6G移動(dòng)通信系統(tǒng) 理論與技術(shù)

第 1章　移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn) 001
1．1　第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述　003
1．1．1　5G性能需求與目標(biāo)　006
1．1．2　5G體系架構(gòu)　008
1．1．3　5G關(guān)鍵技術(shù)　009
1．2　5G演進(jìn)與愿景　013
1．2．1　全息通信　015
1．2．2　數(shù)字孿生及應(yīng)用　016
1．2．3　智慧城市及應(yīng)用　017
1．2．4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能工廠　018
1．2．5　智賦農(nóng)業(yè)　019
1．2．6　超能交通與一體化控制　020
1．2．7　應(yīng)急通信和無(wú)人區(qū)探測(cè)　021
1．3　6G性能需求和頻譜規(guī)劃　022
1．3．1　6G多極致性能需求　023
1．3．2　6G技術(shù)特征　025
1．3．3　6G頻譜規(guī)劃　026
｜　1．4 6G體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)　028
1．4．1　AI驅(qū)動(dòng)的空天地海一體化按需網(wǎng)絡(luò)　029
1．4．2　物理層關(guān)鍵技術(shù)　031
1．4．3　邊緣計(jì)算和霧計(jì)算　040
1．4．4　通信 感知 計(jì)算一體化　042
1．4．5　內(nèi)生安全　045
參考文獻(xiàn)　046
第　2章 毫米波通信技術(shù)　049
2．1　無(wú)線頻譜　050
2．1．1　電磁波譜排列　051
2．1．2　毫米波頻譜　053
2．1．3　毫米波通信優(yōu)勢(shì)　053
2．1．4　小結(jié)　054
2．2　毫米波通信特性　055
2．2．1　毫米波傳播特性　055
2．2．2　毫米波信道特性　058
2．2．3　小結(jié)　065
2．3　毫米波通信關(guān)鍵技術(shù)　066
2．3．1　毫米波大規(guī)模MIMO　066
2．3．2　毫米波混合波束賦形　071
2．3．3　毫米波信道估計(jì)技術(shù)　077
2．3．4　毫米波通信器件　081
2．3．5　其他關(guān)鍵技術(shù)　085
2．3．6　小結(jié)　086
2．4　毫米波通信組網(wǎng)　086
2．4．1　毫米波陸地通信　086
2．4．2　毫米波衛(wèi)星通信　089
2．4．3　小結(jié)　091
2．5　毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　091
2．5．1　IEEE毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　091
2．5．2　3GPP毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　093
2．5．3　ITU毫米波通信標(biāo)準(zhǔn)化　093
2．5．4　小結(jié)　095
參考文獻(xiàn)　095
第3章　6G太赫茲與可見(jiàn)光通信　099
3．1　太赫茲與可見(jiàn)光通信概述　101
3．1．1　太赫茲與可見(jiàn)光通信原理　101
3．1．2　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀　103
3．1．3　小結(jié)　108
3．2　太赫茲與可見(jiàn)光通信信道特性　109
3．2．1　太赫茲信道建?！?09
3．2．2　可見(jiàn)光信道建?！?10
3．2．3　太赫茲與可見(jiàn)光通信關(guān)鍵技術(shù)　113
3．2．4　小結(jié)　129
3．3　太赫茲與可見(jiàn)光通信組網(wǎng)　130
3．3．1　太赫茲組網(wǎng)及其應(yīng)用　131
3．3．2　可見(jiàn)光組網(wǎng)及演示平臺(tái)　133
3．3．3　小結(jié)　140
3．4　太赫茲與可見(jiàn)光通信發(fā)展趨勢(shì)　141
3．4．1　太赫茲通信發(fā)展趨勢(shì)　141
3．4．2　可見(jiàn)光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)　143
3．4．3　小結(jié)　144
3．5　太赫茲與可見(jiàn)光通信標(biāo)準(zhǔn)化　145
3．5．1　太赫茲通信標(biāo)準(zhǔn)化　145
3．5．2　可見(jiàn)光通信標(biāo)準(zhǔn)化　147
3．5．3　小結(jié)　151
參考文獻(xiàn)　151
第4章　6G多址接入與編碼技術(shù)　155
4．1　非正交多址接入　157
4．1．1　功率域NOMA　158
4．1．2　稀疏碼分多址SCMA　162
4．1．3　圖樣分割多址PDMA　167
4．1．4　多用戶共享接入MUSA　172
4．1．5　小結(jié)　176
4．2　極化編譯碼　176
4．2．1　基礎(chǔ)知識(shí)　177
4．2．2　信道極化　180
4．2．3　極化信道可靠性排序　187
4．2．4　極化碼編碼　189
4．2．5　極化碼譯碼　192
4．2．6　小結(jié)　198
參考文獻(xiàn)　198
第5章　6G隨機(jī)接入與大規(guī)模天線　203
5．1　免授權(quán)隨機(jī)接入　205
5．1．1　隨機(jī)接入原理　205
5．1．2　免調(diào)度隨機(jī)接入　214
5．1．3　關(guān)鍵技術(shù)　216
5．1．4　小結(jié)　220
5．2　超大規(guī)模MIMO　221
5．2．1　技術(shù)原理　222
5．2．2　小規(guī)模MIMO　227
5．2．3　超大規(guī)模MIMO　234
5．2．4　小結(jié)　241
5．3　信道估計(jì)與檢測(cè)　242
5．3．1　無(wú)線信道概述　242
5．3．2　OFDM原理　246
5．3．3　導(dǎo)頻圖樣設(shè)計(jì)　249
5．3．4　基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法　252
5．3．5　插值方法　255
