5G：开启未来无线通信创新之路 电子与通信 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121310416

商品编码：29782639540

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	5G：开启未来无线通信创新之路 电子与通信 书籍
作者：	赵绍刚
定价：	68.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：
ISBN：	9787121310416
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	小16开

内容简介

本书对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。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。

目录

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 1.3 5G的应用8 1.4 5G标准化9 1.5 5G的挑战10 1.6 5G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 3.3.1 SM机制41 3.3.2 SSK42 3.3.3 GSM43 3.4 大MIMO系统信号检测48 3.5 系统模型51 3.6 测52 3.7 线性检测53 3.7.1 MF检测器53 3.7.2 ZF检测器54 3.7.3 MMSE检测器55 3.8 干扰抵消56 3.8.1 V-BLAST检测器56 3.9 LR辅助的线性检测58 3.9.1 LR辅助的检测58 3.9.2 SA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 4.3.1 IEEE 802.11 WiFi模型86 4.3.2 3GPP LTE模型87 4.4 大MIMO系统测量活动89 4.4.1 12×15MIMO室内测量89 4.4.2 16×16MIMO都市室外测量90 4.4.3 32×64室内测量91 4.4.4 16×16室内测量91 4.4.5 16×32室内测量91 4.4.6 24×24和36×36MIMO立方体92 4.4.7 8×16室外到室内测量93 4.4.8 128天线阵列的测量94 4.5 紧凑天线阵列95 4.5.1 PIFA96 4.5.2 PIFA作为阵元的紧凑天线阵列98 4.5.3 MIMO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 5.4.1 LDS-CDMA/OFDM118 5.4.2 SCMA119 5.4.3 MUSA122 5.4.4 PDMA129 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 6.2 NOMA概念134 6.2.1 下行NOMA134 6.2.2 上行NOMA137 6.3 NOMA优势和驱动力139 6.4 NOMA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 6.6 NOMA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 Filtere

