國之重器出版工程 5G通信發展歷程及關鍵技術

鄧宏貴

男，博士，教授，博博士生導師，副院長，留美學者。
從事5G無線移動通信，光信息處理與傳輸，基於嵌入式系統的智能儀器儀表等研究工作。
主持完成863課題子項目1項、國家創新基金1項、省自科基金3項、湖南省科技計劃項目7項、
湖南省博士後基金項目1項、長沙市科技計劃重點項目2項、深圳市科技計劃項目重點項目1一項，
參與完成國家自然科學基金重點項目1項、面上項目1項。
授權專利4項，發表論文90餘篇。主講《單片機原理與接口技術》、
《電子工藝學》兩門本科生課程，《前沿信息技術專題》研究生課程。

目錄
第1章無線移動通信發展歷程001
1．1第一代移動通信概述001
1．1．1 1G的發展001
1．1．2 1G的缺點002
1．2第二代移動通信技術概述003
1． 2．1 GSM概述003
1．2．2碼分多址技術004
1．2．3 2G升級版2．5G-GPRS 004
1．3第三代移動通信技術概述005
1．3．1 3G的發展005
1．3．2關鍵技術及標準制定005
1．4第四代移動通信技術概述006
1．4．1 4G發展006
1．4．2關鍵技術007
1．4．3 4G標準008
1．4 ．4 4G瓶頸009
1．5第五代移動通信技術的發展和關鍵技術010
1．5．1 5G概述010
1．5．2 5G研究進展011
1．5．3 5G關鍵技術012
1．5． 4國內外5G研發現狀016
參考文獻019

第2章5G信號先進編碼技術022
2．1低密度奇偶校驗碼（LDPC）信道編碼技術022
2．1．1比特翻轉譯碼算法023
2．1． 2置信傳播算法023
2．1．3 LDPC碼的校驗矩陣026
2．2極化碼技術028
2．2．1控制信道的極化碼編碼方案的優勢和原理028
2．2．2極化編碼的實現033
2．2．3極化碼的譯碼方案034
2．2．4任意碼長的極化碼編碼方法036
參考文獻038

第3章5G信號通信系統的濾波器組多載波技術040
3．1濾波器組多載波技術的工作原理040
3．2 FBMC的實現過程045
3．3與FBMC技術相關的新型多載波傳輸技術048
3．3．1通用濾波多載波048
3．3．2廣義頻分複用050
3．3．3濾波器正交頻分復用051
3．4零相關碼FBMC系統的同步方法052
3．4．1同步誤差對FBMC系統的影響052
3．4．2基於訓練符號的FBMC系統同步算法054
3．4．3性能分析與仿真結果062
3．5基於峰值反饋跟踪降低FBMC-OQAM系統峰均功率比的方法066
3．5．1 PTS算法的基本原理067
3．5．2 TR算法的基本原理068
3．5．3降低FBMC-OQAM系統PAPR的改進算法069
參考文獻075

第4章新型大規模MIMO天線技術079
4．1大規模MIMO系統079
4．1．1大規模MIMO系統發展背景079
4．1．2大規模MIMO系統特點080
4．1．3大規模MIMO系統模型081
4．1．4大規模MIMO信道模型083
4．2大規模MIMO系統預編碼技術084
4．2．1線性預編碼技術085
4．2．2非線性預編碼技術087
4．2．3基於碼本的預編碼技術089
4．2．4大規模MIMO系統導頻污染的抑制方法093
4．3大規模MIMO系統的波束賦形技術096
4．3．1波束賦形算法性能098
4．3．2波束賦形的現狀及發展方向099
4．3．3預編碼與波束賦形比較100
4．4大規模MIMO系統的通信能效101
4．4．1提高大規模MIMO系統能效的傳統方法102
4．4．2大規模MIMO系統中基於天線選擇提高通信能效的方法104
4．4．3大規模MIMO系統中註水功率分配改進方法109
4．5 MIMO系統檢測技術114
4．5．1 MIMO系統檢測基本原理和常用技術115
4．5．2基於差分度量低複雜度QAM-MIMO檢測方法116
4．5．3帶預測函數的改進算法125
參考文獻131

第5章新型超高頻傳輸技術135
5．1毫米波技術135
5．1．1毫米波傳播特性137
5．1．2毫米波通信的信道模型138
5．1．3毫米波通信在5G中的應用144
5．2可見光通信技術145
5．2．1可見光通信概述145
5．2．2可見光通信的國內外研究現狀147
5．2．3可見光通信正交頻分複用技術原理和實現方法149
5．2．4降低VLC-OFDM系統峰均功率比的PTS技術151
5．2．5波峰反饋與遺傳算法相結合的PTS技術降低VLC-OFDM系統峰均功率比的方法153
5．2．6融合遺傳和爬山算法降低VLC-OFDM系統峰均功率比164
5．2．7蛙跳和爬山相結合算法的PTS技術降低VLC-OFDM系統峰均功率比170
參考文獻179

第6章5G通信系統的超密度異構網絡181
6．1 5G無線網絡架構181
6．1．1超密集無線異構網絡182
6．1．2 5G無線異構網絡架構182
6．2超密集無線異構網絡關鍵技術184
6．2．1干擾協調184
6 ．2．2無線資源管理185
6．2．3移動性管理187
參考文獻201

第7章同時同頻全雙工技術204
7．1載波頻率同步技術204
7．1．1無輔助導頻的載波同步205
7．1．2有輔助導頻時的載波同步207
7．2時鐘同步技術209
7．2．1使用導頻信號的時鐘同步方法210
7． 2．2使用訓練序列的時鐘同步方法211
7．3零自相關碼的新型定時同步與頻偏估計算法212
7．4符號同步技術214
7．4．1基於數據輔助的符號同步算法214
7． 4．2基於循環前綴的符號同步算法216
7．5信道估計方法216
7．5．1基於參考信號的估計218
7．5．2盲信道估計220
7．5．3半盲信道估計228
7． 5．4基於壓縮感知理論的信道估計方法228
7．5．5基於壓縮感知的系統參數化信道估計及均衡方法230
7．6信號檢測231
7．6．1 DFT域單點均衡空時聯合檢測技術231
7．6．2基於乾擾抵消的迭代式空時檢測技術241
參考文獻245

第8章5G商業化進程與下一代移動通信展望248
8．1推進5G標準的三大國際組織248
8．1 ．1國際電信聯盟248
8．1．2第三代合作夥伴計劃251
8．1．3下一代移動通信網絡聯盟253
8．2 5G通信的世界佈局現狀257
8．2．1中國257
8．2．2歐盟263
8．2．3其他國家267
8．3 5G通信商用化需解決的問題275
8．3．1數據風暴275
8．3．2 5G安全276
8．3．3設備的發展277
8．3．4 5G終端應用場景277
8．3．5 5G終端技術挑戰278