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| 內容簡介： |
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本书重点对5G无线系统的五大关键技术大规模天线、新型多址技术、新型波形、毫米波通信、轨道角动量复用进行了详细介绍，并对其性能进行对比分析，使读者对5G无线网络关键技术有更直接、更具体、更全面的认识。首先对5G网络进行简要介绍，让读者对5G系统的需求有个基本了解，然后对大规模天线、新型多址技术、新型波形技术、毫米波通信、轨道角动量复用技术进行了详细介绍，并对其性能进行了对比分析。
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| 關於作者： |
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赵绍刚：博士，2000年9月至2002年4月，研究生期间实验室与大唐合作从事WCDMA NodeB的研发；2005年7月至今，中国移动通信集团公司网络部。
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| 目錄：
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第1章 5G简介：无线网关键技术1
1.1为什么需要5G1
1.2什么是5G6
1.35G的应用8
1.45G标准化9
1.55G的挑战10
1.65G网络关键技术12
1.6.1大规模天线阵列（Massive MIMO）技术14
1.6.2新型多址技术15
1.6.3新型波形技术17
1.6.4全频谱接入：毫米波技术19
1.6.5基于轨道角度动量的传输技术20
1.7小结21
参考文献21
第2章 大规模天线阵列系统23
2.1大MIMO系统的优势24
2.2大维度下的信道硬化25
2.3技术挑战和解决方法28
2.3.1独立空间维度的有效性28
2.3.2大量天线和RF链路的放置29
2.3.3低复杂度的大MIMO信号处理30
2.3.4多小区操作32
参考文献33
第3章 大MIMO系统的编码与检测34
3.1空间复用35
3.2空时编码36
3.2.1空时分组码37
3.2.2高码率NO-STBC39
3.2.3基于循环可除代数（Cyclic Division Algebras，CDA）的
NO-STBC39
3.3空间调制41
3.3.1SM机制41
3.3.2SSK42
3.3.3GSM43
3.4大MIMO系统信号检测48
3.5系统模型51
3.6最优检测52
3.7线性检测53
3.7.1MF检测器53
3.7.2ZF检测器54
3.7.3MMSE检测器55
3.8干扰抵消56
3.8.1V-BLAST检测器56
3.9LR辅助的线性检测58
3.9.1LR辅助的检测58
3.9.2SA算法59
3.10球译码64
3.10.1算法65
参考文献69
第4章 大MIMO系统信道模型70
4.1分析信道模型71
4.1.1基于空间相关的信道模型71
4.1.2基于传播的信道模型75
4.2空间相关对大MIMO性能的影响79
4.2.1针孔效应81
4.2.2空间相关对局部搜索检测器性能的影响81
4.3信道模型标准化84
4.3.1IEEE 802.11 WiFi模型86
4.3.23GPP LTE模型87
4.4大MIMO系统测量活动89
4.4.11215MIMO室内测量89
4.4.21616MIMO都市室外测量90
4.4.33264室内测量91
4.4.41616室内测量91
4.4.51632室内测量91
4.4.62424和3636MIMO立方体92
4.4.7816室外到室内测量93
4.4.8128天线阵列的测量94
4.5紧凑天线阵列95
4.5.1PIFA96
4.5.2PIFA作为阵元的紧凑天线阵列98
4.5.3MIMO立方体98
参考文献100
第5章 非正交多用户叠加与共享多址技术101
5.1引言101
5.2非正交多用户多址技术的基本原理和特征102
5.2.1非正交多用户叠加改善频谱效率102
5.2.2非正交多用户多址技术支持大连接105
5.3下行非正交多用户传输107
5.3.1无Gray映射的直接叠加107
5.3.2具有Gray映射的叠加108
5.4上行非正交多址技术117
5.4.1LDS-CDMAOFDM118
