5G传输关键技术

随着智能终端及移动互联网的快速发展，未来移动网络需要满足更高的数据传输能力要求。在无线资源有限的情况下，5G系统需要研究高效的无线传输关键技术，建立新型的无线传输体系，解决移动通信网络面临的频谱效率和功率效率问题。本书将重点介绍面向5G的无线传输关键技术，结合靠前外学术界和工业界的近期新研究成果，对新型编码调制、大规模多天线、新型多址接入、终端间直通、全双工、信道建模等关键理论和技术进行全面介绍和详细分析，为读者呈现出5G无线传输技术发展的美好前景。

王映民，教授级高工，工学博士，在大唐电信集团多年主持新技术研究和标准化工作，专注于TD-SCDMA/TD-LTE及其演进系统的基础技术研究、靠前标准化推进和产品开发等方面，做出了重要的贡献。曾获国家科技进步二等奖和部级科学技术一等奖、2006年信息产业科技创新优选工作者、2010年度全国劳动模范、第十四届中国专利金奖等多项荣誉。申请发明专利200余项。

第1章5G移动通信发展概述1
1.1移动通信系统发展状况2
1.25G系统发展愿景与需求[19~23]6
1.2.15G发展趋势和驱动力6
1.2.25G愿景8
1.2.35G面临的需求和挑战9
1.2.45G系统的性能指标10
1.2.55G标准化进展13
1.35G系统的无线传输关键技术17
1.4本章小结19
1.5参考文献20
第2章新型无线信道建模23
2.1无线信道建模24
2.1.13种基本电波传播机制25
2.1.2无线信道建模26
2.1.3基本传输场景30
2.2大尺度衰落模型34
2.2.1自由空间传播模型34
2.2.2对数距离路径损耗模型与对数正态阴影衰落35
2.2.3室内传播模型36
2.2.4室外传播模型37
2.2.5室外到室内传播模型39
2.3小尺度衰落模型40
2.3.1小尺度衰落参数40
2.3.2小尺度参数分布模型43
2.3.3小尺度衰落建模45
2.43GPP3D信道模型46
2.4.1GBSM信道建模46
2.4.2信道模型的参考坐标系48
2.4.3大尺度衰落模型50
2.4.4小尺度衰落模型52
2.4.53D信道模型仿真56
2.55G新场景无线信道建模64
2.5.1高频段信道建模64
2.5.2D2D信道建模71
2.5.3V2V信道建模73
2.6本章小结77
2.7参考文献78
第3章大规模天线技术87
3.1技术背景88
3.1.1MIMO技术的发展历程88
3.1.2massiveMIMO技术原理和发展动态90
3.1.3massiveMIMO技术应用场景92
3.2massiveMIMO基本理论93
3.2.1多用户massiveMIMO系统模型93
3.2.2massiveMIMO上行链路信道容量95
3.2.3massiveMIMO下行链路信道容量97
3.2.4massiveMIMO容量仿真99
3.3massiveMIMO检测技术101
3.4massiveMIMO传输方案104
3.4.1恒包络预编码104
3.4.2低复杂度预编码算法106
3.4.3数模混合波束赋形111
3.4.4三维扇区化115
3.5massiveMIMO信道状态信息反馈117
3.5.1基于码本的隐式反馈方案117
3.5.2基于信道互易性的反馈方式120
3.5.3基于压缩感知的反馈方式121
3.5.4预感知式反馈方式123
3.5.5数模混合波束赋形的信道状态信息获取125
3.6导频污染及参考信号设计127
3.7massiveMIMO能效优化129
3.8大规模天线协作130
3.9大规模天线阵列校准131
3.10本章小结134
3.11参考文献137
第4章高效空口多址接入141
4.1多址接入技术发展现状142
4.1.1蜂窝移动通信多址接入技术综述142
4.1.25G移动通信多址接入技术的挑战143
4.2图样分割多址接入144
4.2.1PDMA技术的理论和系统模型144
4.2.2PDMA发送端关键技术158
4.2.3PDMA接收端关键技术166
4.2.4PDMA技术后续进一步研究的内容171
4.3其他新型多址接入172
4.3.1功分非正交多址接入172
4.3.2稀疏码分多址接入176
4.3.3非正交波形179
4.4本章小结185
4.5参考文献185
第5章新型编码调制189
5.1编码调制技术发展现状190
5.1.1现代信道编码技术190
5.1.2编码调制的原理与方法194
5.1.3编码调制系统的性能度量参数198
5.1.4编码调制技术在蜂窝移动通信系统中的应用201
5.2编码与信号星座成形203
5.2.1编码增益与成形增益203
5.2.2信号星座成形方法204
5.2.3几种简单的成形方法206
5.3多元LDPC编码212
5.3.1多元LDPC码的基本概念及因子图表示213
5.3.2多元LDPC码的译码214
5.3.3多元LDPC码的基本构造方法225
5.4多元LDPC编码调制229
5.4.1多元LDPC编码调制系统模型229
5.4.2联合迭代检测译码算法231
5.5极化码及极化编码调制236
5.5.1Polar码的基本概念与原理236
5.5.2Polar码的编码方法与译码算法241
5.5.3Polar编码调制系统245
5.6编码调制与超奈奎斯特传输相结合248
5.6.1超奈奎斯特技术的基本原理248
5.6.2FTN的解调算法250
5.6.3频域FTN技术252
5.6.4FTN技术展望253
5.7本章小结254
5.8参考文献254
第6章C同频同时全双工259
6.1同频同时全双工技术原理260
6.1.1全双工基本原理260
6.1.2全双工技术的发展现状261
6.2全双工系统自干扰消除技术262
6.2.1天线干扰消除262
6.2.2射频干扰消除266
6.2.3数字干扰消除270
6.2.4器件非理想特性对干扰消除的影响和解决方法271
6.3全双工技术应用场景分析273
6.3.1点对点通信273
6.3.2中继273
6.3.3无线局域网274
6.3.4蜂窝系统275
6.3.5保密通信277
6.3.6认知无线电277
6.4全双工系统容量278
6.4.1点对点通信系统容量278
6.4.2多用户系统容量279
6.4.3爱尔兰容量281
6.4.4中继全双工系统容量283
6.5全双工系统资源分配286
6.5.1双工模式选择286
6.5.2天线模式选择286
6.5.3功率分配287
6.5.4多用户系统资源分配287
6.6全双工技术与MIMO的结合288
6.6.1波束成型288
6.6.2多流MIMO288
6.6.3空间调制290
6.7本章小结292
6.8参考文献293
第7章终端间直通传输297
7.1概述298
7.1.1终端直通技术的发展历史299
7.1.2应用场景300
7.1.3标准化进展302
7.2终端直通关键技术304
7.2.1D2D同步技术304
7.2.2资源管理312
7.2.3干扰管理318
7.2.4高层关键技术325
7.3终端直通组网技术330
7.3.1D2D与蜂窝组网330
7.3.2多跳协作通信与中继331
7.3.3D2D通信在车联网中的应用334
7.4本章小结339
7.5参考文献341
缩略语345