5．3．6　基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的信道估計(jì)　258
5．3．7　小結(jié)　260
參考文獻(xiàn)　260
第6章　6G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)　267
6．1　6G空天地海一體化組網(wǎng)　270
6．1．1　標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展　272
6．1．2　結(jié)構(gòu)組成　273
6．1．3　移動(dòng)性關(guān)鍵技術(shù)　275
6．1．4　協(xié)同覆蓋關(guān)鍵技術(shù)　278
6．2　6G空間信息網(wǎng)絡(luò)　279
6．2．1　衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展　281
6．2．2　空間信息網(wǎng)絡(luò)功能與特征　288
6．2．3　空間信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)　290
6．2．4　空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn)　293
6．2．5　空間信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)　294
6．2．6　空間信息網(wǎng)絡(luò)核心問(wèn)題　295
6．3　空中無(wú)人機(jī)組網(wǎng)　296
6．3．1　無(wú)人機(jī)通信與自組網(wǎng)　298
6．3．2　無(wú)人機(jī)輔助的無(wú)線組網(wǎng)　301
6．3．3　無(wú)人機(jī)無(wú)線組網(wǎng)的應(yīng)用　306
6．3．4　無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及切換性能　310
6．4　浮空平臺(tái)區(qū)域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　323
6．4．1　浮空平臺(tái)分類　324
6．4．2　浮空平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　326
6．4．3　浮空平臺(tái)空間段鏈路　328
6．4．4　浮空平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)　329
6．5　海洋無(wú)線組網(wǎng)　329
6．5．1　海洋無(wú)線通信組成　331
6．5．2　海洋無(wú)線通信技術(shù)　334
6．6　無(wú)線接入網(wǎng)切片　338
6．6．1　6G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切片體系結(jié)構(gòu)　339
6．6．2　關(guān)鍵組成元素　342
參考文獻(xiàn)　346
第7章　6G霧無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　349
7．1　霧計(jì)算與霧網(wǎng)絡(luò)　352
7．1．1　霧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　353
7．1．2　霧計(jì)算和邊緣計(jì)算　355
7．1．3　小結(jié)　356
7．2　霧無(wú)線接入網(wǎng)　356
7．2．1　架構(gòu)　357
7．2．2　關(guān)鍵技術(shù)　358
7．2．3　挑戰(zhàn)　362
7．2．4　小結(jié)　363
7．3　NOMA和F-RAN　363
7．3．1　NOMA的主要特征　363
7．3．2　基于NOMA的F-RAN體系架構(gòu)　365
7．3．3　關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)　366
7．3．4　小結(jié)　369
7．4　F-RAN的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)　369
7．4．1　基礎(chǔ)理論　369
7．4．2　F-RAN理論與技術(shù)　372
7．4．3　未來(lái)展望　375
7．5　F-RAN資源調(diào)配　376
7．5．1　系統(tǒng)模型　377
7．5．2　問(wèn)題建模和求解方法　381
7．5．3　性能仿真驗(yàn)證　390
7．6　F-RAN垂直行業(yè)應(yīng)用　395
7．6．1　F-RAN在不同移動(dòng)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用　395
7．6．2　F-RAN在垂直行業(yè)中的應(yīng)用　397
7．6．3　小結(jié)　400
參考文獻(xiàn)　400
第8章　6G智慧無(wú)線通信　403
8．1　人工智能基本原理　404
8．1．1　認(rèn)知人工智能　405
8．1．2　機(jī)器學(xué)習(xí)　405
8．1．3　深度學(xué)習(xí)　405
8．1．4　常見(jiàn)的人工智能學(xué)習(xí)方法　406
8．1．5　小結(jié)　414
8．2　人工智能在物理層中的應(yīng)用　415
8．2．1　基于模型驅(qū)動(dòng)深度學(xué)習(xí)的多輸入多輸出檢測(cè)　416
8．2．2　基于深度學(xué)習(xí)的信道狀態(tài)信息反饋與重建　417
8．2．3　基于深度學(xué)習(xí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)識(shí)別　419
8．2．4　小結(jié)　420
8．3　人工智能在資源調(diào)配中的應(yīng)用　420
8．3．1　基于資源塊Q-Learning的物聯(lián)網(wǎng)資源調(diào)配　420
8．3．2　基于深度學(xué)習(xí)的分布式天線系統(tǒng)中的功率分配方法　422
8．3．3　小結(jié)　426
8．4　人工智能在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用　426
8．4．1　實(shí)時(shí)智能邊緣　427
