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王映民 等 著

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• 5G
• 传输
• 无线通信
• 移动通信
• 通信工程
• 毫米波
• 大规模MIMO
• 信道编码
• 调制解调
• 网络优化

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121302763

版次：1

商品编码：12054165

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-02-01

用纸：胶版纸

页数：372

字数：596000

正文语种：中文

内容简介

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，结合国内外学术界和工业界的*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。

作者简介

　　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、国际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先进工作者、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。

目录

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
1．2 5G系统发展愿景与需求[19～23] 6
1．2．1 5G发展趋势和驱动力 6
1．2．2 5G愿景 8
1．2．3 5G面临的需求和挑战 9
1．2．4 5G系统的性能指标 10
1．2．5 5G标准化进展 13
1．3 5G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
2．1．1 3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
2．4 3GPP 3D信道模型 46
2．4．1 GBSM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
2．4．5 3D信道模型仿真 56
2．5 5G新场景无线信道建模 64
2．5．1 高频段信道建模 64
2．5．2 D2D信道建模 71
2．5．3 V2V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
3．1．1 MIMO技术的发展历程 88
3．1．2 massive MIMO技术原理和发展动态 90
3．1．3 massive MIMO技术应用场景 92
3．2 massive MIMO基本理论 93
3．2．1 多用户massive MIMO系统模型 93
3．2．2 massive MIMO上行链路信道容量 95
3．2．3 massive MIMO下行链路信道容量 97
3．2．4 massive MIMO容量仿真 99
3．3 massive MIMO检测技术 101
3．4 massive MIMO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
3．5 massive MIMO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
3．7 massive MIMO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
4．1．2 5G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
4．2．1 PDMA技术的理论和系统模型 144
4．2．2 PDMA发送端关键技术 158
4．2．3 PDMA接收端关键技术 166
4．2．4 PDMA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
5．5．1 Polar码的基本概念与原理 236
5．5．2 Polar码的编码方法与译码算法 241
5．5．3 Polar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
5．6．2 FTN的解调算法 250
5．6．3 频域FTN技术 252
5．6．4 FTN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MIMO 288
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
7．2．1 D2D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
7．3．1 D2D与蜂窝组网 330
7．3．2 多跳协作通信与中继 331
7．3．3 D2D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

前言/序言

随着人类社会信息化的加速，整个社会对信息通信的需求水平明显提升，可以说信息通信对人类社会的价值和贡献将远远超过通信本身，信息通信将成为维持整个社会生态系统正常运转的信息大动脉。无线移动通信以其使用的广泛性和接入的便利性，将从人与人之间的沟通拓展到人与物、物与物的一切连接，在未来信息通信系统中承担越来越重要的角色。人们对无线移动通信方方面面的需求呈现爆炸式增长，这些将对下一代无线移动通信（5G）系统在频率、技术和运营等方面带来新的挑战，未来移动通信将如何发展成为业界研究的热点。

2015年6月召开的国际电信联盟ITU-R WP5D第22次会议，正式确认ITU将命名为5G IMT-2020，并确定了5G的场景、能力和时间表等重要内容，第5代移动通信的发展已经进入了技术研究和标准化的重要时期。移动通信的跨代演进是由业务和应用驱动的，30多年来，全球移动通信已经发展到了第4代系统。从业务和应用的角度看代际演进的特点，第1代是语音通信，第2代是语音+文本，第3代是多媒体通信，而现在的第4代则是移动互联网。