5.4.2SCMA119
5.4.3MUSA122
5.4.4PDMA129
参考文献131
第6章 非正交多址（NOMA）概念与设计133
6.1引言133
6.2NOMA概念134
6.2.1下行NOMA134
6.2.2上行NOMA137
6.3NOMA优势和驱动力139
6.4NOMA接口设计140
6.4.1下行NOMA140
6.4.2上行NOMA142
6.5对MIMO的支持145
6.5.1下行NOMA145
6.5.2上行NOMA148
6.6NOMA性能评估150
6.6.1下行NOMA150
6.6.2上行NOMA157
6.7小结162
参考文献163
第7章 5G中的新波形技术165
7.1新波形165
7.1.1滤波器组多载波（Filter Bank Multi Carrier，FBMC）166
7.1.2通用滤波多载波（Universal Filtered Multi Carrier，UFMC）174
7.1.3通用频分复用（Generalized Frequency-Division
Multiplexing，GFDM）177
7.1.4滤波OFDM（Filtered OFDM，f-OFDM）181
7.2新调制183
7.2.1频率正交幅度调制（Frequency and Quadrature
Amplitude Modulation，FQAM）184
7.3超奈奎斯特通信（Faster Than Nyquist，FTN）185
7.4无线完全双工技术189
参考文献191
第8章 灵活支持5G物理层的新波形：GFDM192
8.15G应用场景对灵活波形的需求194
8.1.1比特管道通信195
8.1.2物联网（Internet of Things，IoT）196
8.1.3触摸因特网196
8.1.4无线区域网（Wireless Regional Area Network，WRAN）197
8.2GFDM原理和性能197
8.2.1GFDM波形198
8.2.2GFDM的矩阵表示200
8.2.3连续干扰消除（Successive Interference Cancellation，SIC）205
8.2.4使用Zak变换的接收滤波器设计206
8.2.5低OOB辐射的解决方案210
8.2.6GFDM符号差错率性能分析214
8.3GFDM的偏置QAM221
8.3.1时域OQAM-GFDM222
8.3.2频域OQAM-GFDM225
8.4使用预编码的增强灵活性226
8.4.1每个子载波的GFDM处理226
8.4.2每个子符号的GFDM处理228
8.4.3GFDM的预编码229
8.5GFDM的发射分集233
8.5.1时间反向STC-GFDM234
8.5.2全面线性均衡器（Widely Linear Equalizer，WLE）
STC-GFDM240
8.6支持LTE资源栅格的GFDM参数化246
8.6.1LTE时频资源栅格246
8.6.2支持LTE时频栅格的GFDM参数247
8.6.3GFDM信号与LTE信号的共存249
8.7GFDM作为框架支持各种波形250
8.8小结255
参考文献255
第9章 基于毫米波通信的网络架构、模型和性能257
9.1引言257
9.2频谱258
9.3波束跟踪261
9.4具有角度变量的信道模型263
9.5UAB网络架构268
9.5.1以负荷为中心的回传（Load-Centric Backhauling，LCB）269
9.5.2多频传输架构272
9.6系统容量273
9.6.1MIMO预编码273
9.6.2性能评估275
参考文献276
第10章 毫米波无线传播特征278
10.1引言278
10.2传播特性279
10.2.1高方向性279
10.2.2噪声受限的无线系统281
10.3传播模型和参数283
10.3.1路径衰耗模型283
10.3.2毫米波特定衰耗因子285
10.4链路预算分析288
10.4.1基于香农容量的计算288
10.4.260GHz毫米波基于IEEE 802.11ad基带参数的计算289
10.5小结295
参考文献295
第11章 室外环境毫米波通信特征297
11.1引言297
11.2毫米波信道特征299
11.2.1自由空间传播300
11.2.2大尺度衰落301
11.2.3小尺度衰落308
11.2.4车载环境下的毫米波特性310
11.3毫米波传播模型312
11.3.1基于几何的随机信道模型312
11.3.2封闭自由空间参考路径衰耗模型313