《5G：开启未来无线通信创新之路》 一、 时代脉搏与技术浪潮：5G的诞生与必然 我们正处在一个由信息驱动、连接无处不在的时代。从智能手机的普及到物联网的蓬勃发展，再到人工智能的深刻变革，这一切的背后都离不开通信技术的飞速进步。20世纪末，2G让我们迈入了移动通信时代，实现了语音的自由；进入21世纪，3G带来了移动互联网的曙光，我们得以畅游信息海洋；随后的4G则以其高带宽、低时延的特性，彻底改变了我们的生活方式，高清视频、移动支付、在线游戏等应用层出不穷。 然而，随着技术的发展和应用的演进，我们对通信能力的需求也在不断攀升。视频内容日益高清化、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等沉浸式体验呼声渐高、海量设备的连接需求日益增长、自动驾驶和工业互联网等对低时延、高可靠性提出了极致要求。4G已逐渐显露出其瓶颈，无法满足未来社会对信息传输的更高期待。 正是在这样的时代背景下，第五代移动通信技术——5G，应运而生。它不是简单的技术迭代，而是通信领域的一次飞跃，旨在构建一个更加智能、更加互联的未来。5G的诞生，是技术发展规律的必然，是社会需求驱动的产物，更是人类对信息连接能力不懈追求的结晶。它将以前所未有的方式，连接人与人、人与物、物与物，为各行各业的创新和发展提供强大的底层支撑。 二、 5G的核心技术突破：性能的全面跃升 5G之所以能够实现质的飞跃，离不开一系列关键技术上的突破与创新。这些技术协同作用，共同造就了5G在速率、时延、连接数等方面的显著优势。 1. 全新的频谱利用： 毫米波（mmWave）频段： 5G充分利用了此前尚未充分开发的更高频段，特别是毫米波（通常指24GHz以上）频段。这些频段拥有巨大的带宽潜力，能够提供超高的数据传输速率。虽然毫米波信号传输距离较短，且容易受阻碍，但通过波束赋形（Beamforming）等技术，可以定向传输信号，提高信号质量和覆盖范围。 中低频段的优化： 除了毫米波，5G也继续利用和优化了现有的中低频段（如3.5GHz、4.9GHz等），以实现更广阔的覆盖和更好的穿透性，兼顾了速率和广域覆盖的需求。 频谱共享与灵活部署： 5G引入了更灵活的频谱使用策略，如动态频谱共享（DSS），允许4G和5G在同一频段内共存，加速了5G网络的部署进程。 2. 先进的天线技术： 大规模多输入多输出（Massive MIMO）： 这是5G最具标志性的技术之一。Massive MIMO通过在基站部署大量天线单元（数十甚至上百个），能够实现对用户信号的精细化控制。它可以同时为多个用户提供独立的传输流，显著提升网络容量和频谱效率。同时，Massive MIMO结合波束赋形技术，能够将信号能量集中发射到目标用户方向，减少干扰，提高用户体验。 波束赋形（Beamforming）： 该技术能够通过调整天线阵列中各个天线单元的信号相位和幅度，将无线信号塑造成一个集中的“波束”，精准地指向用户设备。这不仅能够提高信号强度，减少信号损耗，还能有效降低对周围其他设备的干扰，实现更高效的无线通信。 3. 网络架构的变革： 服务化架构（SBA）与网络功能虚拟化（NFV）、软件定义网络（SDN）： 5G采用了更加灵活和开放的网络架构。NFV将传统的专用硬件网络功能（如核心网网元）转化为可在通用服务器上运行的软件，而SDN则实现了网络控制平面与数据平面的分离。SBA将网络功能解耦为独立的服务，使得网络功能可以按需组合和部署。这使得5G网络具备了高度的灵活性、可编程性和自动化能力，能够根据业务需求快速定制和部署各种网络服务。 网络切片（Network Slicing）： 这是5G最核心的网络能力之一。通过将物理网络划分为多个逻辑上独立的虚拟网络（切片），为不同的应用场景提供定制化的服务。例如，可以为自动驾驶创建一个高可靠、低时延的切片；为VR/AR创建一个高带宽、低时延的切片；为物联网设备创建一个海量连接、低功耗的切片。网络切片能够保证不同业务之间的服务质量（QoS），实现“一网多用”。 边缘计算（Multi-access Edge Computing, MEC）： 5G将计算和存储能力推向网络边缘，靠近用户侧。这能够大幅缩短数据传输的路径，降低时延，减少核心网的负担，并提高数据处理的效率和安全性。MEC是实现低时延、高可靠性应用（如自动驾驶、工业自动化、高清视频分析）的关键技术。 4. 新的核心网设计： 云原生核心网： 5G核心网（5GC）是基于云原生理念构建的，采用微服务架构，更加模块化、可伸缩和易于部署。其架构更加扁平化，减少了传统核心网中的层级，提高了信令处理效率。 增强的移动性管理： 5G在用户在网络中移动时的连接管理方面也进行了优化，确保了无缝切换和更稳定的通信体验。 三、 5G的关键性能指标：颠覆性的三大特性 5G的出现，并非仅仅是速度的提升，而是其在三个关键维度上的全面革新，为未来应用奠定了坚实的基础： 1. 增强移动宽带（eMBB - Enhanced Mobile Broadband）： 极高的峰值速率： 5G的峰值下载速率理论上可达10Gbps，远超4G的1Gbps。