面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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冀保峰 著

图书标签:

• 5G
• 无线宽带
• 协同传输
• 无线通信
• 移动通信
• 性能分析
• 无线网络
• 通信工程
• 信号处理
• 网络优化

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030537164

版次：1

商品编码：12163351

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：325

字数：171000

正文语种：中文

内容简介

　　5G移动通信系统已将大规模MIMO列入国际标准，并予结合超密集网络、毫米波MIMO等开展深入研究。MIMO技术带来的分集增益和陈列增益有效地对抗了无线通信的衰落效应，可极大地提高信号传输的可靠性，已成为一项业界普遍认可的提高无线通信系统性能的有效技术。但由于多方面条件的约束和限制使得MIMO多天线技术仍存在诸多问题。分析表明，借助协作中继、网络编码等一些新的理论和技术，并利用干扰消除、干扰避免以及物理层和MAC层的层间协作传输，可有效地提高整个系统的传输性能。《面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析》围绕无线通信网络中宽带协作传输方案及其性能分析的课题进行了深入研究，研究内容涉及联合协作中继选择和网络编码的协作传输策略及其性能分析，联合物理层和MAC层的层间协作传输，以及基于MAC层协作的传输方案及其性能分析等方面。

目录

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 无线信道 2
1.2.1 大尺度衰落 2
1.2.2 小尺度衰落 3
1.3 MIMO信道容量 6
1.3.1 MIMO系统模型 6
1.3.2 点到点的MIMO信道容量 6
1.3.3 MIMO空间分集 8
1.4 中继协作传输方案 8
1.4.1 中继协作通信 8
1.4.2 中继协作传输的系统模型 10
1.4.3 网络编码 12
1.5 MAC层协作传输方案 13
1.6 Small cell协作传输方案 14
1.7 本书的主要工作 16
第2章 Nakagami信道下双向中继选择的协作传输方案及其性能分析 19
2.1 概述 19
2.2 系统模型 20
2.3 双向协作中继选择的传输方案 21
2.4 双向中继选择的协作传输方案的性能分析 22
2.4.1 双向链路的概率密度函数 22
2.4.2 中断概率 24
2.4.3 平均误符号率 27
2.5 仿真和分析 29
2.6 小结 32
第3章 联合网络编码和中继选择的协作传输方案及其性能分析 33
3.1 概述 33
3.2 系统模型 33
3.3 联合网络编码的协作中继传输方案 35
3.4 联合网络编码的协作中继选择传输方案的性能分析 36
3.4.1 联合网络编码的协作中继选择传输方案的中断概率分析 36
3.4.2 联合网络编码的协作中继选择传输方案的误码率分析 38
3.5 无协作中继选择的网络编码方案性能分析 39
3.6 仿真与分析 41
3.7 小结 45
第4章 联合PHY层和MAC层设计的OBSS干扰避免方案及其性能分析 46
4.1 概述 46
4.2 VHT WLANs MU-MIMO传输机制下OBSS干扰问题的形成 48
4.3 VHT WLANs MU-MIMO传输机制下OBSS的数学模型 50
4.4 OBSS的干扰解决方案 50
4.4.1 基于站点信道相关性的分组方案 50
4.4.2 联合PHY层和MAC的波束方向干扰避免方案 51
4.4.3 基于BSS之间协作的干扰对准技术 53
4.5 方案2（空间干扰避免）中发射预编码的优化设计 55
4.6 仿真结果与分析 58
4.7 小结 61
第5章 基于IEEE 802.11ac的MU-MIMO传输方案的优化设计及其性能分析 62
5.1 概述 62
5.2 IEEE 802.11ac中的MU-MIMO传输机制 63
5.3 改进的IEEE 802.11ac MU-MIMO传输方案 65
5.3.1 多用户预编码方案的改进和最优功率分配 65
5.3.2 MU-MIMO传输的MAC层调度优化方案 69
5.4 IEEE 802.11ac MU-MIMO传输方案的性能分析 71
5.5 仿真结果与分析 74
5.6 小结 76
第6章 基于MAC层协作的VHT WLAN吞吐量增强方案及其性能分析 78
6.1 概述 78
6.2 现有方案问题形成和所提方案阐述 79
6.2.1 现有方案问题形成 79
6.2.2 基于MAC层协作的吞吐量增强方案阐述 80
6.3 不等带宽发送方案 82
6.4 所提方案性能研究 83
6.5 仿真与分析 88
6.6 小结 92
第7章 Small cell协作传输方案及其性能分析 93
7.1 概述 93
7.2 系统模型 94
7.3 聚合干扰下Small cell中用户的性能分析 97
7.3.1 中断概率 97
7.3.2 误符号率 99
7.3.3 Small cell第k个用户的容量 100
7.4 Small cell网络中用户的接入机制 101
7.4.1 大尺度衰落下基于能效的接入机制 101
7.4.2 所提接入机制的性能分析 101
7.5 仿真与分析 104
7.6 小结 110
第8章 结论与展望 111
8.1 工作总结 111
8.2 未来研究展望 113
参考文献 114

