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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　在移動(dòng)通信的發(fā)展歷程中，eMBB等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景和mMTC、URLLC等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景成為主要驅(qū)動(dòng)力，在設(shè)備連接數(shù)、頻譜效率、時(shí)延和可靠性等方面對(duì)未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)提出了巨大挑戰(zhàn)。NOMA技術(shù)能夠在相同的時(shí)頻資源內(nèi)為更多設(shè)備提供連接，提升系統(tǒng)頻譜效率、降低傳輸時(shí)延，成為支撐無(wú)線通信系統(tǒng)未來(lái)演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本書(shū)從低時(shí)延通信場(chǎng)景特性和NOMA技術(shù)的基本概念、技術(shù)分類(lèi)、發(fā)端圖樣以及先進(jìn)接收機(jī)設(shè)計(jì)等方面展開(kāi)描述。同時(shí)，本書(shū)分析了NOMA在低時(shí)延通信中的應(yīng)用，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的特性，從功率分配、系統(tǒng)有效容量、傳輸時(shí)延和錯(cuò)誤概率的角度出發(fā)，分別提出了相應(yīng)的系統(tǒng)性能優(yōu)化方案。本書(shū)探討了未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)以及低時(shí)延通信的新需求，并對(duì)NOMA研究的新機(jī)遇進(jìn)行了展望。本書(shū)適合信息通信專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和管理人員閱讀，可作為高等院校通信、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)碩士、博士研究生的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　曾捷北京理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院副教授、特別研究員、博士生導(dǎo)師，清華大學(xué)“水木學(xué) 者”博士后，IEEE、中國(guó)通信學(xué)會(huì)、中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期從事前沿?zé)o線通信相關(guān)研究，包括低時(shí)延高可靠通信、專(zhuān)用寬帶無(wú)線通信、空天信息網(wǎng)絡(luò)與安全等方向。作為項(xiàng)目/課題負(fù)責(zé)人和技術(shù)骨干參與過(guò)20多個(gè)國(guó)家級(jí)重要科研項(xiàng)目，并取得了多項(xiàng)突出的研究成果。以第一作者或通訊作者在IEEE COMST/JSAC/TWC/IOTJ等本領(lǐng)域期刊發(fā)表SCI論文20余篇；編撰出版中文學(xué)術(shù)專(zhuān)著3部，英文學(xué)術(shù)專(zhuān)著1部；長(zhǎng)期參與國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作，相關(guān)研究成果已轉(zhuǎn)化為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利和標(biāo)準(zhǔn)化文稿，獲授權(quán)專(zhuān)利50余項(xiàng)（排名前二的授權(quán)專(zhuān)利40余項(xiàng)），申請(qǐng)國(guó)際PCT專(zhuān)利10余項(xiàng)；參與制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，牽頭制定通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)各1項(xiàng)。肖馳洋博士。分別于2013年、2016年和2020年獲得清華大學(xué)電子工程系學(xué)士學(xué)位、工學(xué)碩士學(xué)位和工學(xué)博士學(xué)位。碩博期間，在國(guó)內(nèi)外重要期刊和會(huì)議發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文10余篇，并獲得優(yōu) 秀碩士學(xué)位論文榮譽(yù)。參加的科研項(xiàng)目有：國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“5G超密集組網(wǎng)技術(shù)與試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)”，國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“5G多空中接口的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)疏導(dǎo)技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化與測(cè)試驗(yàn)證”，國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“基于R15 5G基站預(yù)商用設(shè)備研發(fā)”，國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展（863）計(jì)劃“5G新型調(diào)制編碼與高效鏈路技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”，教育部-中移動(dòng)科研基金項(xiàng)目“面向3GPP標(biāo)準(zhǔn)化的5G無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究與評(píng)估”等。研究方向集中在新型多址接入、大規(guī)模MIMO、機(jī)器學(xué)習(xí)和信號(hào)處理等領(lǐng)域。

