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页数:294

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出版时间:2010-5

价格:49.00元

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isbn号码:9787115222114

丛书系列:

图书标签:

• CDMA2000
• 移动通信
• 无线通信
• 通信工程
• 网络技术
• 移动网络
• 无线网络
• 通信系统
• 3G
• 技术应用

深入解析下一代移动通信核心：5G NR系统设计与优化实践 本书旨在全面、深入地剖析当前全球移动通信领域最前沿的技术标准——第五代移动通信技术（5G）的新空口（New Radio, NR）系统的设计原理、关键技术、性能优化策略以及实际部署经验。 面对数据流量的爆炸性增长、物联网（IoT）的广泛连接需求以及工业互联网对低时延、高可靠性的严苛要求，5G NR以其革命性的架构和前所未有的性能指标，成为信息社会基础设施的核心支柱。本书内容紧密围绕3GPP Release 15、16及后续演进版本中定义的核心技术点展开，力求为读者提供一个既有深厚理论基础，又具强大工程实践指导意义的知识体系。 全书结构清晰，从5G NR的系统架构概述入手，逐步深入到物理层、MAC层、RRC层等各个核心协议栈的细节。 第一部分：5G NR系统概述与空口特性 本部分首先回顾了4G LTE的局限性，引出5G NR诞生的必要性。接着，详细阐述了5G NR的三大应用场景（eMBB、mMTC、uRLLC）在系统设计层面需要满足的差异化指标和技术挑战。重点解析了灵活的帧结构（Frame Structure），包括子载波间隔（Subcarrier Spacing, SCS）的可扩展性（从15kHz到240kHz），以及如何通过时域和频域的灵活配置实现对不同业务场景的快速适应性。 第二部分：物理层关键技术：承载未来高速率的基石 物理层是决定5G性能的根本。本章将耗费大量篇幅深入探讨大规模MIMO（Massive MIMO）技术。这不仅包括传统的波束赋形（Beamforming）原理，更侧重于信道估计的复杂性、预编码矩阵设计（Precoding Matrix Design, PMI）的优化算法，以及如何利用毫米波（mmWave）频段的特性来弥补其传播损耗。 随后，本书详细讲解了新编码与调制方案。相较于LTE的Turbo码，5G NR引入了LDPC（Low-Density Parattype Check）码用于数据信道，而极化码（Polar Code）则用于控制信道。我们将剖析这两种编码技术的代数结构、编码/译码流程，并分析它们在提升编码增益方面的优越性。调制方面，重点介绍了从256QAM到更高阶调制的演进，以及在复杂信道条件下保持高可靠性的接收机均衡技术。 第三部分：资源调度与接入控制：动态资源管理的艺术 资源调度是实现网络切片（Network Slicing）和差异化服务QoS保障的核心机制。本章深入研究了上行（UL）和下行（DL）的调度算法。侧重分析了基于格的调度（Lattice-based Scheduling）在多用户MIMO（MU-MIMO）中的应用，以及如何通过时频联合调度最大化系统吞吐量。 特别关注灵活的上下行时隙配置（TDD Slot Format）和动态TDD机制，阐述了如何通过快速调整上下行比例来适应实时变化的业务负载。在接入控制方面，对新空口随机接入（NR RACH）流程进行了细致的解构，包括基于竞争和非竞争接入的流程差异，以及如何通过优化RACH参数减少接入延迟，尤其是在uRLLC场景下的关键优化点。 第四部分：网络架构演进与部署策略（NSA/SA） 本书清晰区分了非独立组网（NSA）和独立组网（SA）两种部署模式的技术路径和工程差异。对于NSA模式，详细分析了EN-DC（E-UTRA-NR Dual Connectivity）中的锚点（Anchor）和从属（Secondary）基站协同机制，以及控制面和用户面如何在LTE和NR之间高效切换和协同。 对于SA模式，本书将重点转向5G核心网（5GC）的革新。详述了服务化架构（Service-Based Architecture, SBA）的设计理念，以及网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）在5GC中的具体实现。深入探讨了AMF（Access and Mobility Management Function）、SMF（Session Management Function）、UPF（User Plane Function）等关键网元的功能、接口协议（如HTTP/2、SBI）及其对网络灵活性的贡献。 第五部分：关键技术专题：毫米波、波束管理与低延迟 本章聚焦于实现5G愿景的几项尖端技术。 1. 毫米波（mmWave）通信的挑战与对策： 详细分析了高频段的传播特性（如穿透损耗、雨衰），并重点阐述了波束管理（Beam Management, BM）的必要性。内容包括波束搜索、波束跟踪和波束切换的协议流程，以及如何通过更快的波束更新速率来维持连接的鲁棒性。 2. 超可靠低延迟通信（uRLLC）的实现路径： 深入解析为uRLLC量身定制的机制，例如短帧结构、mini-slot调度、快速重传机制（Type 1/Type 2 HARQ），以及基于优先级调度的抢占机制，确保端到端延迟能稳定控制在毫秒级以下。 3. 定位服务（Positioning Service）： 探讨了5G NR如何利用其宽带特性实现高精度定位，包括基于时延的测量（SS-RSRP、SS-RSRQ、TOA/TDOA）和波束域的定位方法，并展望了在工业场景中的应用潜力。 第六部分：网络运维与性能优化 本书的最后一部分转向实际工程部署和持续优化。介绍了无线网络性能监测（KPIs）的重点指标，如吞吐量、延迟抖动、切换成功率等。重点讨论了在实际网络中如何利用C-V2X（蜂窝车联网）场景下的专用信道和工业物联网（IIoT）场景下的数据流管理，来诊断和解决特定的性能瓶颈。内容涵盖了集中式RAN（CRAN）和分布式RAN（DRAN）的协同管理策略，以及如何利用AI/ML技术辅助进行故障预测和资源动态调优，从而推动网络向自组织网络（SON）的更高阶段发展。 本书适合于移动通信领域的研究人员、网络规划与优化工程师、设备制造商的研发人员，以及希望全面掌握5G NR前沿技术的系统设计人员和高校相关专业学生。通过对这些复杂而精妙的技术点的系统阐述，读者将能够深入理解5G NR如何构建起未来万物互联的数字世界。

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