精彩书摘

　　《面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析》：
　　第1章 绪论
　　1.1 研究背景
　　无线通信是当今通信领域中最活跃的研究热点之一，随着网络时代的到来，近十几年无线网络的信息交互量正在以指数级的速度增长，受到了各行业的普遍关注。随着因特网以及无线通信多媒体技术的快速发展，人们对移动环境下的通信速率和服务质量的要求越来越高，已投入商用的移动通信系统已经远远不能满足人们日益增长的服务需求。为了更好地满足用户的服务质量要求、提高数据的传输速率，传统的无线通信蜂窝网络采用提高发射功率、小区分裂等技术来改善用户接收的信噪比，以提高用户的服务质量，然而这些技术面对浩瀚且高速的信息交互量显得杯水车薪，而且发送功率的提高会造成相邻小区的同频干扰，小区数量的增加需要花费大量的成本，这将降低无线通信系统的频谱效率，阻碍无线通信产业的迅速发展。如何高效地利用无线资源，扩展小区的覆盖面积，更好地提高系统的性能，是无线通信产业首先要解决的问题，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)多天线技术和协作中继技术的提出给这些问题的解决带来了福音。MIMO多天线技术通过在收发端配置多根天线，达到了在不增加发射功率的前提下，成倍提高系统容量的目标，不仅如此，MIMO多天线技术带来的分集增益和阵列增益有效地对抗了无线信道的衰落，极大地提高了信号传输的可靠性，成为业界普遍认可的提高无线通信系统性能的一项有效技术。尽管多天线技术已经逐渐被新一代的无线通信主流协议所采纳，但是它仍然存在诸多问题，例如，现有的多天线都配置在基站端，而移动终端受到自身体积、重量以及现有技术等条件的约束和限制而难以配置多天线，协作中继技术的提出将发展缓慢的无线通信产业带入了一个新的发展阶段，协作中继在平坦衰落的环境中在不明显改变骨干网络的同时，解决或者部分解决了目前蜂窝网络存在的诸多问题，增加了系统的容量，提高了网络的服务质量，改善了系统的性能。众多的物理层技术有效推动了无线通信产业的发展，然而，无线信道的时变性和不同用户地理分布上的分散性使无线通信面临另外一些挑战，例如，衰落和干扰使无线信号在传输的过程中会受到来自相邻节点的影响，单纯依靠物理层技术是无法克服无线通信产业发展中的各种挑战的，因此联合物理层和媒体访问控制(Medium Access Control，MAC)层等的层间协作传输方案是一个至关重要的发展方向。
　　……

