《對超越5G無線網絡的一瞥（A Glimpse Beyond 5G in Wireless Networks）》
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。作者介紹並評估了適用於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。本書討論的主題包括新頻段、新的多天線系統、大規模 D2D 連接、新網絡部署等內容。這些討論有助於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擬而有效的橋樑。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，具有新的用戶需求，可提供高達 Tbit/s 的峰值數據速率，預期帶寬效率是 5G 的兩到三倍，用戶體驗的數據速率為 10–100 Gb/s ，小於 0.1 毫秒的延遲，以及高於 1000 公里/小時的移動性支持 。 它促進了全新的應用/用例，例如觸覺、遠程醫療、腦機接口、混合現實、虛擬實境和增強現實。 這些要求被認為超出了 5G 功能，因為它們不屬於 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，關鍵性能指標參差不齊。 要實現 B5G 的目標速度、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。 它將介紹和評估 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。 本書討論的主題包括新頻段、新網絡部署、位於 OSI 模型物理層之下的「深層物理層」(DPL)、多用戶大規模 MIMO、基於中繼的協作通信、大規模物聯網 (mIoT) 的 NOMA多址技術、車載通信 ( 從 V2V 到 V2X）等等。 這些將有助於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擬而有效的橋樑。
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、支持技術、挑戰和部署」一章提供了對基於 3GPP、5GPPP 和 O-RAN 聯盟標準的私有和公共網絡的 5G E2E 架構的深入了解。 除了網絡虛擬化和網絡切片，隨著5G技術的研發進展，也提出了策略。 對不同標準化機構提出的已討論 RAN 架構進行比較分析有助於明確理解架構差異、限制、優勢和部署場景。
「Information Flows at the Deep Physical Layer Level」一章從物理的角度描述了無線通信過程，介紹了位於OSI模型物理層之下的「Deep Physical Layer」（DPL）。 基於此模型，為 6G 提出的包括傳播環境智能修改在內的眾多解決方案可以被視為 DPL 級別的「數據處理」模式，以優化電信系統的性能。
「FBMC：超越 5G 的候選波形」一章研究了基於 FBMC-OQAM 波形的多輸入多輸出 (MIMO) 和多用戶大規模 MIMO 系統的設計。 它首先簡要描述了重要特徵以及 FBMC 波形與廣泛流行的 OFDM 波形之間的差異，然後討論了設計基於 FBMC 的 MIMO 和大規模 MIMO 系統的主要挑戰。 為了比較 FBMC 和 OFDM 波形在上行鏈路傳輸中的性能，推導了多用戶 (MU) 大規模 MIMO 技術可實現的總和速率，該技術的性能依賴於具有最大比合併 (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 系統的性能明顯優於其 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，其中多對全雙工用戶通過全雙工大規模中繼相互通信。 基於中繼的協作通信提高了分集增益，擴大了覆蓋範圍，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) 系統有助於提高系統性能。 本章推導的輸入輸出方程可應用於許多其他 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) 的分析框架，即宏基站 (MBS) 層和毫微微基站 (FBS) 層以及設備到設備 (D2D) ）層。 FBS層和D2D層應用NOMA原則，而MBS層不使用NOMA。 從 MBS 層卸載到 FBS 層有助於解決 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 中的卸載性能，因此適用於 5G 及更高版本的無線網絡。 此外，使用 NOMA 進行卸載可實現大規模連接，這對於 5G 及更高版本的無線網絡來說至關重要。
在「用於超越 5G 通信的能量收集設備到設備的 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 通過諸如基於 RF 信號的同時無線信息和功率傳輸 (SWIPT) 等環境資源，通過使能量約束節點能夠收集能量來提供可行的解決方案。 在介紹設備到設備 (D2D) 多輸入多輸出 (MIMO) 中繼以及 SWIPT 之前，本章已經討論了 EH 實施協議。 本章還研究了反饋誤差、不完善的系統性能信道狀態信息等實際約束，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」一章介紹了用於車載通信（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。本章還基於體積幾何/隨機建模技術提出了車輛通信場景的覆蓋/容量關係示例。
「使用大規模物聯網系統實現上下文感知環境」一章描述了物聯網演進的框架，從當前的 LPWAN/5G 連接到未來的 B5G 系統，利用亞太赫茲（主要在 100–300 GHz 頻率範圍內）和太赫茲 頻段（高達 10 THz）。 物聯網應用的當前需求和未來發展需要設備集成、節點密度、干擾和能量處理。 基於確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蓋/容量估計正在呈現。 本章還根據三個實際用例場景的描述討論了不同的應用場景，例如當前物聯網應用向傳感網絡的演進。
「LDM 為未來無線網絡中的用戶-IoT 對提供服務的可行性」一章介紹了一種傳輸框架，其中層分復用 (LDM) 層為 IoT-用戶對提供服務。 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。 物聯網設備使用 LDM 上層 (UL) 服務，用戶使用下層 (LL) 服務。 作者開發了一個包含 LDM 的物理層模型，並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設備和用戶提供服務的能力，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框架。 太赫茲通信有可能提供一個數量級的容量改進，因此被認為是 6G 無線網絡的一個有吸引力的候選技術。 本章所提出的優化框架基於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已成功應用於設計具有寬帶操作和圓極化的天線。
結論
從 5G 到 B5G，人們對當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將需要這本書。
本書：
• 回顧 5G 網絡設計方法並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、運營、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。