5G仿真与评估方法

5G网络系统将在网络容量、用户连接数上实现大幅提升，并基于网络可维护性、能效和用户体验等多个方面提出全新的网络愿景和设计原则。在无线通信领域中，测试评估技术对于整个行业的作用举足轻重。在5G关键理论和技术研究过程中，同步开展面向5G新技术的多层次全面评估，将为5G关键技术筛选和未来标准化提供重要性能参考。本书将着重介绍面向5G通信系统的软硬件仿真和室内外联合测试评估方法，结合靠前学术界和工业界的近期新研究成果，对网络层和物理层各项关键技术的测试评估方法进行详细的分析和描述。内容主要包括：5G候选技术分析及测试挑战、测试技术的演进过程、以链路级和系统级为主的软件仿真方法、硬件在环测试、远程测试、信道测量与建模、外场测试和其他各类新型测试评估方法等。

杨旸，上海科技大学信息科学与技术学院教授、博士生导师，上海无线通信研究中心主任。国家科技重大专项"新一代宽带无线移动通信网”总体组专家。

第1章Chapter1
5G候选技术及其评估挑战1
1.15G的需求分析2
1.1.15G的应用类型3
1.1.25G典型应用场景和需求指标3
1.25G研发进程4
1.35G候选技术5
1.3.1超密集无线网络5
1.3.2大规模天线6
1.3.3毫米波通信7
1.3.4频谱灵活使用8
1.3.5波形及多址9
1.3.6终端直通10
1.45G测试验证的挑战10
1.4.1新技术对测试验证的挑战10
1.4.2测试评估需求四要素11
1.5本章小结13
1.6参考文献14
第2章Chapter2
测试技术演进17
2.1测试技术重要性18
2.2测试技术演进19
2.2.1测试仪器发展历史19
2.2.2测试技术发展趋势25
2.3测试技术挑战29
2.3.1多功能和高性能的挑战29
2.3.2多通道挑战30
2.3.3高吞吐率挑战31
2.4本章小结32
2.5参考文献32
第3章Chapter3
信道测量与建模35
3.15G无线信道模型需求36
3.2信道建模方法39
3.2.1路损与阴影衰落模型40
3.2.2基于测量的GSCM40
3.2.3基于规则形状的GSCM43
3.2.4相关信道模型CSCM44
3.2.5扩展的SV模型44
3.2.6射线追踪信道模型46
3.2.7建模方法比较47
3.3信道测量48
3.3.1信道测量方法48
3.3.2信道测量活动54
3.4信道数据处理66
3.4.1信道参数提取66
3.4.2信道参数分析75
3.5现有的信道模型82
3.5.13GPPSCM／3D／D2D／HF82
3.5.2WINNERI／II／+84
3.5.3COST259／273／2100／IC100485
3.5.4ITUIMT—Advanced，IMT—202086
3.5.5IEEE802.11TGn／TGac86
3.5.6QuaDRiGa、mmMAGIC87
3.5.7IEEE802.15.3c／IEEE802.11ad／aj／ay88
3.5.8MiWEBA88
3.5.9METIS89
3.5.105GCM89
3.5.11现有信道模型比较90
3.6随机信道生成92
3.6.1仿真场景定义92
3.6.2大尺度参数生成94
3.6.3小尺度参数生成99
3.6.4信道系数生成104
3.6.5仿真信道生成实例105
3.7本章小结109
3.8参考文献109
第4章Chapter4
软件仿真测试121
4.1软件仿真概述122
4.25G软件仿真需求124
4.2.1仿真需求分析124
4.2.2技术影响分析127
4.35G软件链路级仿真128
4.3.1链路技术概述128
4.3.2链路仿真实现129
4.3.3仿真案例介绍133
4.45G软件系统级仿真145
4.4.1测试评估方法145
4.4.2关键仿真技术147
4.4.3仿真案例介绍156
4.55G网络仿真的软件可视化173
4.5.1架构简介173
4.5.2界面演示175
4.6参考文献177
第5章Chapter5
软硬件联合仿真评估测试181
5.1软硬件联合仿真评估测试概述182
5.1.15G软硬件仿真评估测试的需求182
5.1.2软硬件联合仿真测试评估的形式与应用183
5.2软硬件联合链路级仿真评估测试185
5.2.1基于硬件在环的链路仿真组成185
5.2.2链路仿真测试评估实现187
5.2.3软硬件仿真评估测试案例191
5.3软硬件联合系统级仿真评估测试213
5.3.1软硬件系统仿真组成213
5.3.2软硬件联合系统仿真关键技术214
5.3.3仿真案例介绍219
5.4本章小结230
5.5参考文献230
第6章Chapter6
5G硬件测试评估平台233
6.1用于5G评估的典型硬件平台概述234
6.2MIMO并行信道测试平台235
6.2.15G信道测试需求235
6.2.2现状和不足236
6.2.3关键技术难点和挑战237
6.2.4MIMO并行信道测试仪架构238
6.2.5测试结果245
6.2.6信道测量与试验248
6.3OTA测试平台249
6.3.15G对OTA的测试需求249
6.3.2OTA测试方案现状和不足250
6.3.3关键技术难点和挑战255
6.3.4OTA平台实例257
6.45G开源社区258
6.4.1需求介绍258
6.4.2基于通用处理器的通信平台发展现状260
6.4.3Open5G通用平台261
6.4.4基于通用处理器的通信平台的关键技术264
6.5本章小结274
6.6参考文献274
第7章Chapter7
外场试验网277
7.1需求与技术挑战278
7.1.1丰富的应用场景278
7.1.2外场试验的技术挑战279
7.1.3国外5G测试床发展现状280
7.1.4异构网络融合的发展与演进281
7.25G试验外场设计283
7.2.1异构融合的网络架构283
7.2.2丰富的5G典型场景283
7.2.33GPP无线网络设计285
7.2.4WLAN无线网络设计295
7.2.5大规模试验用户应用场景309
7.3外场试验典型案例分析309
7.3.1案例一：无线蜂窝网络不规则特性研究310
7.3.2案例二：多频段间无线电波传播特性分析310
7.3.3案例三：分层多点协作传输（CoMP）关键技术试验312
7.3.4案例四：有源天线（AAS）关键技术试验314
7.3.5案例五：小区干扰抑制（ICIC）关键技术试验315
7.3.6案例六：公众WLAN网络覆盖性能测试318
7.4无线网络数据智能分析320
7.4.1背景和必要性320
7.4.2现状323
7.4.3应用场景325
7.5本章小结330
7.6参考文献330
缩略语332