智联未来：下一代通信网络架构与融合技术前瞻 本书并非一本聚焦于特定技术标准或某一种特定解决方案的专著，而是旨在提供一个更为宏观和前瞻性的视角，深入探讨支撑未来通信网络演进的关键理念、核心技术群以及融合发展趋势。它着眼于下一代无线接入技术（包括但不限于5G的后续演进、6G等）所面临的挑战与机遇，系统性地剖析驱动网络变革的根本动力，并对可能出现的各种创新架构和协同传输模式进行前瞻性描绘与理论性探讨，以期为相关领域的研究者、工程师及决策者提供一个更广阔的思考框架和深入的理解维度。 第一章：通信网络演进的宏观驱动力与核心需求 本章将回溯通信网络发展的历史脉络，从2G的语音通信、3G的数据传输、4G的高速移动宽带，到5G的万物互联与超低时延，阐述每一次技术飞跃背后所涌现的社会经济需求和技术瓶颈。我们将深入分析当前及未来一段时期内，通信网络需要满足的核心用户需求和行业应用场景： 增强型移动宽带 (eMBB) 的持续升级： 随着高清视频、VR/AR、沉浸式体验等应用的普及，用户对数据速率、容量和时延的要求将不断提升。 海量物联网连接 (mMTC) 的爆炸式增长： 智能家居、智慧城市、工业物联网等领域的蓬勃发展，要求网络能够支持每平方公里数百万的设备连接，同时保证低功耗和低成本。 超可靠低时延通信 (uRLLC) 的极致追求： 自动驾驶、远程手术、工业自动化、关键基础设施监控等场景，对网络的可靠性、低时延和抖动提出了近乎苛刻的要求。 泛在连接与普惠接入： 实现全球范围内的无缝覆盖，解决数字鸿沟问题，让更多区域和人群享受到高质量的通信服务。 绿色低碳与可持续发展： 面对日益增长的能源消耗和环境压力，新一代通信网络的设计需要将能效和绿色化作为核心考量。 安全性与隐私保护： 随着连接设备的增多和数据量的激增，网络安全和用户隐私的保护变得尤为重要。 智能化与自动化： 如何利用人工智能（AI）和机器学习（ML）技术，实现网络的自组织、自优化、自愈合，提升运维效率和用户体验。 我们将深入探讨这些需求如何驱动下一代通信技术的发展，并分析当前技术架构在应对这些挑战时的局限性，为后续章节的讨论奠定理论基础。 第二章：下一代无线接入的关键技术探索 本章将聚焦于孕育未来通信网络核心能力的一系列关键无线接入技术，并对它们进行深入剖析和前瞻性展望： 新频段的开发与利用： 从Sub-6GHz到毫米波（mmWave）乃至太赫兹（THz）频段，不同频段的特性、优势与挑战，以及如何在复杂环境中实现高效传输。 先进的波形设计与调制方案： 探索比OFDM更具优势的新型波形，如Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM)、Filter Bank Multi-carrier (FBMC) 等，以及适应复杂信道环境的自适应调制编码技术。 大规模多输入多输出 (Massive MIMO) 的深化发展： 从天线数量的增加到更智能的波束赋形，如何进一步提升频谱效率、覆盖范围和用户容量。 智能表面 (Intelligent Reflecting Surfaces - IRS) / 可编程超表面 (Programmable Metasurfaces)： 探讨如何利用低成本、可控的反射材料，智能地重塑无线传播环境，实现无源波束赋形，克服信号阻碍，提升覆盖和性能。 全双工通信 (Full-Duplex) 技术： 研究如何突破自干扰的限制，实现同一频率上的同时发送和接收，从而将频谱效率翻倍。 分布式天线系统 (DAS) 与超密集组网 (UDN) 的协同： 如何更有效地部署和管理海量的小型基站，实现精细化覆盖和高容量区域的优化。 先进信道编码技术： 探索如极化码 (Polar Codes)、低密度奇偶校验码 (LDPC Codes) 的进一步改进，以及更具潜力的下一代纠错编码方案。 我们将从理论模型、关键技术原理、潜在性能增益以及实现挑战等多个维度，对这些技术进行细致的审视，并评估它们在构建未来高性能无线网络中的作用。 第三章：网络架构的变革与智能化演进 除了无线接入技术，本章将把目光聚焦于通信网络的核心架构，探讨其向着更加灵活、智能和融合的方向演进。 软件定义网络 (SDN) 与网络功能虚拟化 (NFV) 的深化应用： 如何通过解耦硬件与软件，实现网络的集中控制、灵活配置和按需部署，提升网络的敏捷性和可编程性。 云原生网络架构： 将网络功能构建为微服务，部署在云平台之上，实现弹性伸缩、快速迭代和自动化运维。 边缘计算 (Edge Computing) 的战略地位： 分析边缘计算如何与核心网络协同，将计算和存储能力下沉到网络边缘，满足低时延、本地化处理的需求，并降低核心网的负荷。 服务化网络架构 (Service-Based Architecture - SBA)： 探讨如何将网络功能抽象为可组合的服务，提供更加灵活和定制化的通信服务。 人工智能/机器学习在网络管理与优化中的作用： 深入研究AI/ML在流量预测、资源调度、故障诊断、网络安全防护等方面的应用，实现网络的智能化运营。 网络切片 (Network Slicing) 的精细化与动态化： 如何根据不同业务场景的需求，在同一物理基础设施上创建逻辑隔离、性能可定制的虚拟网络，并实现切片生命周期的动态管理。 通信感知融合： 探讨通信网络如何利用无线信号实现环境感知、定位、监测等功能，并反过来利用感知信息优化通信性能。 我们将详细阐述这些架构层面的变革如何相互促进，共同构建一个更具韧性、效率和智能化的通信基础设施。 