11.3.3射线跟踪仿真模型316
参考文献316
第12章 基于轨道角度动量（OAM）的无线通信318
12.1承载OAM的EM波318
12.2OAM到RF通信的应用320
12.3OAM波束的产生、复用和检测322
12.3.1OAM波束的产生和检测322
12.3.2OAM波束的复用和解复用324
12.4使用OAM复用的无线通信326
12.4.1使用高斯波束和OAM波束的无线通信326
12.4.2使用OAM和极化复用的32Gbs毫米波通信326
12.4.3空间复用和OAM复用组合的16Gbs毫米波通信328
12.4.4OMA信道的多径效应332
12.4.5基于贝塞尔波束的OAM通信338
参考文献341
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| 內容試閱：
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IMT－2020（5G）推进组于2015年发布《5G概念白皮书》，明确了未来移动互联网和物联网的业务需求，提出5G将重点支持连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠4个主要技术场景，为实现上述业务需求就必须采用崭新的无线空口技术。这些关键无线技术包括：大规模天线阵列、新型多址、新型波形、全频谱接入和基于轨道角动量无线传输等，通过新空口来实现几十甚至上百吉位每秒（Gbs）用户体验速率及万用户量级的小区用户数。
本书写作的目的是为了让从事移动通信的专业技术人员和相关专业的高校学生对5G无线网络的关键技术有一个比较详细、全面的了解。本书首先对5G网络进行简要的介绍，让读者对5G系统的需求有个基本了解。之后重点、详细介绍5G无线网络中关键的技术：大规模天线阵列、新型多址、新型波形、全频谱接入和基于轨道角动量的无线传输技术。内容不仅包括各种无线关键技术的基本原理和技术特征，同时还对这些技术的性能进行了仿真和对比分析。
这些内容不仅对从事TD-LTE网络维护的工程技术人员有积极的指导意义，同时对高校的师生、设计研发人员有很好的参考意义。
全书共12章。
第1章简要对5G系统进行介绍，包括5G的基本需求、挑战、5G无线关键技术等。
第2章对大MIMO系统进行总体介绍，包括大MIMO的机遇、大维度下的信道硬化、实现的技术挑战和解决方法。
第3章对大MIMO系统的编码与检测进行详细介绍，包括空间复用、空时编码、MIMO检测等。
第4章对大MIMO信道模型进行详细介绍，包括分析信道模型、空间相关对大MIMO性能的影响、信道模型标准化、早期对大MIMO的测量等，最后还对紧凑大天线阵列进行了介绍。
第5章对非正交多用户叠加与共享多址技术进行介绍，包括非正交多用户多址技术的基本原理和特征、下行非正交多用户传输、上行非正交多址技术等。
第6章对非正交多址的概念和设计进行介绍，包括NOMA概念、上下行NOMA与OAM的比较、NOMA的优势、NOMA的设计原则，最后对上下行NOMA的性能进行评估。
第7章对5G新波形技术进行了介绍，包括5G中的新波形：FBMC、UFMC、GFDM和f-OFDM、FTN和新调制技术等。
第8章对灵活支持5G物理层的新波形GFDM进行介绍，包括5G应用场景对灵活波形的需求、GFDM原理和性能、GFDM的偏置QAM调制、预编码对灵活性的支持、GFDM的发射分集、支持LTE资源栅格的GFDM参数化等。
第9章对基于毫米波通信的网络架构、模型和性能进行介绍，包括无线频谱、波束跟踪、具有角度变量的信道模型、UAB网络架构、系统容量等。
第10章对毫米波无线传播特征进行介绍，包括其无线传播特征、传播模型和参数、链路预算分析等。
第11章对室外环境下的毫米波通信特征进行介绍，包括毫米波信道特征、毫米波传播模型等。
第12章对基于轨道角动量OAM的无线通信进行介绍，包括承载OAM的EM波、OAM在通信中的应用、OAM波束的产生、复用和检测、OAM复用在无线通信中的应用等。
本书由赵绍刚、李岳梦编著，参与本书编写工作的还有田盛泰、金文研、庄浩、王粟、肖巍、周兴围，在此表示感谢！
希望本书能够对从事移动通信特别是从事5G网络维护、研发和设计的人员有一定的借鉴作用，由于作者水平有限，加上时间仓促，书中不妥之处请各位专家、同仁批评指正。在此深表感谢。
编 者
2016年9月于北京
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