8．4．2　智能無(wú)線通信　429
8．4．3　分布式/集中式AI網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　429
8．4．4　小結(jié)　430
8．5　人工智能在網(wǎng)絡(luò)管理中的應(yīng)用　431
8．5．1　故障管理（根因分析）　432
8．5．2　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行（基于AI的能量?jī)?yōu)化）　433
8．5．3　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行（調(diào)度）　433
8．5．4　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃　434
8．5．5　小結(jié)　435
8．6　人工智能在業(yè)務(wù)層面的應(yīng)用　435
8．6．1　流量管理　435
8．6．2　業(yè)務(wù)推送　438
8．6．3　小結(jié)　439
8．7　AI驅(qū)動(dòng)的霧無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　440
8．7．1　AI-FRAN組網(wǎng)基本原理　441
8．7．2　AI-FRAN的性能分析　444
8．7．3　AI-FRAN關(guān)鍵技術(shù)　444
8．7．4　未來(lái)挑戰(zhàn)　446
參考文獻(xiàn)　447
第9章　6G智簡(jiǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　453
9．1　智簡(jiǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能組成　455
9．1．1　廣域無(wú)縫通信　456
9．1．2　巨容量高保真通信　457
9．1．3　超可靠低時(shí)延通信　458
9．1．4　巨連接極低功耗機(jī)器類通信　459
9．2　意圖驅(qū)動(dòng)的智簡(jiǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)　460
9．2．1　意圖驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　462
9．2．2　意圖驅(qū)動(dòng)的AI組成　464
9．3　智簡(jiǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)　466
9．3．1　智簡(jiǎn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息理論　467
9．3．2　AI使能的無(wú)線傳輸技術(shù)　469
9．3．3　云邊協(xié)同的霧無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)　470
9．3．4　多維資源智能調(diào)配技術(shù)　472
9．3．5　AI使能的移動(dòng)性管理技術(shù)　473
9．4　智簡(jiǎn)6G應(yīng)用展望　474
9．4．1　無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信　474
9．4．2　海洋通信　475
9．4．3　全息高清視頻通信　475
9．4．4　VR/AR演進(jìn)　476
9．4．5　工廠內(nèi)智能通信　476
9．4．6　增強(qiáng)型車(chē)聯(lián)網(wǎng)　476
參考文獻(xiàn)　477
第　10章 6G內(nèi)生安全與區(qū)塊鏈　479
10．1　6G內(nèi)生安全　481
10．1．1　面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切片的身份認(rèn)證　482
10．1．2　面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切片的安全增強(qiáng)　483
10．1．3　面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切片的安全監(jiān)控　485
10．2　區(qū)塊鏈概述　485
10．2．1　區(qū)塊鏈架構(gòu)模型　486
10．2．2　區(qū)塊鏈特征　487
10．2．3　交易和區(qū)塊　488
10．2．4　準(zhǔn)入機(jī)制　490
10．2．5　共識(shí)機(jī)制　491
10．2．6　區(qū)塊激勵(lì)　491
10．2．7　智能合約　492
10．2．8　密碼學(xué)　493
10．2．9　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　494
10．3　6G區(qū)塊鏈　495
10．3．1　6G霧計(jì)算中的區(qū)塊鏈　496
10．3．2　6G智能網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)塊鏈　499
10．3．3　基于區(qū)塊鏈技術(shù)的頻譜共享　500
10．3．4　區(qū)塊鏈?zhǔn)鼓艿木W(wǎng)絡(luò)切片　501
10．3．5　區(qū)塊鏈?zhǔn)鼓艿慕K端直通　503
10．4　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用　503
10．4．1　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用總體現(xiàn)狀　504
10．4．2　區(qū)塊鏈重點(diǎn)領(lǐng)域行業(yè)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀　505
10．4．3　區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用面臨的問(wèn)題　507
10．5　6G區(qū)塊鏈共識(shí)算法的開(kāi)銷(xiāo)分析　509
10．5．1　網(wǎng)絡(luò)模型以及共識(shí)流程　509
10．5．2　共識(shí)開(kāi)銷(xiāo)分析　512
10．5．3　仿真與性能分析　519
參考文獻(xiàn)　524
名詞索引　527