第四章：跨域协同传输与融合通信的构想 本章将深入探讨不同通信域（如无线、有线、卫星、光纤等）之间实现协同传输和融合通信的潜在模式和技术挑战。 异构网络融合： 如何实现不同技术标准、不同频谱资源、不同网络架构之间的无缝互联互通，为用户提供一致性的体验。 多连接聚合与多路径传输： 探讨如何通过聚合多个通信链路（如Wi-Fi、蜂窝网络、蓝牙等），提升带宽、可靠性和鲁棒性。 智能传输路径选择与切换： 利用AI/ML技术，根据实时网络状态、用户需求和应用类型，动态优化数据传输路径。 空天地一体化通信网络： 整合地面蜂窝网络、卫星通信、无人机通信等，构建覆盖更广、更具韧性的通信体系。 量子通信的初步探索与未来展望： 探讨量子通信在安全性方面的革命性潜力，以及其与现有通信网络的融合前景。 语义通信与意图驱动通信： 超越比特传输，关注信息本身的含义和通信的意图，实现更高效、更智能的信息交互。 我们将对这些前沿的协同传输模式进行概念性阐述，分析其可行性、潜在优势以及实现过程中可能遇到的技术瓶颈。 第五章：性能分析框架与评估方法 虽然本书不提供具体方案的性能数据，但本章将构建一套通用的理论分析框架和评估方法，用于理解和评估未来通信系统的性能。 关键性能指标 (KPIs) 的定义与度量： 讨论速率、时延、抖动、可靠性、容量、能耗、连接密度、覆盖范围、移动性、安全性等关键指标的定义和测量方法。 数学建模与仿真技术： 介绍用于分析和预测通信系统性能的常用数学模型（如排队论、马尔可夫链、概率几何等）和仿真工具。 理论性能边界的探索： 讨论香农理论等基础理论在理解通信系统性能极限中的作用，以及如何通过创新技术逼近这些理论边界。 功耗与频谱效率的权衡： 分析在追求极致性能的同时，如何平衡系统的能耗和频谱利用率。 拥塞控制与资源分配算法的分析： 探讨不同拥塞控制和资源分配策略对网络整体性能的影响。 安全性评估方法： 介绍评估通信系统在面对各种攻击时的安全鲁棒性的方法。 本章将强调理论分析的重要性，为读者理解和评估未来通信技术的发展提供方法论上的指导。 第六章：未来展望与挑战 本书的最后一章将对下一代通信网络的未来发展趋势进行总结和展望，并提出其可能面临的重大挑战。 6G愿景与关键特征： 探讨6G可能实现的愿景，如感官互联、智能泛在、数字孪生等，以及支撑这些愿景的关键技术方向。 标准化与产业生态： 分析未来通信标准制定面临的复杂性，以及构建开放、合作的产业生态的重要性。 技术融合与跨界创新： 强调通信技术与其他新兴技术（如AI、区块链、云计算、边缘计算、传感器技术等）的深度融合将是关键。 社会、伦理与政策影响： 探讨通信技术发展可能带来的社会变革、伦理困境以及对政策制定提出的新要求。 可持续发展与绿色通信： 再次强调构建绿色、低碳、可持续的通信网络的重要性。 面临的重大技术挑战： 总结在实现上述愿景过程中可能遇到的技术瓶颈，如更高的频谱效率、更低的能耗、更强的安全保障、更低的成本等。 本书希望通过对未来通信网络架构、关键技术、协同模式及评估方法的系统性探讨，帮助读者构建一个关于“智联未来”的整体认知图景，激发对下一代通信技术更深入的思考和探索。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的科技爱好者，虽然不是专业出身，但对新技术的探索从未停止。我对5G技术已经关注了好几年，从最初的理论概念到如今的广泛应用，其发展速度之快令人惊叹。我特别对那些能够提升网络效率和用户体验的技术细节感兴趣。这本书的书名——“面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析”——虽然听起来有些专业，但“协同传输”这个词汇激起了我的好奇心。我猜想这可能是一种更高级的网络通信方式，能够让不同的传输模块或设备之间更好地配合，从而提高整体的传输速度和稳定性。而且，标题中的“性能分析”也让我觉得这本书不是那种空泛的科普读物，而是有真才实学，会用数据和图表来展示技术的优劣。我非常期待这本书能够用一种相对易于理解的方式，将这些深奥的技术原理讲解清楚，并且通过分析具体的“方案”和“性能”，让我这个普通读者也能窥探到5G网络背后运行的奥秘，感受科技的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书脊设计也颇具匠心，采用了一种特殊的凹凸纹理，握在手中能感受到扎实的质感，仿佛在传递一种专业与严谨。我的职业是一名通信设备的研发工程师，日常工作就涉及到无线通信系统的设计与优化。近年来，5G技术的快速发展对我们提出了更高的要求，特别是在提高频谱效率、降低时延、增强用户体验等方面，协同传输技术扮演着至关重要的角色。市场上关于5G的书籍不少，但真正能够深入剖析协同传输机理并进行量化性能分析的却相对较少。很多书籍停留在概念介绍层面，缺乏实际的理论推导和工程实践指导。因此，当我在技术书架上看到这本书时，立刻就被它的标题所吸引：“面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析”。“方案”二字预示着书中可能不仅仅是理论探讨，更会提供实际可行的技术路线和设计思路；而“性能分析”则表明其研究的严谨性和科学性，这对于我们进行系统设计和优化具有重要的参考价值。我迫切希望这本书能为我带来新的技术视角和解决问题的思路，帮助我在5G通信技术的浪潮中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