……

《5G传输关键技术》 一、 时代浪潮下的通信变革 我们正站在一个技术飞速迭代的时代前沿，数字经济的蓬勃发展对信息通信基础设施提出了前所未有的高要求。从早期的蜂窝通信，到4G的移动宽带普及，每一次通信技术的飞跃都深刻地改变着我们的生活方式和社会结构。如今，第五代移动通信技术（5G）的到来，不再仅仅是速度的简单提升，而是对整个通信架构、网络能力乃至应用场景的颠覆性重塑。它承诺着万物互联的宏大愿景，驱动着人工智能、物联网、自动驾驶、虚拟现实等新兴技术的规模化落地，为社会进步和产业升级注入强大动力。 然而，任何一项革命性的技术都离不开背后坚实的技术支撑。《5G传输关键技术》一书，正是聚焦于这场通信浪潮中最核心、最基础的驱动力——传输技术。它并非泛泛而谈5G的应用前景，也不是仅仅罗列5G的各项标准，而是深入到5G网络能够实现超高带宽、超低时延、超海量连接等关键性能的“幕后英雄”。本书旨在为读者揭示支撑5G通信畅通无阻、高效可靠的底层技术原理、核心算法和关键实现细节，让您洞悉5G网络得以突破传统瓶颈的奥秘所在。 二、 深入剖析5G传输的核心脉络 本书将带领读者穿越5G传输技术的层层帷幕，从宏观的网络架构到微观的信号处理，层层递进，力求详尽。 1. 频谱利用的精妙艺术： 5G的强大能力离不开对频谱资源的极致挖掘。本书将深入探讨5G在频谱利用上的创新策略。 毫米波（mmWave）技术： 毫米波频段拥有极大的可用带宽，是实现5G超高速率的关键。我们将详细阐述毫米波信号的传播特性，例如其易受阻挡、衰减快的特点，以及为克服这些挑战所采用的关键技术，如波束赋形（Beamforming）的原理与实现。这包括大规模MIMO（Massive MIMO）技术如何通过精确的波束控制，将信号能量聚焦于用户设备，从而大幅提升频谱效率和覆盖质量。您将了解到，如何通过多天线协同，动态调整波束方向和形状，以适应复杂的室内外环境和移动场景。 中低频段的优化： 除了毫米波，5G同样重视对现有中低频段的有效利用。本书将探讨如何通过先进的信道编码（如LDPC码和Polar码）、调制方案（如高阶QAM）以及多址技术（如OFDMA的演进）来最大化这些频段的吞吐量和容量，实现更广阔的覆盖和更可靠的连接。 频谱共享与动态频谱接入（DSA）： 随着频谱资源的日益紧张，如何更灵活地共享和利用频谱成为关键。本书将介绍5G在频谱共享方面的探索，例如不同运营商之间、或不同技术之间（如5G与Wi-Fi）的频谱协同，以及动态频谱接入技术，它允许设备在检测到未被占用的频谱时进行临时接入，提高频谱利用效率。 2. 空口接口的革命性突破： 5G的空口（Air Interface）是连接终端设备与核心网的咽喉要道，其设计直接决定了网络的性能上限。 新空口（NR）设计理念： 本书将详细解读5G NR（New Radio）的设计哲学。与4G LTE相比，5G NR在设计上更加灵活和通用，能够支持从低频到高频，从低速到高速，从广覆盖到热点区域的各类场景。您将了解其可配置的帧结构、子载波间隔、采样率等关键参数如何能够灵活调整，以适应不同的业务需求。 大规模MIMO（Massive MIMO）的奥秘： 这是5G实现高吞吐量和高频谱效率的核心技术之一。本书将深入剖析其工作原理，包括基站端配备大量天线，通过复杂的信号处理技术，同时向多个用户发送和接收数据，实现空分复用（SDMA）。我们将探讨其在波束赋形、干扰抑制、信道估计等方面的先进算法和实现细节。 新的调制与编码方案： 为应对更复杂的信道条件和追求更高的数据速率，5G引入了新的调制方案（如256QAM、1024QAM）和更加高效的信道编码（如LDPC码、Polar码）。本书将详细介绍这些方案的数学原理、编码/解码流程以及它们如何协同工作，以在保证可靠性的前提下，最大限度地提升数据传输速率。 多连接与载波聚合（Carrier Aggregation）： 为了进一步提升用户体验和网络容量，5G NR支持多连接和更灵活的载波聚合。我们将探讨如何通过同时连接多个频率（包括不同频段）或不同技术（如5G与LTE），将多个信道的吞吐量叠加，实现峰值速率的飞跃。 3. 网络架构的智能化升级： 5G传输能力的提升，也依赖于其背后更加智能和灵活的网络架构。 服务化架构（SBA）与网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN）： 本书将介绍5G核心网是如何摆脱传统硬件耦合的模式，转向基于服务和虚拟化的新架构。NFV和SDN的引入，使得网络功能可以运行在通用的计算平台上，网络控制逻辑与数据转发平面分离，从而带来了网络部署的灵活性、资源利用的效率以及网络管理的自动化。您将了解到，这些技术如何支撑5G网络切片（Network Slicing）等关键能力。 网络切片（Network Slicing）： 这是5G最核心的创新之一，它允许在同一物理网络基础设施上，为不同的业务需求（如eMBB、mMTC、uRLLC）创建逻辑上独立的、定制化的网络。