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。

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