Technologies for the Wireless Future pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Tafazolli, Rahim 编

出品人:

页数:520

译者:

出版时间:2006-6

价格:1428.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470029053

丛书系列:

图书标签:

无线通信
6G
无线技术
物联网
移动通信
网络技术
通信工程
无线网络
未来技术
5G

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具体描述

This fully updated second volume of the highly successful WWRF Book of Visions is a unique and timely book, presenting up-to-the-minute ideas and trends in mobile communications. This is a comprehensive single point of reference, focusing on the specifications and requirements of 4G and identifying potential business models, the research areas and required spectrum and enabling technologies. Comprising material from White Papers edited within the working expert groups as well as those from the Vision Committee of WWRF, a top-down approach has been adopted starting from perceived users requirements and their expectations in the Future Wireless World.

突破性连接：下一代移动通信的深度探索本书深入剖析了驱动当代及未来无线通信范式的关键技术、挑战与前沿研究方向。我们旨在为通信工程师、研究人员以及对无线技术演进感兴趣的读者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，聚焦于如何超越现有频谱限制、提升频谱效率、确保大规模连接的可靠性与安全性，并最终实现真正意义上的普适、高速的移动互联体验。本书的叙事结构围绕当前移动通信领域面临的几个核心瓶颈展开，并详细阐述了为解决这些问题而正在部署或孕育中的革命性技术。第一部分：频谱效率与接入协议的极限挑战在任何无线系统中，频谱都是最稀缺的资源。本部分将从理论基础出发，探讨如何更有效地利用已分配的频谱，并展望如何开辟新的频谱维度。 1. 认知无线电与动态频谱共享（DSS）的精细化管理：传统固定频谱分配模式的僵化性已成为制约业务增长的主要瓶颈。本书首先详尽分析了认知无线电（CR）的原理，超越基础的频谱感知识别，重点研究基于机器学习的实时信道建模与预测技术。我们探讨了如何利用深度学习模型来预测次级用户的干扰容忍度，并设计出能够在毫秒级动态调整发射功率和调制方案的接入算法，确保在不损害主要用户的QoS前提下，最大化频谱利用率。具体案例分析将涵盖TV白空间（TVWS）的应用场景拓展，以及在城市高密度区域如何实现高通量的动态频谱接入。 2. 超大规模多输入多输出（Massive MIMO）的实际部署与优化： Massive MIMO 不仅仅是增加天线数量，更是一场信号处理和信道状态信息（CSI）获取的范式革命。本书详细解析了大规模天线阵列的物理层限制，包括互耦效应、功率功耗的平衡以及CSI反馈的开销问题。我们将重点讨论信道互易性（Channel Reciprocity）在 TDD 系统中的应用极限，以及如何通过稀疏采样和压缩感知技术来大幅降低回传链路的CSI开销。此外，针对下行波束赋形（Beamforming）的精确性，书中将引入基于深度强化学习的自适应波束调度算法，用以应对快速移动用户场景下的波束指向误差和抖动问题。 3. 新型调制编码方案的探索：为了适应更高阶的调制和更严苛的信道条件，本书对当前主流的LDPC（低密度奇偶校验码）和极化码（Polar Codes）进行了深入的性能对比与工程实现分析。