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出版者:Inspec/Iee

作者:Turnbull, John (EDT)/ Garrett, Simon (EDT)

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:

价格:93

装帧:HRD

isbn号码:9780852964286

丛书系列:

图书标签:

• Broadband
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• IPTV
• Convergence

深度解析下一代无线通信：从基础理论到前沿部署 本书聚焦于移动通信领域的最新进展，深入剖析了5G及未来6G技术栈中的关键技术、网络架构演进、以及支撑这些技术实现的关键物理层和网络层创新。本书旨在为无线通信工程师、网络架构师、以及对前沿通信技术感兴趣的研究人员提供一份全面、深入且具有实践指导意义的参考手册。 --- 第一部分：下一代无线物理层（PHY）的基石 本部分详尽阐述了支撑超高带宽、极低延迟通信所需的物理层技术革新。我们将从信息论的视角出发，探讨如何超越香农极限的限制，实现频谱效率的质的飞跃。 第一章：大规模MIMO与波束赋形的高级理论 本章深入探讨了大规模多输入多输出（Massive MIMO）系统的信号处理挑战与优化。重点内容包括： 1. 信道模型与估计的精确化： 针对高频段（如毫米波和太赫兹）的非平稳信道特性，引入了基于深度学习的信道估计方法，以应对快速变化的传播环境。 2. 预编码与波束管理： 详细分析了基于量化反馈（CSI-RS）和混合模拟/数字预编码器的设计。特别关注了大规模MIMO系统中，如何通过高效的波束训练和跟踪机制，保证波束的指向精度与快速切换能力。 3. 多用户资源调度： 探讨了多用户MIMO (MU-MIMO) 下的联合预编码与功率控制算法，重点介绍基于纳什均衡和效用函数最大化的调度策略，以平衡系统吞吐量与用户体验公平性。 第二章：毫米波（mmWave）与太赫兹（THz）通信的挑战 本章将焦点投向了高频段通信的物理限制与突破口。 1. 高频段信道特性分析： 深入研究了毫米波和太赫兹频段的传播损耗、穿透衰减、以及环境散射特性。构建了适用于密集城市和室内环境的精确路径损耗模型。 2. 天线阵列设计与集成： 讨论了大规模无源和有源天线阵列的设计考量，包括元件间的互耦抑制、散热设计，以及如何将射频（RF）单元、模拟波束赋形器和基带处理集成到小型化封装中。 3. 超宽带（UWB）信号处理： 探讨了在太赫兹频段下，脉冲成形和超宽带调制技术的应用，以应对高频率带来的硬件带宽限制和相干时间极短的问题。 第三章：新型编码与调制技术 本章超越了传统的OFDM框架，探索了下一代编码与调制的潜力。 1. 正交频分复用（OFDM）的演进： 分析了OFDM在面对高频段非平稳信道时的局限性，并详细介绍了正交频分多址（OFDMA）、循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）的优化方案，以及非正交多址接入（NOMA）在提升系统容量和覆盖方面的应用。 2. 极化码（Polar Codes）与低密度奇偶校验码（LDPC）： 对5G和未来通信中选用的先进信道编码方案进行了底层数学推导与性能分析，比较了它们在不同码长和信噪比下的译码复杂度与纠错能力。 3. 更高阶调制与多维调制： 研究了面向极高频谱效率的256QAM、1024QAM的实现细节，以及如何通过先进的均衡技术来克服高阶调制带来的高灵敏度。 --- 第二部分：核心网络架构的革命 本部分关注的是支撑前沿物理层技术实现的网络功能虚拟化、边缘计算、以及网络切片的宏大架构转型。 第四章：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV） 本章系统梳理了网络架构从传统硬件依赖向软件和云原生转型的关键技术。 1. 核心网的云化部署： 详细阐述了控制面（Control Plane）与用户面（User Plane）分离（CUPS）的架构演进，以及如何利用容器化（Containerization）和微服务架构（Microservices）实现网络功能（VNF）的弹性部署与生命周期管理。 2. SDN在无线接入网（RAN）中的应用： 探讨了集中式RAN（C-RAN）和智能无线接入网（RAN Intelligent Controller, RIC）的原理。重点分析了RIC如何通过App和XApps实现快速、灵活的网络功能定制和优化。 