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第五代移动通信（5G）为第四次工业革命提供信息基础网络设施，具有前沿性、引领性和创新性。5G开启了从人与人之间互联到万物之间互联的新纪元，通过一系列重大技术突破和基础装备能力打造，可以应对足够多样的业务场景和趋于极致的性能指标带来的挑战。本书聚焦具有创新特征的一系列5G技术，全面探讨了新型天线、新型双工、新型多载波、新型调制编码、新型多址接入、新型密集组网、新型网络架构和新型无线安全等内容，以此勾画条理清晰的5G创新技术脉络，力图为正在从事或希望了解5G创新技术的读者提供有价值的参考内容。 本书适合无线通信领域的研究开发人员、相关专业高年级学生和企业技术管理人员阅读。

第 1章 概论 001

1.1 5G愿景和能力 002

1.2 5G研发推进概况 006

1.2.1 技术研发背景 006

1.2.2 行业研发状态 007

1.2.3 各国研发进展 009

1.3 5G创新技术概述 018

1.3.1 天线、双工和多载波 018

1.3.2 调制编码和多址接入 020

1.3.3 密集组网和网络架构 022

1.3.4 无线安全技术及应用 023

参考文献 024

第 2章 新型天线 025

2.1 新型天线概述 026

2.1.1 集中式大规模天线 027

2.1.2 分布式大规模天线 028

2.1.3 毫米波通信天线 029

2.2 天线选择算法 036

2.2.1 集中式大规模MIMO天线选择算法 036

2.2.2 分布式大规模MIMO天线选择算法 038

2.3 大规模MIMO信道模型研究 042

2.3.1 大规模MIMO信道建模分类 042

2.3.2 大规模MIMO信道建模方法 044

2.3.3 中低频大规模MIMO信道模型 050

2.3.4 高频大规模MIMO信道模型 051

2.4 天线系统中的预编码技术 052

2.4.1 预编码技术概述 052

2.4.2 集中式天线系统中的预编码方法 053

2.4.3 分布式天线系统中的预编码方法 054

2.4.4 自适应码本类型选择方法 056

2.5 大规模天线系统容量分析 058

2.5.1 MIMO系统容量概述 058

2.5.2 大规模SU-MIMO容量分析 058

2.5.3 大规模MU-MIMO容量分析 059

2.6 天线系统中的射频技术 060

2.6.1 移动通信中的射频技术 061

2.6.2 大规模MIMO系统中的射频技术 062

2.6.3 毫米波天线中的射频技术 064

参考文献 065

第3章 新型双工 067

3.1 新型双工产生背景 068

3.2 传统LTE双工 069

3.2.1 频分和时分双工 069

3.2.2 LTE双工的难点 070

3.3 灵活双工 073

3.3.1 灵活双工方案 073

3.3.2 灵活双工发射端 080

3.3.3 灵活双工接收端 084

3.4 同时同频全双工 086

3.4.1 同时同频全双工概述 086

3.4.2 同时同频全双工自干扰信道 087

3.4.3 同时同频全双工自干扰抑制 094

参考文献 109

第4章 新型多载波 113

4.1 滤波器组多载波（FBMC） 115

4.1.1 FBMC技术分析 115

4.1.2 FBMC技术在5G中的应用 120

4.2 通用滤波多载波（UFMC） 123

4.2.1 UFMC技术分析 123

4.2.2 UFMC技术在5G中的应用 128

4.3 广义频分复用（GFDM） 128

4.3.1 GFDM技术分析 128

4.3.2 GFDM技术在5G中的应用 131

参考文献 132

第5章 新型调制编码 135

5.1 面向5G的调制技术 136

5.1.1 正交频分复用 136

5.1.2 频率正交幅度调制 141

5.1.3 空间调制 141

5.1.4 正交时频空调制 142

5.2 面向5G的编码技术 147

5.2.1 典型编码方式 147

5.2.2 低密度奇偶校验码 148

5.2.3 极化码 158

5.2.4 超奈奎斯特编码 167

5.2.5 网络编码 170

参考文献 173

第6章 新型多址接入 177

6.1 新型多址概述 178

6.2 NOMA信道容量 179

6.2.1 上行多址信道容量 180

6.2.2 下行广播信道容量 181