本书将深入讲解网络切片的技术实现，包括如何通过资源分配、流量隔离、QoS策略等手段，为特定应用场景提供端到端的高质量服务保障。 边缘计算（MEC）： 为了满足超低时延业务的需求，5G将计算能力推向网络边缘。本书将探讨边缘计算与5G传输的协同作用，如何通过在靠近用户的地方部署计算和存储资源，减少数据传输的延迟，提升应用响应速度，例如在自动驾驶、工业自动化等场景中的应用。 更智能的移动性管理： 随着用户设备的移动，保持连接的稳定性和低时延是传输的关键。本书将探讨5G在移动性管理方面的改进，例如更精细的切换机制、预测性切换等，以确保用户在高速移动过程中，依然能获得流畅的网络体验。 4. 关键技术在实际场景中的应用展望： 本书不仅仅停留在理论层面，更注重将抽象的技术原理与具体的应用场景相结合。 增强移动宽带（eMBB）： 5G如何支持4K/8K超高清视频、VR/AR沉浸式体验、云游戏等高带宽应用。 海量物联网通信（mMTC）： 5G如何连接亿万级物联网设备，支持智慧城市、智能家居、工业物联网等大规模连接场景。 超可靠低时延通信（uRLLC）： 5G如何赋能自动驾驶、远程医疗、工业自动化控制等对时延和可靠性要求极高的应用。 5G与AI的融合： AI在5G网络优化、资源调度、故障预测等方面扮演的角色，以及5G如何为AI应用提供强大的连接支撑。 三、 谁适合阅读本书 《5G传输关键技术》一书，不仅是为通信行业从业者量身定制的专业读物，更是任何对下一代通信技术充满好奇和探索精神的读者提供了深入了解5G核心奥秘的绝佳机会。 通信工程师与技术专家： 您将在这里找到理解5G NR设计、深入掌握核心传输算法、解决实际网络问题的理论基础和实践指导。 网络规划与优化人员： 本书将帮助您更精准地评估不同传输技术对网络性能的影响，制定更优的网络部署和优化方案。 产品经理与市场研究人员： 了解5G传输技术的瓶颈与优势，将有助于您更好地把握市场趋势，洞察下一代通信技术驱动下的产品创新机会。 高校师生与科研人员： 本书将为您提供5G传输领域前沿理论和研究方向的深入解读，是进行相关学术研究的宝贵参考。 对前沿科技感兴趣的读者： 如果您想从根本上理解“万物互联”的宏大愿景是如何一步步实现的，本书将为您揭示隐藏在表象之下的技术脉络。 四、 结语 5G的时代已然来临，其背后澎湃的传输技术力量正在重塑我们的数字世界。阅读《5G传输关键技术》，意味着您将能够更深刻地理解这场通信革命的底层逻辑，洞察未来通信发展的重要趋势，并为迎接更智能、更互联的数字生活做好充分的准备。本书将以严谨的学术态度、详实的理论阐述和前瞻性的技术视野，陪伴您一同探索5G传输技术的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书《5G传输关键技术》给我的感觉，就像是一位经验丰富的工程师在和新手分享他的“心法”。它不是那种堆砌术语、让你望而却步的书。反而是从用户体验的角度出发，先让你感受到5G带来的“不一样”，比如更快的下载速度、更流畅的视频通话、甚至是一些以前不敢想象的沉浸式体验，然后再娓娓道来，告诉你这一切是如何实现的。我尤其欣赏作者在讲解“网络切片”时所采用的类比，就像是为一个大型的数字游乐场，可以根据不同的游玩项目（比如过山车需要极速、摩天轮需要稳定）来分配不同的游玩通道和资源，这样才能保证每个项目都能提供最佳的体验。这个比喻让我一下子就明白了网络切片的核心价值。另外，关于“边缘计算”的部分，也让我对5G的应用场景有了更深的认识，原来低时延不仅仅意味着快，更意味着数据可以在离用户更近的地方进行处理，这对于实时响应的应用，比如无人驾驶、远程医疗，简直是颠覆性的。这本书的语言风格非常亲切，很多地方都像是朋友之间的交流，没有那种高高在上的学术范儿，这对于我们这些在实际工作中遇到问题，想快速找到解决方案的人来说，无疑是一剂“良药”。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《5G传输关键技术》这本书，它的切入点非常巧妙。作者没有一开始就抛出各种技术名词，而是先从“为什么需要5G”这个最根本的问题讲起，然后逐步引导读者去理解5G背后的技术驱动力。我尤其喜欢它在“用户体验”和“业务需求”分析方面的篇幅，它让我清楚地认识到，5G的出现不是为了技术而技术，而是为了满足我们日益增长的对连接的需求，以及催生出更多我们现在还无法想象的新应用。在讲解“关键技术”时，它并没有泛泛而谈，而是抓住了几个核心点，比如“空口技术”和“网络架构”。在“空口技术”方面，它详细阐述了毫米波、大规模MIMO等如何实现超高速率，以及波束赋形等技术如何在复杂的无线环境中实现精准的信号传输。而在“网络架构”方面，它着重介绍了5G核心网的EPC（演进分组核心网）与5GC（5G核心网）的区别，以及SBA（服务化架构）的理念，这让我对5G网络的灵活性和可扩展性有了更深的理解。这本书最大的优点在于，它能够将复杂的专业知识，用一种相对容易理解的方式呈现出来，并且始终围绕着“用户”和“应用”这两个核心，让读者在学习技术的同时，也能感受到技术发展的脉搏和未来的方向。

