5G NR物理層技術(shù)詳解 原理、模型和組件

推薦序一

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推薦序二

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譯者序

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致謝

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第1章　緒論：5G無線接入      1

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1.1　移動通信的演進   2

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1.2　5G新的無線接入技術(shù) 3

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1.3　5G NR全景視圖  4

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1.3.1　5G標準化  4

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1.3.2　5G頻譜     6

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1.3.3　5G用例     9

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1.3.4　5G外場試驗     9

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1.3.5　5G商用部署     13

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1.4　本書預(yù)覽      15

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參考文獻       17

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第2章　NR物理層概述     19

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2.1　無線協(xié)議架構(gòu)      20

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2.2　NR物理層：關(guān)鍵技術(shù) 21

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2.2.1　調(diào)制   21

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2.2.2　波形   21

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2.2.3　多天線       22

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2.2.4　信道編碼   23

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2.3　物理時頻資源      23

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2.4　物理信道      25

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2.5　物理信號      25

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2.6　雙工機制      27

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2.7　幀結(jié)構(gòu)   28

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2.8　物理層過程和測量      30

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2.9　物理層的挑戰(zhàn)      30

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2.9.1　傳播相關(guān)的挑戰(zhàn)       30

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2.9.2　硬件相關(guān)的挑戰(zhàn)       31

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參考文獻       32

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第3章　傳播和信道建模    33

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3.1　傳播的基本原理   33

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3.1.1　電磁波       34

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3.1.2　自由空間傳播   34

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3.1.3　散射和吸收       37

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3.2　傳播信道特性      37

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3.2.1　頻率–時延域   39

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3.2.2　多普勒–時域   42

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3.2.3　方向域       44

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3.3　試驗信道特性      45

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3.3.1　測量技術(shù)   45

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3.3.2　分析方法   47

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3.3.3　傳輸損耗測量   51

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3.3.4　時延域測量       56

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3.3.5　方向域測量       59

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3.4　信道建模      68

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3.4.1　5G隨機信道模型     68

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3.4.2　基于幾何的建模       75

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3.5　總結(jié)和展望   76

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參考文獻       77

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第4章　硬件損傷的數(shù)學建模    79

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4.1　射頻功率放大器   80

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4.1.1　伏爾特拉級數(shù)   81

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4.1.2　伏爾特拉級數(shù)的常見子集       82

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4.1.3　全局和局部基函數(shù)   84

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4.1.4　試驗?zāi)Ｐ万炞C   85

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4.1.5　正交基函數(shù)       88

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4.1.6　多天線環(huán)境及互耦   90

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4.2　振蕩器相位噪聲   94

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4.2.1　相位噪聲功率譜和Leeson公式      94

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4.2.2　相位噪聲建模：自激振蕩器   94

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4.2.3　相位噪聲建模：鎖相環(huán)   95

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4.3　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器   97

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4.3.1　量化噪聲的建模       97

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4.4　統(tǒng)計建模      98

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4.4.1　Bussgang定理和系統(tǒng)模型       98

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4.5　功率放大器的隨機建模      99

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4.6　振蕩器相位噪聲   100

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4.7　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的隨機建模      100

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4.8　模型的串聯(lián)和仿真      101

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4.8.1　信號與干擾和噪聲比       102

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4.8.2　仿真   102

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4.8.3　仿真結(jié)果   104

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參考文獻       106

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第5章　多載波波形    107

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5.1　多載波波形概述   108

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5.1.1　正交性原理       108

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5.1.2　基于OFDM的波形  111

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5.1.3　基于濾波器組的波形       117

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5.2　單載波DFTS-OFDM   126

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5.3　5G NR波形設(shè)計要求  128

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5.4　NR波形設(shè)計的關(guān)鍵性能指標    129

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5.5　NR波形對比 131

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5.5.1　頻率局部化       132

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5.5.2　功率效率   134

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5.5.3　時變衰落信道   135

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5.5.4　基帶復雜度       135

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5.5.5　相位噪聲魯棒性對比       137

\n

參考文獻       142

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第6章　NR的波形     144

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6.1　OFDM對于NR的適用性   144

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6.2　NR OFDM的可擴展性       147

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6.2.1　為什么選擇15 kHz作為參數(shù)集基線      150

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6.2.2　為什么選擇15×2n kHz作為參數(shù)集縮放比例      150

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6.3　OFDM參數(shù)集的實現(xiàn)  151

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6.3.1　相位噪聲   152

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6.3.2　小區(qū)大小、業(yè)務(wù)時延及移動性       153

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6.3.3　業(yè)務(wù)復用   157

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6.3.4　頻譜限制   157

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6.3.5　保護頻帶的考慮       159

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6.3.6　實現(xiàn)因素   162

\n

6.4　改善NR波形的功率效率   162

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6.4.1　有失真的技術(shù)   164

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6.4.2　無失真的技術(shù)   165

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6.5　同步誤差的影響   167

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6.5.1　定時偏移的影響       167

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6.5.2　載波頻率偏移的影響       169

\n

6.5.3　采樣頻率偏移   170

\n

6.6　損傷抑制      171

\n

6.6.1　相位噪聲抑制機制   171

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6.6.2　CFO和SFO抑制     174

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參考文獻       179

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第7章　多天線技術(shù)    180

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7.1　多天線技術(shù)在NR中的作用       181

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7.1.1　低頻   181

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7.1.2　高頻   181

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7.2　多天線基本原理   183

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7.2.1　波束賦形、預(yù)編碼和分集       183

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7.2.2　空間復用   188

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7.2.3　天線陣列架構(gòu)   194

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7.2.4　UE天線     200

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7.2.5　天線端口和QCL      201

\n

7.2.6　CSI的獲取 202

\n

7.2.7　大規(guī)模MIMO   207

\n

7.3　NR中多天線技術(shù) 208

\n

7.3.1　獲取CSI    209

\n

7.3.2　下行MIMO傳輸      212

\n

7.3.3　上行MIMO傳輸      213

\n

7.3.4　波束管理   215

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7.4　試驗結(jié)果      222

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7.4.1　波束賦形增益   222

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7.4.2　波束跟蹤   224

\n

7.4.3　系統(tǒng)仿真   225

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參考文獻       227

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第8章　信道編碼       229

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8.1　前向糾錯的基礎(chǔ)限制   230

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8.1.1　二進制-AWGN信道 230

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8.1.2　二進制-AWGN信道的編碼機制     230

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8.1.3　性能指標   230

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8.2　二進制-AWGN信道的FEC機制       234

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8.2.1　簡介   234

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8.2.2　一些定義   234

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8.2.3　LDPC碼    236

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8.2.4　極化碼       239

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8.2.5　較短碼塊長度的其他編碼機制       244

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8.3　衰落信道的編碼機制   247

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8.3.1　SISO的情況     247

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8.3.2　MIMO的情況   249

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參考文獻       251

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第9章　仿真器    253

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9.1　仿真器概覽   254

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9.2　功能模塊      254

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9.2.1　信道模型   254

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9.2.2　功放模型   255

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9.2.3　相位噪聲模型   255

\n

9.2.4　同步   257

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9.2.5　信道估計和均衡       257

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9.3　波形      257

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9.3.1　CP-OFDM  257

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9.3.2　W-OFDM   258

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9.3.3　UF-OFDM  258

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9.3.4　FBMC-OQAM   258

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9.3.5　FBMC-QAM      259

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9.4　仿真練習      259

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9.4.1　頻譜再生   259

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9.4.2　CFO損傷   261

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9.4.3　PN損傷     263

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9.4.4　衰落信道的損傷       265

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參考文獻       266

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縮略語表       268

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