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本书主要讲述了利用软件无线电技术构建面向第五代移动通信系统的几大关键技术的原型验证平台的内容，包括第五代移动通信系统的几大关键技术的基本原理、原型验证系统的设计思想和经典案例等。全书共分三部分：第一部分为原理篇，介绍了大规模MIMO、新型多载波传输、超密度网络和毫米波通信几大关键技术的基本原理，为后续验证平台的构建奠定理论基础；第二部分为开发入门篇，在介绍了软件无线电平台的软、硬件后，从基于软件无线电平台的软、硬件及设计思想出发，由浅入深，从软件无线电平台构建SISO原型验证系统开始，到进一步扩展为MIMO原型验证系统，使读者对于如何从通信理论到实际通信系统有一个清晰的认知；最后一部分为经典案例篇，为读者提供了丰富的实际案例参考，以帮助读者快速构建自己的通信原型验证系统。本书适合作为高等院校相关专业高年级本科生及研究生的通信实验教学参考书，也可供软件无线电爱好者和移动通信领域的工程技术人员参考使用。

原  理  篇
  第1章  Chapter 1引言

  第2章  Chapter 2 5G的几种关键技术
    2.1  大规模MIMO技术
      2.1.1  研究背景
      2.1.2  系统模型
      2.1.3  现有原型验证平台
    2.2  新型多载波传输技术
      2.2.1  滤波器组多载波FBMC
      2.2.2  广义频分复用GFDM
      2.2.3  通用滤波多载波UFMC
    2.3  超密度网络
      2.3.1  研究背景
      2.3.2  系统架构
      2.3.3  现有原型验证平台
    2.4  毫米波通信
      2.4.1  研究背景
      2.4.2  系统设计
      2.4.3  现有原型验证平台
开发入门篇
  第3章  Chapter 3 基于软件无线电平台的软、硬件及设计思想
    3.1  LabVIEW与LabVIEW FPGA
    3.2  PXI系列与USRP RIO
    3.3  基于软件无线电平台的原型验证系统设计思想
      3.3.1  时钟与触发信号网络设计
      3.3.2  主机与软件无线电平台交互设计
      3.3.3  数据流设计
      3.3.4  测试方法
      
  第4章  Chapter 4 基于软件无线电平台的SISO原型系统开发
    4.1  系统设计
      4.1.1  系统框图
      4.1.2  帧结构
      4.1.3  导频结构
    4.2  发送端程序设计
      4.2.1  数据流框图
      4.2.2  控制信号流框图
      4.2.3  Host端程序设计
      4.2.4  FPGA端程序设计
    4.3  接收端程序设计
      4.3.1  程序框架
      4.3.2  同步与OFDM解调模块设计
      4.3.3  信道估计与均衡模块设计
    4.4  调试与编译
      4.4.1  发送端调试
      4.4.2  接收端调试
经典案例篇
  第5章  Chapter 5 大规模MIMO原型验证平台
    5.1  系统参数设计
    5.2  数据传输链路设计
      5.2.1  上行数据传输链路设计
      5.2.2  下行数据传输链路设计
    5.3  系统架构设计
      5.3.1  硬件架构
      5.3.2  同步与触发信号架构
      5.3.3  可行性分析
    5.4  主要功能模块设计与实现
      5.4.1  OFDM调制模块
      5.4.2  OFDM解调模块
      5.4.3  数据路由与汇聚模块
      5.4.4  信道估计模块
      5.4.5  信道均衡模块
      5.4.6  基站主机端设计
      5.4.7  用户主机端设计
    5.5  系统演示效果
      5.5.1  基站端实物展示
      5.5.2  用户端实物展示
      5.5.3  系统的实际运行效果图
      
  第6章  Chapter 6 广义频分复用原型验证平台
    6.1  系统参数设计
    6.2  数据传输链路设计
      6.2.1  发射端数据流框图
      6.2.2  接收端数据流框图
    6.3  系统架构设计
      6.3.1  硬件配置
      6.3.2  发射端架构
      6.3.3  接收端架构
    6.4  主要功能模块设计与实现
      6.4.1  程序工程结构
      6.4.2  GFDM发射端
      6.4.3  GFDM接收端
      