6.3 PD-NOMA 181

6.3.1 PD-NOMA的原理 181

6.3.2 PD-NOMA关键技术 183

6.4 PDMA 188

6.4.1 PDMA的原理 188

6.4.2 PDMA关键技术 191

6.5 SCMA 195

6.5.1 SCMA的原理 195

6.5.2 SCMA关键技术 197

6.6 MUSA 200

6.6.1 MUSA的原理 200

6.6.2 MUSA关键技术 201

6.7 其他新型多址技术 202

6.7.1 BDM 202

6.7.2 ISIM-OFDMA 203

6.7.3 MU-BICM-ID 204

6.7.4 RSMA 205

参考文献 206

第7章 新型密集组网 211

7.1 面向5G的UDN 212

7.1.1 UDN的必要性 212

7.1.2 UDN的特点与难点 214

7.2 UDN干扰管理技术 216

7.2.1 小区开启和关闭 216

7.2.2 分布式干扰测量 220

7.2.3 基于动态分簇的干扰管理 222

7.2.4 基于虚拟小区的干扰对齐 228

7.2.5 多小区干扰管控的资源分配 233

7.3 UDN回传技术 238

7.3.1 传统回传技术 238

7.3.2 新型回传技术 240

7.3.3 回传技术应用 244

7.4 UDN的智能化 249

7.4.1 智能UDN考虑 249

7.4.2 UDN与AI结合 250

参考文献 253

第8章 新型网络架构 257

8.1 新型网络架构概述 258

8.1.1 网络架构新需求 258

8.1.2 5G网络架构考虑 259

8.1.3 5G网络架构设计 261

8.2 超蜂窝网络架构及技术 266

8.2.1 超蜂窝网络架构 266

8.2.2 超蜂窝网络关键技术 268

8.2.3 超蜂窝基站部署及动态控制 271

8.3 非栈式协议框架及网络 275

8.3.1 非栈式协议框架 275

8.3.2 基于非栈式协议框架的接入网 279

8.3.3 基于非栈式协议框架的核心网 283

8.4 异构网络融合架构 285

8.4.1 异构网络融合概述 285

8.4.2 5G与WLAN融合架构 286

8.4.3 宏微异构网络融合架构 292

参考文献 297

第9章 新型无线安全 301

9.1 无线安全概述 302

9.1.1 无线安全需求 302

9.1.2 5G安全架构 303

9.1.3 物理层和应用层安全 304

9.2 物理层安全 304

9.2.1 物理层安全分析 304

9.2.2 物理层安全技术 308

9.2.3 物理层安全应用 312

9.3 应用层安全 319

9.3.1 应用层安全特性和风险 319

9.3.2 应用层安全技术及应用 322

参考文献 326

缩略语 329

名词索引 341

第一作者粟欣为清华大学教授，无线与移动通信技术研究中心副主任，工业和信息化部IMT-2030（6G）推进组专家组成员兼无线技术工作组组长。国际电气电子工程师学会（IEEE）高级会员，中国电子学会（CIE）高级会员，中国通信学会（CIC）高级会员。国内外信息通信领域多家知名核心期刊审稿人、多个重要国际学术会议技术委员会（TPC）成员。曾任工业和信息化部IMT-Advanced（4G）推进组技术工作组组长、IMT-2020 （5G）推进组技术工作组组长。现任公安部通信标准化技术委员会委员、移动技术创新联盟（PMT）专家组成员、宽带集群产业联盟（B-TrunC）专家组成员。长期从事无线通信理论与技术、通信网络架构与应用、高速数据传输与业务等领域的科研、教学和标准化工作。

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书籍介绍

第五代移动通信（5G）为第四次工业革命提供信息基础网络设施，具有前沿性、引领性和创新性。5G开启了从人与人之间互联到万物之间互联的新纪元，通过一系列重大技术突破和基础装备能力打造，可以应对足够多样的业务场景和趋于极致的性能指标带来的挑战。本书聚焦具有创新特征的一系列5G技术，全面探讨了新型天线、新型双工、新型多载波、新型调制编码、新型多址接入、新型密集组网、新型网络架构和新型无线安全等内容，以此勾画条理清晰的5G创新技术脉络，力图为正在从事或希望了解5G创新技术的读者提供有价值的参考内容。本书适合无线通信领域的研究开发人员、相关专业高年级学生和企业技术管理人员阅读。