圖書(shū)目錄

第 1章 5G發(fā)展與非正交多址接入關(guān)鍵技術(shù)回顧 1
1.1　5G發(fā)展態(tài)勢(shì)　1
1.2　5G關(guān)鍵技術(shù)　4
1.2.1　無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)　5
1.2.2　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)　7
1.3　NOMA技術(shù)　8
1.4　NOMA技術(shù)在5G低時(shí)延通信中的應(yīng)用　10
1.5　全書(shū)結(jié)構(gòu)　12
參考文獻(xiàn)　13

第　2章 NOMA和低時(shí)延通信關(guān)鍵技術(shù)　16
2.1　NOMA關(guān)鍵技術(shù)　16
2.1.1　單載波NOMA關(guān)鍵技術(shù)　17
2.1.2　多載波NOMA關(guān)鍵技術(shù)　18
2.1.3　研究展望　21
2.2　低時(shí)延通信關(guān)鍵技術(shù)　21
2.2.1　FBL信息理論　21
2.2.2　基于分集的技術(shù)　22
2.2.3　短數(shù)據(jù)包調(diào)制和編碼技術(shù)　22
2.2.4　FD技術(shù)　22
2.3　低時(shí)延的上行免調(diào)度NOMA　23
2.4　本章小結(jié)　23
參考文獻(xiàn)　24

第3章　保障上行NOMA統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS的靜態(tài)功率分配　27
3.1　上行NOMA系統(tǒng)模型　27
3.2　隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算基礎(chǔ)　30
3.2.1　隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算背景介紹　30
3.2.2　隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算框架　32
3.3　SNR域服務(wù)過(guò)程Mellin變換　34
3.4　基于排隊(duì)時(shí)延超標(biāo)概率上界的靜態(tài)功率控制　40
3.4.1　功率最小化問(wèn)題建?！?0
3.4.2　問(wèn)題求解　42
3.4.3　算法復(fù)雜度分析　45
3.4.4　仿真結(jié)果和分析　45
3.5　基于有效容量的功率控制　50
3.5.1　有效容量理論概述　50
3.5.2　上行NOMA系統(tǒng)中的有效容量　51
3.6　保障有效容量公平性的靜態(tài)功率控制　53
3.6.1　公平問(wèn)題建?！?3
3.6.2　問(wèn)題求解　54
3.6.3　算法復(fù)雜度分析　55
3.6.4　仿真結(jié)果與分析　55
3.7　本章小結(jié)　61
參考文獻(xiàn)　62

第4章　保障上行NOMA統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS的動(dòng)態(tài)功率分配　65
4.1　系統(tǒng)模型　65
4.2　最大化有效容量之和的動(dòng)態(tài)功率分配　68
4.2.1　上行NOMA有效容量之和最大化問(wèn)題建模　68
4.2.2　拉格朗日松弛　68
4.2.3　解對(duì)偶函數(shù)：對(duì)偶分解和連續(xù)凸近似　70
4.2.4　次梯度法求解對(duì)偶問(wèn)題　75
4.2.5　算法復(fù)雜度分析　75
4.2.6　仿真結(jié)果和分析　75
4.3　最大化EEE的動(dòng)態(tài)功率分配　78
4.3.1　上行NOMA EEE最大化問(wèn)題建?！?8
4.3.2　松弛為擬凹問(wèn)題　79
4.3.3　Dinkelbach算法迭代求解　80
4.3.4　仿真結(jié)果與分析　83
4.4　本章小結(jié)　84
參考文獻(xiàn)　85

第5章　保障下行NOMA系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS的靜態(tài)功率分配　87
5.1　下行NOMA系統(tǒng)模型　87
5.2　Nakagami-m和Rician信道中下行NOMA的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算　90
5.2.1　Nakagami-m衰落信道　91
5.2.2　Rician衰落信道　97
5.2.3　擴(kuò)展到每個(gè)NOMA用戶(hù)組包含多個(gè)用戶(hù)的情形　101
5.2.4　排隊(duì)時(shí)延超標(biāo)概率上界驗(yàn)證　101
5.3　Nakagami-m和Rician信道中下行NOMA 的有效容量　103
5.3.1　Nakagami-m信道中的漸近有效容量　105
5.3.2　Rician信道中的漸近有效容量　107
5.3.3　有效容量及其漸近表達(dá)式的驗(yàn)證　110
5.3.4　與OMA有效容量的對(duì)比　113
5.4　最小化最大時(shí)延超標(biāo)概率上界的功率分配　117
5.4.1　問(wèn)題建模與求解　117
5.4.2　算法復(fù)雜度分析　119
5.4.3　仿真結(jié)果與分析　120
5.5　最大化最小有效容量的功率分配　121
5.5.1　問(wèn)題建模與求解　121
5.5.2　最大化最小有效容量的漸近功率分配　122
5.5.3　算法復(fù)雜度分析　124
5.5.4　仿真結(jié)果與分析　124
5.6　本章小結(jié)　126
參考文獻(xiàn)　126

