本书主要阐述了5G核心技术，主要包括毫米波通信、大规模MIMO、云化的网络、软件定义网络的支持程度、基于大数据的网络运行、高效能源协议、认知频谱管理等技术的设计细节。

部分5G网络的基础知识
章5G的基础3
1.1历史简介4
1.2引言6
1.35G概念7
1.3.1开放式的无线架构7
1.3.2网络层8
1.3.3开放传输协议8
1.3.4应用层9
1.45G颠覆性技术9
1.4.1以设备为中心的架构10
1.4.2毫米波11
1.4.3大规模MIMO12
1.4.4智能设备13
1.4.5支持机器间（M2M）通信13
第2章5G概述：关键技术15
2.1为什么是5G16
2.2什么是5
2.35G的应用21
2.45G的技术规范22
2.5面临的挑战22
2.65G网络的关键技术23
2.7小结25
第3章从4G到5G27
3.1引言28
3.2LTE概述29
3.2.1LTE网络29
3.2.2LTE帧结构31
3.2.3eNB、S-GW以及MME池32
3.2.4协议栈33
3.2.5首次注册33
3.2.6基于X2的无S-GW重选的切换34
3.2.7基于X2的S-GW重选的切换35
3.2.8基于S1接口的切换36
3.2.9代理移动互联网协议——LTE39
3.3LTE-A概况40
3.45G时代的黎明40
3.55G服务愿景41
3.5.1物联网41
3.5.2身临其境的多媒体体验42
3.5.3万物上云42
3.5.4直观的远程访问42
3.65G的需求42
3.6.1单元边缘数据速率43
3.6.2时延44
3.6.3实时在线用户44
3.6.4成本效率44
3.6.5移动性44
3.6.6蜂窝频谱效率45
3.75G关键技术45
3.8小结47
第4章5G空口技术面临的挑战和问题49
4.1引言50
4.2回传/前传对5G的影响51
4.3部署场景和各自的挑战52
4.3.13GPP发布的微蜂窝部署的基本场景52
4.3.2参考场景1：多层基础网络的干扰管理技术——C-RAN54
4.3.3参考场景2：无处不在、按需服务的高速移动微蜂窝部署方案55
4.4小结56
第二部分5G网络的设计
第5章5GRAN规划的指导原则61
5.1蜂窝概念/蜂窝网络简史62
5.1.1从全向天线到6扇区基站62
5.1.2宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝63
5.1.3UMTS和LTE系统性能瓶颈64
5.25G沙盘65
5.2.1增加1000倍容量的定义65
5.2.2室外vs室内业务65
5.2.3主要服务配置层66
5.3候选的5G蜂窝技术和关键技术66
5.3.1扇区高阶化66
5.3.2垂直扇区化67
5.3.3传统部署方案的演进68
5.3.4微蜂窝/超密集组网69
5.3.5分布式天线系统/动态DAS72
5.3.6大规模MIMO73
5.3.7毫米波通信74
5.4“5G/6G”的非蜂窝方式75
5.4.1蜂窝vs非蜂窝75
5.4.2SPMA的创新性概念76
第6章5G网络的服务质量79
6.1移动网络的QoS管理模型演进80
6.25G网络的关键因子--QoS82
6.35G网络的业务和业务量84
6.4QoS参数86
6.55G网络的质量要求87
6.6小结91
第7章5G大规模天线93
7.1MIMO基础94
7.1.1MIMO技术及其理论依据95
7.1.2多天线传输模型96
7.1.3多天线分集、复用和赋形的信道容量100
7.1.4多用户MIMO102
7.2天线104
7.2.1大规模MIMO天线阵列105
7.2.2超大型天线的问题106
7.2.3大规模MIMO测试台111
7.3波束赋形112
7.3.1波束赋形概述112
7.3.2波束赋形系统113
7.3.3波束赋形的基本原则114
7.3.4无线MIMO系统波束赋形技术的分类117
7.3.5MIMO波束赋形算法119
第8章5G异构网络中的自愈合121
8.1SON简介123
8.1.1SON架构124
8.1.25G前的SON124
8.1.35G中的SON126
8.2自愈合128
8.2.1故障来源130
8.2.2小区中断检测130
8.2.3小区中断补偿131
8.3自愈合技术的发展131
8.4案例研究：回传自愈合133
8.4.15G网络中的回传要求133
8.4.25G网络回传自愈合架构建议134
8.4.3新的自愈合方法137
8.5小结144
第9章5G光纤和无线技术的融合145
9.1引言146
9.2无线与有线宽带及基础设施融合的趋势与课题149
9.3容量和时延约束153
9.3.1容量153
9.3.2时延156
9.4前传架构和光纤技术158
9.4.1前传架构158
9.4.2光纤技术162
9.5光载无线和PON系统共用光纤的兼容性问题166
9.5.1PON系统中的D-RoF传输168
9.5.2用于D-RoF传输的移动前传调制解调器170
9.6小结174
9.7认证175
0章基于MCC的异构网络的功率控制177
10.1引言179
10.2频谱感知：一种机器学习方法179
10.2.1特性180
10.2.2分类器183
10.2.3分类调制编码186
10.3认知无线网中的功率控制187
10.3.1基于游戏理论的分布式技术188
10.3.2其他分布式技术189
10.3.3集中式技术189
10.4使用分类调制和编码的功率控制190
10.4.1目前技术水平191
10.4.2系统模型192
10.4.3分类调制编码反馈194
10.4.4一种同时用于功率控制和干扰信道学习的新型算法195
10.4.5结论197
10.5小结200
1章关于5G蜂窝网络的能源效率—光谱效率折中203
11.1EE-SE平衡205
11.2分布式MIMO系统207
11.2.1D-MIMO信道模型208
11.2.2D-MIMO的遍历容量探讨209
11.2.3D-MIMO系统容量的近似极限209
11.2.4D-MIMO功率模型210
11.2.5D-MIMO的EE-SE平衡公式212
