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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Berndt, Dr. Hendrik 编

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2008-4

价格:1042.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470010310

丛书系列:

图书标签:

• 4G
• 移动通信
• 无线通信
• 通信技术
• 无线网络
• LTE
• OFDMA
• MIMO
• 网络协议
• 通信工程

探索数字时代前沿：下一代无线通信技术深度解析 本书深入剖析了当前正在重塑全球通信格局的前沿技术，聚焦于驱动未来移动互联网、物联网以及工业4.0实现的关键技术栈。我们不讨论特定书目中可能涵盖的特定历史发展或特定厂商的实现细节，而是将视野投向那些定义“下一代”体验的核心技术原理、挑战与机遇。 第一章：超高速率与频谱效率的极限挑战 本章首先探讨了无线通信系统在追求更高数据速率时所面临的物理层限制与工程优化路径。重点在于对毫米波 (mmWave) 和太赫兹 (THz) 频段的潜力与局限性进行细致的分析。 大规模多输入多输出（Massive MIMO）的演进与新范式： 讨论了如何通过部署数量空前的天线单元来突破香农极限，实现空间复用增益。这不仅仅是天线数量的增加，更涉及到高效的信道估计、波束赋形（Beamforming）的精度控制，以及在复杂城市环境中对绕射和穿透损耗的补偿策略。我们深入研究了混合预编码（Hybrid Precoding）架构，它如何在数字处理的复杂性和模拟处理的能效之间找到平衡点。 非正交多址接入（NOMA）的理论与实践： 探讨了如何打破传统OFDM的严格正交约束，通过功率域或编码域的叠加，在同一资源块上同时服务多个用户，从而提升系统级的频谱效率。本章将对比功率域NOMA与负载分配策略的优劣，并分析其在实现用户间公平性（Fairness）方面的挑战。 新型调制与编码方案： 审视了超越传统QAM的先进调制技术，例如基于格的编码（Lattice-based Coding）在高复杂度和高可靠性场景下的应用前景。同时，分析了低密度奇偶校验码（LDPC）和极化码（Polar Codes）在不同信道模型下的性能优势及对硬件实现的具体要求。 第二章：低延迟与高可靠性的核心驱动力 实现工业控制、自动驾驶和远程医疗等关键应用，对通信系统的延迟和可靠性提出了近乎苛刻的要求。本章聚焦于如何从网络架构到物理层进行根本性的变革。 超可靠低延迟通信（URLLC）的设计哲学： 详细阐述了URLLC的性能指标定义（如$99.999%$可靠性对应毫秒级的延迟预算）。讨论了通过快速重传机制（如快速ARQ、半双工/全双工协作）和灵活的调度算法来保证端到端延迟的确定性。 时延边界的精确定量与优化： 分析了导致延迟增加的主要瓶颈，包括传输时间间隔（TTI）的长度、处理延迟（基带与射频转换）以及回程网络的影响。引入了时间敏感网络（TSN）与无线接入网络的融合架构探讨。 分布式与边缘计算协同（MEC）： 阐述了将计算和存储能力下沉到网络边缘如何显著降低往返时间（RTT）。重点分析了任务卸载（Task Offloading）的决策模型，包括基于信道质量、计算需求和能源消耗的优化算法，以确保计算结果能及时返回。 第三章：网络智能化与资源管理的重构 随着网络规模的爆炸式增长，传统的固定或基于规则的管理方式已无法应对动态变化的需求。本章深入探讨了人工智能在未来无线网络中的核心作用。 基于机器学习的动态资源分配： 研究了如何利用强化学习（RL）来训练网络控制器，使其能够自主地进行功率控制、波束管理和干扰协调。对比了集中式学习与分布式联邦学习在无线环境下的适用性与效率。 智能波束管理与跟踪： 鉴于毫米波的高指向性，精确且快速地建立和维护波束链路至关重要。本章分析了基于AI的波束搜索算法，如何利用历史数据和环境感知信息，预测用户移动轨迹，从而实现零等待时间的波束切换。 网络切片（Network Slicing）的自动化部署与管理： 探讨了如何利用SDN/NFV技术构建虚拟化的网络功能，并使用AI工具对不同切片（如eMBB, mMTC, URLLC）的资源需求进行实时隔离、保障和动态调配，以满足SLA的要求。 第四章：面向海量连接的通信范式（mMTC的深化） 本章着眼于物联网的未来，即如何以极低的功耗和极高的连接密度支持数十亿甚至万亿级的设备接入。 无蜂窝/低功耗广域网（LPWAN）的演进： 对比了现有LPWAN技术（如NB-IoT, LoRa）的局限性，并展望了下一代mMTC技术如何结合更深度的休眠模式和更优化的随机接入协议，以实现数年电池寿命的目标。 大规模连接的随机接入优化： 分析了在海量设备同时尝试接入时，传统ALOHA协议的崩溃问题。探讨了基于码本（Codebook）或稀疏重叠码（COS）的更高效、低冲突的随机接入方案。 能源中性与自组织网络： 研究了如何结合能量收集技术与超低功耗通信，使传感器节点无需人工干预即可长期运行。并讨论了网络在设备规模扩大后，如何实现更强的自配置、自愈合能力。 第五章：安全、隐私与信任的基石 在万物互联的世界中，安全不再是附加功能，而是通信系统的核心设计要素。 物理层安全（PLS）： 讨论了如何利用无线信道的内在特性（如衰落、噪声）来抵御窃听者，即使窃听者拥有相同的接收技术，也无法完全重建信息。分析了在Massive MIMO系统中实现安全波束赋形的挑战。 轻量级加密与后量子安全： 针对资源受限的物联网设备，探讨了高效的对称加密算法和密钥管理协议。同时，前瞻性地分析了经典加密算法在面对潜在量子计算攻击时，如何过渡到基于格或基于哈希的后量子密码学方案。 区块链与去中心化信任机制在通信中的应用： 探讨了如何利用分布式账本技术来增强网络配置管理的透明性、优化资源交易，以及在去中心化的小基站网络中建立可靠的信任锚点。 本书旨在为研究人员、工程师以及对未来通信技术演进方向感兴趣的读者提供一个全面、深入的技术路线图，它超越了特定代际的定义，关注于解决根本性的工程难题，以构建一个更快速、更可靠、更智能的全球连接基础设施。

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