第6章　保障下行NOMA統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS的動(dòng)態(tài)功率分配　129
6.1　系統(tǒng)模型　129
6.2　考慮統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS的下行CR-NOMA功率分配　131
6.3　仿真結(jié)果與分析　133
6.4　本章小結(jié)　137
參考文獻(xiàn)　138

第7章　MU-MIMO-NOMA分層發(fā)送和SIC檢測(cè)　139
7.1　上行多天線NOMA系統(tǒng)模型　139
7.1.1　對(duì)稱(chēng)容量　139
7.1.2　系統(tǒng)模型　142
7.2　基于SIC的多天線接收檢測(cè)　143
7.2.1　最大化和數(shù)據(jù)速率的MMSE-SIC　143
7.2.2　低時(shí)延低復(fù)雜度的MRC-SIC　144
7.3　基于穩(wěn)定SIC檢測(cè)的可達(dá)數(shù)據(jù)速率　145
7.3.1　穩(wěn)定SIC檢測(cè)的條件　146
7.3.2　MMSE-SIC可達(dá)的最小用戶(hù)數(shù)據(jù)速率　146
7.3.3　MRC-SIC可達(dá)的最小用戶(hù)數(shù)據(jù)速率　150
7.4　通過(guò)速率分割最大化最小用戶(hù)數(shù)據(jù)速率　152
7.4.1　適用于MMSE-SIC的速率分割　152
7.4.2　適用于MRC-SIC的速率分割　153
7.5　仿真結(jié)果與分析　157
7.5.1　最大化最小用戶(hù)數(shù)據(jù)速率　158
7.5.2　降低檢測(cè)復(fù)雜度和時(shí)延　160
7.5.3　減少傳輸時(shí)延　161
7.6　本章小結(jié)　162
參考文獻(xiàn)　163

第8章　完美和非完美CSI下的MU-MIMO-NOMA優(yōu)化　165
8.1　大規(guī)模MU-MIMO-NOMA的研究意義　166
8.2　PACE系統(tǒng)模型　167
8.3　不同CSI下的ZF檢測(cè)　169
8.3.1　完美CSI下的ZF檢測(cè)　169
8.3.2　非完美CSI下的ZF檢測(cè)　171
8.4　不同CSI下的錯(cuò)誤概率　174
8.4.1　短數(shù)據(jù)包傳輸中的錯(cuò)誤概率　174
8.4.2　完美CSI下的錯(cuò)誤概率　175
8.4.3　非完美CSI下的錯(cuò)誤概率　175
8.5　優(yōu)化導(dǎo)頻長(zhǎng)度　176
8.6　仿真結(jié)果和分析　177
8.6.1　最優(yōu)導(dǎo)頻長(zhǎng)度　178
8.6.2　導(dǎo)頻開(kāi)銷(xiāo)　179
8.6.3　可靠性與傳輸時(shí)延之間的關(guān)系　180
8.6.4　可靠性與傳輸功率之間的關(guān)系　181
8.7　本章小結(jié)　182
參考文獻(xiàn)　182

第9章　全書(shū)回顧與未來(lái)展望　184
9.1　全書(shū)回顧　184
9.2　未來(lái)展望　186
9.2.1　B5G發(fā)展趨勢(shì)　186
9.2.2　低時(shí)延通信新需求　187
9.2.3　NOMA的新機(jī)遇　188
參考文獻(xiàn)　189
名詞索引　191