我们特别关注在极高阶调制（如256QAM甚至更高）下，信道编码对误码率的影响，并探讨了概率塑形（Probability Shaping）技术在平衡传输速率与可靠性方面的潜力，特别是在光纤到无线（FTTx-Wireless convergence）链路中的应用。第二部分：网络架构的重塑与边缘智能的崛起实现未来移动通信（如6G愿景）的关键在于打破传统的集中式网络架构，将计算和决策能力下沉至网络的边缘。 1. 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）的深度集成：本书详细描述了如何利用SDN的集中控制平面来管理和优化复杂的无线接入网络（RAN）。重点在于控制与用户面分离（CUPS）架构在无线网络中的具体实现，以及如何通过NFV技术动态部署网络功能（如移动性管理实体MME、服务网关SGW）。内容将涵盖如何利用网络切片（Network Slicing）技术为不同的垂直行业（如自动驾驶、远程医疗）提供端到端的隔离和定制化服务保证，并讨论切片资源动态重构的实时性要求。 2. 移动边缘计算（MEC）的优化与安全： MEC是实现低延迟应用的核心。本书不仅分析了任务卸载（Task Offloading）的经典优化模型（基于拉格朗日松弛法），更进一步探讨了异构计算资源调度问题，即如何平衡CPU、GPU和专用加速器（如FPGA）的负载。关键章节将致力于解决MEC环境下的数据隐私与模型联邦学习问题，确保在边缘侧进行模型训练和推理时，敏感数据不出本地网络域。 3. 物理层与网络层的深度融合（Fronthaul/Midhaul 挑战）：随着C-RAN架构的普及，对前传（Fronthaul）和中传（Midhaul）链路的带宽和同步精度提出了极高要求。本书分析了基于光纤或高频无线链路（如E-band）的传输协议，以及如何通过精确时间同步（如PTP协议的优化）来支持分布式天线单元（RRU）的协作波束赋形（Coordinated Beamforming），减少因时延和抖动导致的波束对齐误差。第三部分：高频段与新兴物理介质的利用要实现Tbps级的传输速率，必须向更高频率的频谱迁移，并探索全新的物理层传播特性。 1. 毫米波（mmWave）与太赫兹（THz）通信的信道特性：本书详尽分析了28GHz、39GHz频段以及向100GHz以上太赫兹（THz）频段迁移所带来的挑战。重点剖析了穿透损耗、大气吸收（特别是氧气和水蒸气吸收）对链路预算的影响。书中将通过大量实测数据模型，展示高频段下波束宽度极窄带来的高增益与高指向性要求之间的矛盾，并介绍高精度阵列天线设计的技术方案。 2. 非地面网络（NTN）的集成：随着卫星通信和高空平台（HAPS）的复兴，非地面网络成为补充地面网络盲区的关键。本部分着重于空对地信道建模的特殊性，特别是多普勒频移对正交频分复用（OFDM）系统的影响，以及如何设计鲁棒的轨道跟踪与波束切换机制，确保用户终端在高速移动平台间切换时的连续连接。 3. 智能反射面（RIS）/超表面：无源感知与通信的革命： RIS被视为实现低功耗、高能效通信的潜在颠覆者。本书深入探讨了RIS单元的电磁散射原理，并区别于传统有源中继，分析了如何通过优化反射系数矩阵来塑造入射电磁波，实现被动增益。内容涵盖基于梯度下降与交替优化的RIS相移配置算法，以及RIS在安全通信（如抵抗窃听）中的应用潜力。第四部分：可靠性、安全与可持续性高速率的实现必须以可靠性、安全性和能源效率为基础。 1. 面向关键任务的超可靠低延迟通信（URLLC）： URLLC不仅仅是降低延迟，更要求极高的可靠性（如$10^{-6}$级别错误率）。本书探讨了实现这一目标的工程手段，包括多路径传输（多播/多播）的干扰管理、重传机制的优化（如快速重传请求ARQ），以及如何利用时间敏感网络（TSN）的理念来保证数据包的确定性传输。 2. 物理层安全（PLS）：面对日益复杂的窃听威胁，本书研究了如何利用无线信道的固有物理特性（如信道衰落的随机性）来增强安全性。重点分析了基于信道互信息的安全速率计算，以及如何利用物理层预编码与加扰技术来对抗被动窃听者，并简要介绍了量子安全加密技术在未来无线网络中的集成路线图。 3. 能效优化与绿色通信：无线网络基础设施的能耗是巨大的挑战。本书讨论了从基站到终端侧的能效优化策略，包括深度睡眠模式的唤醒延迟优化、基于负载预测的动态功率分配，以及如何利用光伏供电与能量收集技术来支持大规模物联网终端的部署，最终实现可持续发展的无线未来。 --- 本书的价值在于其对前沿技术的深度工程化分析，而非停留在概念层面。它结合了现代通信理论的严谨性与工程实践的复杂性，为读者提供了理解和设计下一代无线系统的必备知识框架。