3. 网络切片的实现机制： 深入剖析了网络切片（Network Slicing）的端到端管理框架，包括资源隔离、保障机制（SLA）的动态配置、以及跨域资源编排的挑战与解决方案。 第五章：移动边缘计算（MEC）的深度整合 本章着重于将计算能力推向网络边缘，以满足低延迟和高可靠性服务的需求。 1. MEC架构与部署模型： 分析了集中式、分布式和混合式MEC部署的优劣，并讨论了计算卸载（Offloading）决策的优化算法，包括基于延迟、能耗和当前网络负载的动态选择机制。 2. 移动性管理与MEC协同： 针对用户在不同边缘服务器间切换（Handover）时的数据一致性和服务连续性问题，设计了面向MEC环境的会话管理和上下文迁移协议。 3. 安全与隐私在边缘的保护： 探讨了在分布式计算环境中，如何确保用户数据在边缘节点传输和处理过程中的安全，包括零信任模型在MEC中的应用。 第六章：网络自动化、人工智能与机器学习（AI/ML）赋能 本章聚焦于如何利用数据驱动的智能技术，实现未来网络的自配置、自优化和自修复。 1. 基于强化学习（RL）的资源管理： 阐述了如何利用深度Q网络（DQN）和Actor-Critic模型来解决复杂的动态资源分配问题，例如干扰协调和能效优化，无需依赖精确的信道模型。 2. AI驱动的故障诊断与预测性维护： 介绍了如何收集网络性能指标（KPI）和告警数据，构建异常检测模型，实现网络故障的早期预警和自动修复流程。 3. 大模型在网络中的应用潜力： 初步探讨了大型语言模型（LLMs）在网络运维、故障报告分析和复杂系统配置生成方面的潜在应用场景。 --- 第三部分：面向特定场景的融合技术 本部分将前述的理论和架构知识应用于解决特定的、对性能要求极高的应用场景。 第七章：高可靠低延迟通信（URLLC）的保障 URLLC是自动驾驶、工业控制和远程医疗等关键任务应用的基础。 1. 超可靠性的实现机制： 深入分析了冗余传输、快速重传（Mini-Slot based Retransmission）和前向纠错（FEC）的协同设计。研究了如何通过信道编码和调度策略将误包率（PER）降至$10^{-6}$甚至更低。 2. 延迟的端到端分解与优化： 详细分解了无线传输、核心网处理和边缘计算任务执行的各个环节延迟，并提出了针对性的优化技术，如基于超短时隙的调度策略。 3. 同步与精确时间协议： 讨论了高精度时钟同步（如IEEE 1588 PTP）在URLLC环境中的精确度要求，以及如何应对时间敏感网络（TSN）与无线接入网的融合挑战。 第八章：非地面网络（NTN）与空天地一体化 本章探讨了卫星通信、高空平台（HAPS）等非地面资产如何与地面蜂窝网络融合。 1. 星地信道建模与补偿： 针对高轨道和低轨道卫星通信中，多普勒频移、视距（LoS）链路衰减和快速变化的角度（AoA/AoD）问题，提出了多普勒补偿和先进的波束切换算法。 2. 异构网络间的资源协同： 研究了如何在地面5G/6G网络与高轨道卫星网络之间进行智能的流量卸载和干扰协调，以实现全球无缝覆盖。 3. NTN中的移动性管理： 探讨了高速移动卫星平台下，用户终端（UE）如何快速识别和切换基站（或卫星），以及星座管理对网络性能的影响。 第九章：感知、通信与计算一体化（Integrated Sensing, Communication, and Computing, ISCC） 本章展望了下一代网络的核心特征：融合通信的信号处理能力与雷达的感知能力。 1. ISCC的信号设计： 探讨了如何设计能够同时承载信息传输和环境感知的共享波形（如FMCW和OFDM-based Sensing），以及双功能天线的设计考量。 2. 多任务信号分离与处理： 分析了如何利用先进的信号分离技术，在同一频段和时间资源上，有效地区分接收到的通信数据流和环境回波信号。 3. 应用场景与能效分析： 考察了ISCC在智能交通系统、无人机编队管理和高精度室内定位中的实际部署潜力，并评估了其相较于传统方案的能效优势。 --- 本书的特点： 深度与广度兼具： 覆盖从物理层编码到网络架构管理的全栈技术。 前瞻性强： 重点分析了6G愿景中的核心技术，如太赫兹、ISCC和AI原生网络。 理论与实践结合： 每章内容均包含必要的数学推导、算法描述以及对实际部署场景的工程考量。 本书适合的读者群体： 通信系统设计工程师 负责5G/6G核心网和接入网优化的技术骨干 致力于无线通信前沿研究的高年级研究生和博士后研究人员

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