这意味着用户可以秒级下载高清电影，享受无延迟的4K/8K视频流，以及更加流畅的VR/AR体验。 更高的用户体验速率： 即使在人口密集区域，5G也能提供显著提升的平均下载速率，确保用户在任何地点都能获得高质量的上网体验。 海量内容即时获取： eMBB能力使得海量数据的传输和获取变得轻而易举，为高清视频、云游戏、沉浸式娱乐等新兴应用提供了可能。 2. 海量机器类通信（mMTC - Massive Machine Type Communications）： 超大规模连接能力： 5G能够支持每平方公里百万级的设备连接数，远超4G的每平方公里万级。这为物联网（IoT）的爆发式增长提供了基础设施支撑。 低功耗设计： 5G针对物联网设备进行了优化，许多mMTC应用场景下的设备对功耗有极高要求，5G技术支持更长的电池续航。 广泛的应用场景： mMTC是实现智慧城市、智能家居、工业物联网、智能农业、环境监测等大规模连接场景的关键，能够连接数以亿计的传感器和智能设备。 3. 超可靠低时延通信（URLLC - Ultra-Reliable Low Latency Communications）： 毫秒级时延： 5G的端到端时延可低至1毫秒，相比4G的几十毫秒，这是一个数量级的降低。 极高的可靠性： 5G网络能够提供高达99.999%的可靠性，确保通信连接的稳定性。 关键应用场景： URLLC能力是实现自动驾驶、远程医疗手术、工业自动化、智能电网、远程控制等对时延和可靠性要求极为苛刻的应用的基石。它能够确保指令的实时、准确执行，保障安全和效率。 四、 5G的变革性影响：赋能千行百业 5G的到来，不仅仅是通信技术的进步，更是对整个社会经济发展模式的一次深刻重塑。它将作为关键的赋能者，驱动各行各业的数字化转型和智能化升级： 1. 工业互联网与智能制造： 5G的URLLC和mMTC能力将彻底改变传统的工业生产模式。通过5G连接的传感器、机器人和自动化设备，能够实现生产过程的实时监控、精准控制和数据驱动的优化。工厂的柔性化生产、远程维护、预测性维修将成为可能，大大提升生产效率和产品质量。 2. 智慧交通与自动驾驶： 自动驾驶汽车需要实时感知周围环境、与其他车辆和交通基础设施进行通信（V2X），并对指令做出毫秒级的响应。5G的低时延、高可靠性是实现L4/L5级别自动驾驶的关键。同时，5G也将赋能智能交通管理系统，优化交通流量，提高出行效率和安全性。 3. 智慧医疗： 5G技术将推动远程医疗迈上新台阶。医生可以通过5G网络进行高清远程会诊、远程手术指导，甚至进行远程机器人手术。此外，可穿戴医疗设备收集的健康数据能够实时传输到云端进行分析，实现对患者的精准健康管理和疾病预警。 4. 智慧城市： 5G将成为智慧城市的大脑和神经网络。通过mMTC连接的海量传感器，可以实现对城市基础设施（如交通、能源、水务、环境）的精细化管理和实时监控。例如，智能路灯可以根据人流量和车流量自动调节亮度；智能垃圾桶可以监测满溢情况并规划最优回收路线。 5. 媒体与娱乐： 5G的eMBB能力将彻底改变媒体和娱乐体验。用户可以随时随地享受4K/8K超高清视频、沉浸式VR/AR游戏和直播。云游戏将摆脱对本地硬件性能的依赖，用户只需通过5G网络即可畅玩高品质游戏。 6. 教育： 5G将带来更具互动性和沉浸感的在线教育体验。VR/AR技术可以用于模拟实验、虚拟课堂，让学习变得更加生动有趣。远程教育将不受地域限制，优质教育资源得以更广泛地传播。 7. 农业： 5G赋能的精准农业将提高农作物产量和资源利用效率。通过部署传感器监测土壤湿度、温度、养分等信息，并结合无人机进行精准施肥、喷药，实现智能化、精细化的农业生产。 五、 挑战与展望：通往未来的探索之路 尽管5G描绘了激动人心的未来图景，但其发展和普及并非一帆风顺，也面临着一系列挑战： 部署成本高昂： 5G基站的建设，特别是毫米波基站需要更密集的部署，投资巨大。 频谱资源的分配与协调： 全球范围内5G所需频谱资源的有效分配和管理是一个复杂的问题。 技术标准的成熟与演进： 5G技术仍在不断演进，标准仍在完善中，未来可能出现5G-Advanced等更先进的版本。 应用场景的落地与商业模式的创新： 许多5G的杀手级应用仍在探索和孵化阶段，需要产业链各方共同努力，挖掘商业价值。 安全与隐私问题： 随着连接设备的增多和数据量的爆发，网络安全和数据隐私保护面临更大的挑战。 然而，挑战与机遇并存。5G的宏伟蓝图正在逐步展开，它不仅是通信技术的革命，更是社会进步和经济发展的强大引擎。我们有理由相信，随着技术的不断成熟、成本的逐步降低以及应用场景的日益丰富，5G将真正开启一个万物互联、智能涌现的全新时代，为人类社会带来前所未有的福祉。 《5G：开启未来无线通信创新之路》这本书，将带您深入了解5G的起源、核心技术、关键性能以及它所带来的深远影响。它不仅是技术爱好者的指南，更是洞察未来发展趋势、把握时代脉搏的必备读物。让我们共同探索5G所带来的无限可能，迎接属于我们的智能未来。