11.3EE-SE平衡的近似闭合形式212
11.4用例方案213
11.4.1单无线接入单元情景213
11.4.2M个无线接入单元215
11.4.3M=2RAU的D-MIMO系统217
11.4.4CFA的准确性：数值结果219
11.5D-MIMOEE-SE平衡下低SE的近似值221
11.6D-MIMOEE-SE平衡下高SE的近似值225
11.7通过C-MIMO实现D-MIMO的EE增益227
11.8小结229
第三部分5G物理层
2章5G的物理层技术233
12.1新波形234
12.1.1滤波器组多载波235
12.1.2通用滤波多载波242
12.1.3广义频分复用245
12.2新调制250
12.3非正交多址251
12.3.1基本NOMA与SIC252
12.3.2没有SIC的基本NOMA255
12.4超奈奎斯特通信速度257
12.5全双工无线电261
3章GFDM：为5G物理层提供灵活性263
13.15G场景和动机266
13.1.1Bitpipe通信266
13.1.2物联网267
13.1.3触觉互联网267
13.1.4无线局域网268
13.2GFDM原理和性能268
13.2.1GFDM波形269
13.2.2GFDM的矩阵表示法271
13.2.3连续干扰消除274
13.2.4用Zak变换设计的接收滤波器276
13.2.5低OOB排放的解决方案279
13.2.6GFDM符号差错率的性能分析282
13.3GFDM的偏移量QAM287
13.3.1时域OQAM-GFDM287
13.3.2频域OQAM-GFDM290
13.4通过预编码提高灵活性291
13.4.1每个子载波的GFDM处理291
13.4.2每个子符号的GFDM处理293
13.4.3GFDM的预编码294
13.5GFDM的发射分集297
13.5.1时间反转STC-GFDM297
13.5.2广泛线性均衡器（WLE）STC-GFDM302
13.6LTE资源网格的GFDM参数化308
13.6.1LTE时频资源网格309
13.6.2LTE时频网格的GFDM参数化310
13.6.3GFDM和LTE信号的共存311
13.7GFDM作为各种波形的框架312
13.8小结316
4章5G微蜂窝系统的新型厘米波概念317
14.1引言318
14.2毫米波和厘米波的特点320
14.35G厘米波蜂窝系统概述321
14.3.1主要特征321
14.3.2理想的5G帧结构321
14.3.3MIMO和支持的不错接收机324
14.3.4动态TDD的支持324
14.4动态TDD325
14.4.1动态TDD的预期收益326
14.4.2动态TDD的缺点329
14.55G厘米波蜂窝系统中的秩自适应331
14.5.1基于Taxation的秩自适应方案332
14.5.2绩效评估333
14.5.3秩自适应和动态TDD336
14.6能量效率机制337
14.7小结340
第四部分5G的厘米波和毫米波波形
5章应用于5G无线网络的毫米波通信技术345
15.1引言346
15.2毫米波技术的标准化工作347
15.3毫米波信道特性348
15.4毫米波物理层技术351
15.5毫米波通信设备352
15.6毫米波室内接入网络架构353
15.7小结354
15.8未来的研究方向355
6章基于毫米波技术的通信网络架构、模型和性能357
16.1引言358
16.2频谱359
16.3波束跟踪361
16.4具有变化角度的信道模型362
16.5UAB网络架构367
16.5.1以负载为中心的回程368
16.5.2多频传输架构370
16.6系统级容量371
16.6.1MIMO预编码371
16.6.2性能评估372
7章毫米波无线电传播特性375
17.1引言376
17.2传播特性377
17.2.1高方向性377
17.2.2有限噪声无线系统379
17.3传播模型和参数380
17.3.1路径损耗模型380
17.3.2毫米波特定衰减因子382
17.4链路预算分析384
17.4.1通过信噪比计算得到的香农信道容量385
17.4.260GHz毫米波信道的IEEE802.11ad基带计算386
17.5小结389
8章室外环境中毫米波的通信特性391
18.1引言392
18.2毫米波信道特性393
18.2.1自由空间传播395
18.2.2大尺度衰减396
18.2.3小尺度衰减402
18.2.4车辆环境中的毫米波特性403
18.3毫米波传播模型405
18.3.1基于几何的随机信道模型405
18.3.2近距离自由空间参考路径损耗模型406
18.3.3射线跟踪模拟408
18.3.4组合方法408
18.4小结409
9章关于毫米波媒体访问控制的研究411
19.1引言412
19.2mmWaveMAC设计中的定向波束管理413
19.2.1彻底/暴力算法搜索413
19.2.2IEEE标准中的两级光束训练414
19.2.3交互式波束训练415
19.2.4优先扇区搜索排序417
19.3mmWave系统的调度和中继选择417
19.3.1调度418
19.3.2IEEE802.11ad中的中继选择418
19.4视频流419
19.4.1室内无压缩视频流419
19.4.2室外实时视频流419
19.5下一代无线蜂窝网络MAC421
19.6小结422
第20章毫米波的MAC层设计425
20.1引言426
20.2MAC层设计的主要挑战和方向427
20.2.1方向性428
20.2.2阻塞428
20.2.3MAC层中的CSMA问题428
20.3空间复用429
20.4毫米波通信中的MAC协议比较429
20.4.1资源分配430
20.4.2传输调度430
20.4.3并发传输431
20.4.4阻塞和方向性431
20.4.5波束成形协议431
20.5MAC设计指南432
20.6毫米波通信标准433
20.6.1局域网433
20.6.2个域网络434
20.7未来的研究方向435
20.8小结436
参考文献437