从一个潜在的图书出版商的角度来看，这本书的题材具有极强的市场竞争力。5G作为新一代通信技术，其发展和应用是当前全球信息产业的焦点。其中，无线宽带协同传输是实现5G高性能的关键技术之一，涉及多项前沿理论和工程挑战。本书的标题直接点明了技术方向和研究内容，即“面向5G”、“无线宽带协同传输方案”、“性能分析”，这三个关键词的组合，清晰地界定了本书的定位，能够精准地吸引到目标读者群体。从内容上看，“方案”一词暗示了本书将提供实际的技术设计和实现思路，这对于技术研发人员、系统集成商以及需要进行技术选型的决策者而言，具有很高的实用价值。“性能分析”则保证了本书的学术严谨性和科学性，能够满足研究人员对理论深度和实证研究的需求。一本能够兼顾理论深度和实践指导的书籍，往往在市场上具有很强的生命力。因此，我们有理由相信，这本书的内容和选题都具备成为一本畅销的技术专著的潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引我，深邃的蓝色背景搭配简洁明亮的银色字体，瞬间就勾勒出一种科技感与前沿感。我本身就是一名通信工程专业的学生，平时对无线通信领域一直保持着高度的关注，尤其是5G技术，更是当前炙手可热的研究方向。在浏览书店时，这本书的标题直接击中了我的兴趣点——“面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析”。“协同传输”这个词汇本身就充满了技术深度，暗示着书中可能探讨的是多天线、多载波、多用户等复杂的协作机制，这正是我希望深入了解的内容。而且，标题中还包含了“性能分析”，这让我觉得这本书不仅是理论的堆砌，更注重实际效果的评估，很可能包含大量的仿真实验、数据论证，甚至是实际案例的分析，这对于我这样的学习者来说，无疑是宝贵的财富。虽然我还没有翻开书页，但从书名和封面给我的第一印象来看，这本书很有可能成为我学习5G无线通信技术的优秀参考资料，我期待着它能为我打开一扇理解复杂协同传输原理的窗户。

评分☆☆☆☆☆

我在一家通信运营商负责网络规划与优化的工作，每天都要面对如何提升网络容量、降低用户感知时延以及保障服务质量的挑战。5G网络的部署给我们带来了巨大的机遇，但同时也带来了新的技术难题。协同传输技术，例如大规模MIMO、波束赋形、载波聚合等，是实现5G网络高性能的关键。然而，这些技术的具体实现方案以及它们在不同场景下的性能表现，往往需要深入的研究和细致的分析。这本书的书名——“面向5G的无线宽带协同传输方案及性能分析”——让我看到了解决这些问题的希望。我非常关注书中是否能够提供一些创新性的协同传输方案，并且这些方案是否有详细的性能评估数据作为支撑。如果书中能够详细阐述不同方案的优缺点、适用场景以及在实际网络部署中可能遇到的问题和解决方案，那将对我的日常工作具有极大的指导意义。我期待这本书能够成为我解决5G网络优化难题的得力助手，帮助我更好地服务用户，提升网络竞争力。