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5G高频系统关键技术及设计

IT互联网

作者:黄宇红、刘盛纲、杨光、王大鹏、丁海煜等        出版社:人民邮电出版社        

出版时间:2018-10-01        格式:[mobi] [azw3] [epub] [txt] [pdf]         

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作者简介

  黄宇红,女,中国移动通信有限公司研究院副院长、教授级高级工程师。先后负责了中国移动GSM900/1800双频网络、GPRS、CMNet、IP专网、WLAN、3G、4G TD-LTE相关的技术研究、策略研究、规范制定和试验测试等重大项目的技术工作以及LTE后续演进及5G的新技术研究和标准化工作。现任国际组织NGMN董事会成员,并负责全球TD-LTE发展倡议(GTI)工作。荣获省部级以上奖项20项,其中,2016年参与的“第四代移动通信系统(TD-LTE)关键技术与应用”项目获得由国务院颁发的国家科学技术进步奖特等奖。入选2017年国家百千万人才工程,被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。共申请专利136件,拥有授权专利88件。获得2010年全国劳动模范称号,享受国务院政府特殊津贴。
  刘盛纲,男,中国科学院院士,电子物理学家,美国MIT电磁科学院院士。1955年毕业于南京工学院(现东南大学)无线电工程系并留校任教,1988年至2001年任电子科技大学校长。专著《相对论电子学》是国际上D一部系统论述相对论电子学理论的论著。在电磁慢波结构、电子回旋脉塞(ECRM)、自由电子激光、相对论电子学和相对论等离子体电子学等领域做了大量的原创性工作,为电子科学技术的发展作出了zhuo越的贡献,并获得陈嘉庚信息科学奖和国际K.J.Button奖。2016年9月27日,获得国际红外毫米波太赫兹学会的特别贡献奖。
  杨光,男,博士,中国移动通信有限公司研究院产业与业务合作部总经理、教授级高级工程师,国家科技重大专项三核心专家和评审专家,长期工作在移动通信领域,全程负责了第四代移动通信系统(TD-LTE)技术研究及产业构建工作,获得国家科学技术进步奖特等奖,数次获得省部级科学技术进步奖,先后牵头承担或参与国家重大专项5项,发表学术论文数十篇,学术专著2部,数十件国际发明专利授权。
  王大鹏,男,中国移动通信有限公司研究院主任研究员、高级工程师,主要从事2G/3G/4G/5G基站的射频技术研究、射频指标标准化和相关产品开发以及频谱策略和系统兼容性研究工作,获得中国通信标准化协会科学技术奖一等奖和三等奖各一次,获得TD产业联盟优秀论文一次,已授权发明专利19件,其中PCT专利2件。
  丁海煜,男,中国移动通信有限公司研究院无线与终端研究所所长、高级工程师。长期从事3G(TD-SCDMA)、4G(TD-LTE)、物联网(NB-IoT)、5G等移动通信系统相关研究工作,主持国家宽带无线移动通信科技重大专项“基于用户体验的端到端3G/LTE业务质量评测与分析系统研发”项目,是TD-SCDMA和TD-LTE新技术创新和规模试验等重大项目的主要完成人之一,近年来获得中国通信学会、中国通信标准化协会及中国移动通信集团公司颁发的奖项11余项。在移动通信网络组网和规划、移动通信新技术研究和测试等方面具有丰富的经验。申请专利56件,发表论文43篇。

书籍简介

  本书系统性地探讨了5G高频标准化、系统设计及产品实现中的关键问题,包括频谱规划与分配、传播特性与建模、物理层关键技术和标准化设计、射频指标定义及标准化、高频组网、基站站型规划及关键架构设计、关键器件研发及设计等多方面的内容。本书涉及内容系统、全面,对5G高频产业构建中形成的许多研究成果、产业突破以及创新案例进行了详细阐述,是业界现阶段难得的一部既有学术水平,也有很强工程指导意义的著作。对于后续5G高频段应用领域的研究、开发、创新提供了重要参考,可作为科学研究和工程应用领域重点参考的著作之一,也可作为高等院校相关专业的师生的教科书与参考书。

精彩书摘

  第1章 概述
  近年来,中国移动建成了全球规模最大的4G TD-LTE网络。截至2017年年底,中国移动4G基站数达到187万个,用户数达到6.5亿户。4G的快速发展及普及促进了电子商务、网络约车、视频直播等移动互联网业务的蓬勃发展,给人们生活带来了极大的变化。据统计,自4G牌照发放以来,移动互联网用户数增长86.8%,拉动信息消费超万亿元。
  如果说4G的普及改变了人们的生活方式,那么5G将通过与各行各业的应用深度融合,改变整个社会生产和运行模式,为传统行业的升级改造和持续发展带来新的契机。5G具有更高速率、更低时延、更大连接等特点,将渗透到工业、交通、农业等各个领域,实现移动通信技术与垂直行业广泛、深度地融合,催生自动驾驶、远程医疗、工业互联网等更加丰富的创新应用场景及业态。
  5G应用将主要包括三个场景:eMBB(Enhanced Mobile Broadband,增强移动宽带)、mMTC(Massive Machine Type Communication,海量机器类通信)、uRLLC(Ultra-Reliable Low Latency Communication,高可靠低时延通信)。在eMBB场景中,5G将以吉比特级的高速率引爆众多创新应用,为消费者带来浸入式的虚拟现实/增强现实(VR/AR)、超高清视频等极致网络体验。在mMTC场景中,5G将具备每平方千米一百万连接的能力,实现超低功耗、超大连接、超强覆盖和超低成本的全新通信,为智能抄表、广域物联、智慧市政、智慧楼宇、智能追踪等典型应用量身打造,助力物联网加速发展。并且伴随着相关应用规模的不断提升,和生活中“吃穿住行用”密切结合,将会进一步带来诸如智能单车、智能停车等更多的创新应用。在uRLLC场景,5G低至1ms的空中接口时延以及提升至99.999%的可靠性,将驱动智能控制走向现实,满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求,拓宽融合产业的发展空间,支撑经济社会创新发展。
  据中国信息通信研究院(下文简称“中国信通院”)预计,到2030年,5G将直接带动我国国民经济总产出6.3万亿元,间接带动国民经济总产出10.6万亿元,将从消费到生产,全面推动我国数字经济发展迈上新台阶。综上所述,5G将带来更广泛的人与人、人与物、物与物之间的连接,激发云计算、大数据、人工智能等技术发挥出最大的潜能,开启感知泛在、连接泛在、智能泛在的万物互联新时代。
  5G的整体发展涉及多个方面,包括顶层需求设计、技术研究、标准制定、产业推进和生态构建等。从2013年开始,中国移动从顶层设计出发,与产业联合提出了中国5G的需求和愿景,被国际电信联盟接纳,并以满足各类用户众多需求为导向,制定了相应的技术和部署建设策略。同时,产业界和学术界进行关键技术研究和方案储备,尤其针对大规模天线等变革性技术开展重点攻关,通过核心技术突破实现能力升级。此外,随着5G全球标准化的启动,已开始布局并开展相应的标准制定、技术验证和系统验证工作,为实现2020年5G商用奠定技术和产业基础。国际标准化组织3GPP已经明确5G发展的相关技术标准包括R15(2018年6月冻结)和R16(2019年12月冻结)版本,其整体规划及最新进展参考图1-1。中国加快推进产业进展,在前期技术试验的基础上,2018年将启动面向端到端通信产业的规模试验以及面向垂直行业应用的业务示范项目,全面做好商用的各项准备,如图1-2所示。

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