《對超越5G無線網絡的一瞥（A Glimpse Beyond 5G in Wireless Networks）》
《對超越5G無線網絡的一瞥》
本書收集了有關5G及無線系統以外新興趨勢的最新研究成果。作者介紹并評估了适用于5G及以後的不同使能技術，功能以及預期的通信和計算解決方案。本書讨論的主題包括新頻段、新的多天線系統、大規模 D2D 連接配接、新網絡部署等内容。這些讨論有助于讀者了解更先進的研究材料，以開發新的想法，為自己在該領域做出貢獻。本書旨在作為理論學術研究和實踐工程發展之間的虛拟而有效的橋梁。那些尋求了解無線技術最新發展的學生、專業人士和從業者應該會對本書感興趣。
《對超越5G無線網絡的一瞥（A Glimpse Beyond 5G in Wireless Networks）》一書的介紹
Beyond 5G (B5G) 技術是 5G 的繼任者，具有新的使用者需求，可提供高達 Tbit/s 的峰值資料速率，預期帶寬效率是 5G 的兩到三倍，使用者體驗的資料速率為 10–100 Gb/s ，小于 0.1 毫秒的延遲，以及高于 1000 公裡/小時的移動性支援 。 它促進了全新的應用/用例，例如觸覺、遠端醫療、腦機接口、混合現實、虛拟現實和增強現實。 這些要求被認為超出了 5G 功能，因為它們不屬于 mMTC、URLLC 和 eMBB 這三個5G主要用例中的任何一個 。
B5G有望走向無所不在的無線萬物互聯，能夠支撐多樣化場景下的移動流量，關鍵性能名額參差不齊。 要實作 B5G 的目标速度、功率效率、頻譜效率、可靠性和延遲要求，必須解決許多挑戰。 本書的目的是收集有關無線系統新興趨勢的最新研究成果。 它将介紹和評估 5G 及未來 5G 的不同使能技術、功能以及預期的通信和計算解決方案。 本書讨論的主題包括新頻段、新網絡部署、位于 OSI 模型實體層之下的“深層實體層”(DPL)、多使用者大規模 MIMO、基于中繼的協作通信、大規模物聯網 (mIoT) 的 NOMA多址技術、車載通信 ( 從 V2V 到 V2X）等等。 這些将有助于讀者了解更先進的研究資料，為B5G開發新思路，為自己在該領域做出貢獻。 希望本書能在理論上的學術研究和實踐中的工程開發之間架起一座虛拟而有效的橋梁。
本書的研究貢獻
本書試圖探索 5G 及以後技術的前沿研究進展，共分為 10 章。
“5G 綜合研究：RAN 架構、支援技術、挑戰和部署”一章提供了對基于 3GPP、5GPPP 和 O-RAN 聯盟标準的私有和公共網絡的 5G E2E 架構的深入了解。 除了網絡虛拟化和網絡切片，随着5G技術的研發進展，也提出了政策。 對不同标準化機構提出的已讨論 RAN 架構進行比較分析有助于明确了解架構差異、限制、優勢和部署場景。
C-RAN架構
“Information Flows at the Deep Physical Layer Level”一章從實體的角度描述了無線通信過程，介紹了位于OSI模型實體層之下的“Deep Physical Layer”（DPL）。 基于此模型，為 6G 提出的包括傳播環境智能修改在内的衆多解決方案可以被視為 DPL 級别的“資料處理”模式，以優化電信系統的性能。
“FBMC：超越 5G 的候選波形”一章研究了基于 FBMC-OQAM 波形的多輸入多輸出 (MIMO) 和多使用者大規模 MIMO 系統的設計。 它首先簡要描述了重要特征以及 FBMC 波形與廣泛流行的 OFDM 波形之間的差異，然後讨論了設計基于 FBMC 的 MIMO 和大規模 MIMO 系統的主要挑戰。 為了比較 FBMC 和 OFDM 波形在上行鍊路傳輸中的性能，推導了多使用者 (MU) 大規模 MIMO 技術可實作的總和速率，該技術的性能依賴于具有最大比合并 (MRC) 和迫零 (ZF) 接收器的 FBMC 波形。 本章還發現了 MU 大規模 MIMO-FBMC 的相應功率縮放規律。 結果表明，在載波頻率偏移等實際損傷中，大規模 MIMO-FBMC 系統的性能明顯優于其 OFDM 對應系統。