评分☆☆☆☆☆

《5G传输关键技术》这本书，总体来说内容是扎实的，尤其是在技术细节的阐述上，做到了比较深入的挖掘。对于我这种对5G技术本身非常感兴趣，并且想要了解其底层原理的人来说，这本书的内容是非常有价值的。作者在讲解“多址接入技术”时，对于OFDMA（正交频分多址）和SC-FDMA（单载波频分多址）的演进，以及它们在5G中的应用，都进行了细致的分析，包括它们在频谱效率、峰值速率、功耗等方面的权衡。这一点对于理解5G相比于4G在性能上的飞跃，至关重要。此外，关于“超密集组网（UDN）”和“小蜂窝技术”的介绍，也让我意识到了5G在提升网络容量和覆盖范围方面所做的努力，以及这些技术在密集城区和室内覆盖场景下的重要性。不过，我个人认为，书中在“网络安全”方面的内容，虽然提到了区块链、AI在安全方面的应用，但感觉这部分的内容可以再加强一些。在5G网络日益复杂、应用场景越来越广泛的今天，网络安全的重要性不言而喻，如果能有更详细的攻击面分析、防护策略和典型的安全事件案例，我想这本书的完整性会更高。

评分☆☆☆☆☆

《5G传输关键技术》这本书，我是在最近工作需要，接触到一些5G相关的项目时，才被同事推荐来读的。说实话，一开始我以为会是那种枯燥的技术手册，充斥着各种我不太理解的专业术语和复杂公式。但当我翻开第一页，就被它清晰的结构和循序渐进的讲解方式吸引住了。作者并没有一开始就陷入深奥的理论，而是从5G时代的大背景、我们为什么需要5G，以及5G将为我们的生活带来哪些革命性的变化入手，勾勒出一幅令人兴奋的未来图景。接着，才逐渐深入到5G的核心技术，比如它是如何实现超高带宽、超低时延的。其中对于MIMO（多输入多输出）技术的讲解，我印象特别深刻，书中通过一些生动的比喻和图示，将原本抽象的“空间复用”概念解释得通俗易懂，让我这个非科班出身的人也能大致理解其原理。另外，关于网络切片的部分，也让我茅塞顿开，原来5G并不是一个“大而全”的网络，而是可以根据不同的应用场景，划分出不同的“虚拟网络”，这对于理解5G在工业互联网、自动驾驶等领域的应用至关重要。整本书读下来，感觉像是进行了一次扎实的5G技术“入门游”，既能看到技术的宏伟蓝图，也能对其中的核心要素有所掌握，为我后续更深入的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，《5G传输关键技术》这本书，我对它的整体评价是褒大于贬，但也有一些地方我觉得可以做得更好。首先，它在“无线接入技术”这部分的内容，可以说相当详实，涵盖了从OFDM（正交频分复用）到新的波形设计，以及大规模MIMO的具体实现等等。作者花了很大的篇幅来讲解这些底层技术，这对于真正理解5G的性能提升有多大帮助，无疑是巨大的。我特别喜欢它对不同技术方案的优劣势分析，以及它们是如何在实际部署中权衡和选择的，这让读者能够更全面地认识到5G技术实现的复杂性。然而，我个人认为，在“网络架构和核心网”这部分，虽然也涉及了NFV（网络功能虚拟化）和SDN（软件定义网络）等关键概念，但感觉稍微有点点“点到为止”的意思。这些技术是实现5G灵活部署和高效运维的关键，如果能有更深入的案例分析，或者对不同厂商的实现方案进行一些横向对比，可能会更有启发性。毕竟，光有理论的讲解，对于实际工程落地的人来说，总是觉得少了一点“实践感”。总的来说，这本书在技术深度上做得不错，尤其是在无线侧，但在网络侧的结合和落地案例方面，还有提升的空间，希望后续版本能有所改进。

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好

评分☆☆☆☆☆

这本书不错，快速了解行业现状。

评分☆☆☆☆☆

书写的很不错，内容也挺好

评分☆☆☆☆☆

传输方面讲的挺全，但还没细看。

评分☆☆☆☆☆

就靠它了…………

评分☆☆☆☆☆

挺好的，书不错，实惠，下次还在这买

评分☆☆☆☆☆

多读书，读好书，开卷有益，加油。

评分☆☆☆☆☆

写的挺细，满足我的需求。

评分☆☆☆☆☆

运输很好，正版，纸张质量很好