评分☆☆☆☆☆

这部书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调，配上未来感的线条勾勒出的信号轨迹，一下子就让人联想到了飞速发展的前沿科技。我拿到手的时候，首先翻阅的是它的目录，内容排布得相当清晰，从基础原理到最新的应用案例，层层递进，让人感觉作者在梳理知识体系上下了很大功夫。虽然我本身对这个领域算是有一定的了解，但它在某些章节对“毫米波”传播特性的剖析，那种深入到物理层面的探讨，即便不是教科书式的枯燥，也展现了作者扎实的学术功底。特别是其中对“波束赋形”算法的图示讲解，那种直观性远超我之前看过的几篇技术白皮书，让你仿佛能亲手触摸到那些复杂的电磁波束是如何被精确控制的。整本书的装帧也很有质感，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这是一本可以反复研读的工具书，而不是那种读完就束之高阁的快餐读物。光是看排版和字体选择，就能感受到出版方对阅读体验的重视，大段的公式推导和技术图表都处理得干净利落，为深度学习提供了极佳的物质基础。

评分☆☆☆☆☆

从阅读的便捷性角度来看，这本书的编排逻辑可以说是教科书级别的典范。它似乎是为不同层次的读者量身定制的：初学者可以着重阅读那些背景介绍和应用案例的章节，快速建立起对新一代无线网络的整体认知框架；而对于资深工程师或学者而言，那些关于“物理层安全”和“网络功能虚拟化（NFV）”的深入论述，则提供了足够多的论据和思考方向。我特别留意了书末的“术语索引”和“参考文献”部分，其详尽程度令人印象深刻，这不仅是对前人研究成果的尊重，也为读者后续的深入研究铺设了坚实的桥梁。总而言之，这本书提供了一种难得的体验：它既能让你在技术细节上得到满足，又能让你在宏观战略层面感受到科技浪潮的汹涌，是一部既有厚度又有温度的优秀技术著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，非常具有一种“严谨的浪漫主义”色彩。它既有理工科书籍特有的精确性——比如对各种协议标准的引用和时间线的标注都极其考究——但同时又弥漫着一种对技术变革的乐观和激情。在讨论到“低时延”这一核心指标时，作者用了很长的篇幅来描绘这种极速响应对人类社会带来的颠覆性改变，比如远程精密手术的普及，或者完全自动化的工业流水线。这种对未来图景的热情描绘，让阅读过程充满了期待感，不像是冷冰冰的技术手册。另外，书中对未来标准演进的展望部分，处理得尤为高明，它既没有夸大的承诺，也没有故作姿态的保守，而是基于当前的技术瓶颈和研究热点，给出了几条最有可能实现的路径，这种基于事实的理性推测，比任何空泛的口号都更具说服力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度达到了一个令人赞叹的平衡点。谈到深度，它对“大规模MIMO”系统的信道估计复杂度分析部分，着实让我眼前一亮。它没有回避那些复杂的矩阵运算和计算瓶颈，反而将其视为待解决的挑战，并探讨了几种主流的近似求解方法及其性能权衡。这对于希望在算法层面有所突破的研究人员来说，无疑是宝贵的参考资料。而说到广度，它对“边缘计算与5G的融合”的讨论，则展现了作者对整个信息技术生态系统的宏观视野。它不仅仅局限于无线电通信本身，还深入探讨了云计算、物联网甚至数据安全等跨界领域的影响。我个人尤其欣赏作者对“垂直行业应用”的分类论述，那种清晰的行业划分和针对性的技术需求分析，体现了作者对产业脉络的精准把握，仿佛他本人就是行业内部的资深观察家。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的阅读体验，最深刻的感受在于它叙事的节奏感。开篇并没有急于抛出那些拗口的专业术语，而是用了一种类似“历史回顾”的笔触，娓娓道来了移动通信技术从2G到4G演进中的那些关键转折点，这种叙事手法极大地降低了非专业读者的门槛。我记得其中有一章专门讲了“网络切片”的概念，作者没有停留在理论层面，而是虚构了一个智慧城市的应用场景——将医疗急救、自动驾驶和日常视频流区分开来，并详细描述了每个“切片”的资源隔离和优先级保障机制。这种将抽象技术与具体生活场景结合的叙事风格，让那些复杂的网络架构瞬间变得“可触摸”。读到那里时，我甚至停下来思考了很久，想象着未来城市运行的景象，那是一种被技术力量重新塑形的未来感。作者的文字功底显然不俗，他总能在关键的技术点上，用一个精妙的比喻，将一个原本晦涩难懂的概念，瞬间点亮。