“超越 5G 的全雙工多跳通信”一章介紹了全雙工大規模多輸入多輸出 (MIMO)技術，其中多對全雙工使用者通過全雙工大規模中繼互相通信。 基于中繼的協作通信提高了分集增益，擴大了覆寫範圍，增強了容量，降低了無線通信系統的總發射功率。 與半雙工 (HD) 系統相比，全雙工 (FD) 系統有助于提高系統性能。 本章推導的輸入輸出方程可應用于許多其他 5G 及5G以後的技術。
“5G 和超越5G無線網絡的 NOMA技術”一章研究了具有三層的異構蜂窩網絡 (HCN) 的分析架構，即宏基站 (MBS) 層和毫微微基站 (FBS) 層以及裝置到裝置 (D2D) ）層。 FBS層和D2D層應用NOMA原則，而MBS層不使用NOMA。 從 MBS 層解除安裝到 FBS 層有助于解決 MBS 層的擁塞問題。 據觀察，使用所提出的 D2D 協作，可以進一步提高 HetNet 中的解除安裝性能，是以适用于 5G 及更高版本的無線網絡。 此外，使用 NOMA 進行解除安裝可實作大規模連接配接，這對于 5G 及更高版本的無線網絡來說至關重要。
在“用于超越 5G 通信的能量收集裝置到裝置的 MIMO 系統”一章中，能量收集 (EH) 已根據線性和非線性方法進行了處理。 EH 通過諸如基于 RF 信号的同時無線資訊和功率傳輸 (SWIPT) 等環境資源，通過使能量限制節點能夠收集能量來提供可行的解決方案。 在介紹裝置到裝置 (D2D) 多輸入多輸出 (MIMO) 中繼以及 SWIPT 之前，本章已經讨論了 EH 實施協定。 本章還研究了回報誤差、不完善的系統性能信道狀态資訊等實際限制，以及考慮信道條件、多天線和能量收集參數影響的系統設計中的有用見解。
“B5G時代的車載通信”一章介紹了用于車載通信（從V2V到V2X）的先進無線通信系統設計和分析的要求和挑戰。 在天線子系統和收發器方面，不同類型的車載網絡配置已針對密集城市、城市和農村場景對系統實施的影響進行了描述。本章還基于體積幾何/随機模組化技術提出了車輛通信場景的覆寫/容量關系示例。
“使用大規模物聯網系統實作上下文感覺環境”一章描述了物聯網演進的架構，從目前的 LPWAN/5G 連接配接到未來的 B5G 系統，利用亞太赫茲（主要在 100–300 GHz 頻率範圍内）和太赫茲 頻段（高達 10 THz）。 物聯網應用的目前需求和未來發展需要裝置內建、節點密度、幹擾和能量處理。 基于确定性體無線信道估計，針對密集城市/城市/郊區環境中不同使用情況的覆寫/容量估計正在呈現。 本章還根據三個實際用例場景的描述讨論了不同的應用場景，例如目前物聯網應用向傳感網絡的演進。
具有H-CRAN設計的5G網絡異構性
“LDM 為未來無線網絡中的使用者-IoT 對提供服務的可行性”一章介紹了一種傳輸架構，其中層分複用 (LDM) 層為 IoT-使用者對提供服務。 LDM 被認為是一種可以通過利用未來無線網絡固有的異構性來增強網絡容量的潛在技術。 物聯網裝置使用 LDM 上層 (UL) 服務，使用者使用下層 (LL) 服務。 作者開發了一個包含 LDM 的實體層模型，并測試了其在預期使用場景中的性能。 UL 和 LL 性能都顯示了為物聯網裝置和使用者提供服務的能力，以證明所提出的傳輸方案是合理的。
“使用 Salp 群算法進行 6G 通信系統的寬帶太赫茲天線設計”一章提供了低太赫茲波段圓極化天線設計的完整架構。 太赫茲通信有可能提供一個數量級的容量改進，是以被認為是 6G 無線網絡的一個有吸引力的候選技術。 本章所提出的優化架構基于最近推出的群體智能算法，即 Salp 群體算法 (SSA)。 數值結果表明，SSA已成功應用于設計具有寬帶操作和圓極化的天線。
結論
從 5G 到 B5G，人們對目前和未來幾代無線通信可以為廣泛應用做些什麼的期望越來越高。 相信希望從事 5G 及以後技術的最新發展的學生、專業人士、從業者以及學術和工業研究人員将需要這本書。
本書：
• 回顧 5G 網絡設計方法并提供深入分析以了解未來的無線網絡
• 關注5G和B5G下的不同新興技術及其應用
• 為網絡設計、營運、管理和優化方面的理論和實踐挑戰提供最先進的解決方案。