lián)網(wǎng)　476
參考文獻(xiàn)　477
第　10章 6G內(nèi)生安全與區(qū)塊鏈　479
10．1　6G內(nèi)生安全　481
10．1．1　面向無線網(wǎng)絡(luò)切片的身份認(rèn)證　482
10．1．2　面向無線網(wǎng)絡(luò)切片的安全增強　483
10．1．3　面向無線網(wǎng)絡(luò)切片的安全監(jiān)控　485
10．2　區(qū)塊鏈概述　485
10．2．1　區(qū)塊鏈架構(gòu)模型　486
10．2．2　區(qū)塊鏈特征　487
10．2．3　交易和區(qū)塊　488
10．2．4　準(zhǔn)入機制　490
10．2．5　共識機制　491
10．2．6　區(qū)塊激勵　491
10．2．7　智能合約　492
10．2．8　密碼學(xué)　493
10．2．9　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　494
10．3　6G區(qū)塊鏈　495
10．3．1　6G霧計算中的區(qū)塊鏈　496
10．3．2　6G智能網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)塊鏈　499
10．3．3　基于區(qū)塊鏈技術(shù)的頻譜共享　500
10．3．4　區(qū)塊鏈?zhǔn)鼓艿木W(wǎng)絡(luò)切片　501
10．3．5　區(qū)塊鏈?zhǔn)鼓艿慕K端直通　503
10．4　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用　503
10．4．1　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用總體現(xiàn)狀　504
10．4．2　區(qū)塊鏈重點領(lǐng)域行業(yè)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀　505
10．4．3　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用面臨的問題　507
10．5　6G區(qū)塊鏈共識算法的開銷分析　509
10．5．1　網(wǎng)絡(luò)模型以及共識流程　509
10．5．2　共識開銷分析　512
10．5．3　仿真與性能分析　519
參考文獻(xiàn)　524
名詞索引　527