  第7章  Chapter 7 超密度网络原型验证平台
    7.1  系统参数设计
    7.2  数据传输链路设计
      7.2.1  发送端程序
      7.2.2  接收端程序
    7.3  系统硬件架构设计
    7.4  系统演示效果
    7.5  应用案例
      7.5.1  LTE ICIC/EICIC 算法
      7.5.2  LTE/WiFi共存使用场景
      7.5.3  LTE中的设备到设备（D2D）通信
      7.5.4  机器到机器的协调访问/机器类通信（MTC）
      7.5.5  云无线接入网络（C-RAN）
    7.6  本章小结
      
  第8章  Chapter 8 毫米波原型验证平台
    8.1  系统参数设计
    8.2  数据传输链路设计
    8.3  系统硬件架构设计
      8.3.1  系统硬件介绍
      8.3.2  数据传输方案
    8.4  主要功能模块设计与实现
      8.4.1  Modulator FPGA模块
      8.4.2  Demodulator FPGA模块
      8.4.3  Encoder FPGA模块
      8.4.4  MAC Support模块
      8.4.5  Decoder FPGA模块
      8.4.6  Host端模块
    8.5  系统演示效果
      
  附录A  Appendix A 缩略语
      
  参考文献

前    言

由于智能终端的普及应用和移动新业务需求的持续增长，无线传输速率需求将在今后几年呈指数增长。现有4G 技术将难以满足十年后超高传输速率移动互联无线通信的需求，在频谱资源日趋紧缺的情况下，需要引入变革性的新技术。世界各国在推动4G产业化工作的同时，已开始着眼于第五代无线移动通信技术（5G）的研究，力求使无线移动通信系统性能和产业规模产生新的飞跃。
在无线频谱资源日趋紧张的情况下，如何在4G基础上，将无线移动通信的频谱效率和功率效率进一步提升一个量级，是5G的核心所在。5G的发展需要在网络系统结构、组网技术及无线传输技术等方面进行新的变革，实现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标。为达到这一双重目标，研究者们纷纷从谱效提升、频谱拓展、网络增密这三个方面进行研究，并由此衍生出5G的几大关键技术：大规模MIMO技术、新型多载波传输技术、超密度异构网络技术和毫米波通信技术等。然而，纵观5G的研究现状，对于5G的几大关键技术均以理论研究居多，缺乏快速原型验证平台对算法进行实际的数据测试与性能验证，而算法的理论效能与实际性能之间往往存在较大差距，因此利用软件无线电平台，快速构建原型验证系统用以验证或完善相关技术很有必要。
本书主要内容为利用软件无线电技术构建面向第五代移动通信系统的软件无线电原型验证平台。全书共分三部分，分别为原理篇、开发入门篇和经典案例篇。
第1章和第2章为原理篇。其中，第1章介绍了第五代移动通信系统的研究进展及其演进的背景信息。第2章主要讲述了大规模MIMO、新型多载波传输、超密度网络和毫米波通信几大关键技术的基本原理，为后续验证平台的构建奠定了理论基础。
第3章和第4章为开发入门篇。第3章介绍了基于软件无线电平台的软、硬件及设计思想，第4章从基于软件无线电平台的设计思想出发，由浅入深，从系统参数设计开始，依次详解发送端程序设计、接收端程序设计及调试与编译，最终成功构建出基于软件无线电平台的SISO原型验证系统。
第5章到第8章为经典案例篇。其中，第5章深入介绍了大规模MIMO原型验证平台的构建，第6章为广义频分复用原型验证平台的构建，第7章为超密度网络原型验证平台的构建，第8章为毫米波原型验证平台的构建。每一例原型验证平台的构建都详细给出了系统参数的设计、数据传输链路的设计、系统硬件架构的设计及主要功能模块的设计与实现，从而为读者提供了丰富的实际案例参考资料。
	
本书由阳析、金石组织编写并统稿，东南大学移动通信国家重点实验室博士研究生阳析主要负责撰写第1、2、5章，东南大学移动通信国家重点实验室金石教授主要负责撰写第2、6、8章，台湾中山大学通讯技术实验室温朝凯教授主要负责撰写第2、4章，美国国家仪器公司姚远工程师主要负责撰写第3、7章。
本书及经典案例篇原型验证平台的构建得到了美国国家仪器公司的支持和授权，提供了包括新型多载波、超密度网络和毫米波等在内的原型验证平台的参考设计框架。此外，还要特别感谢东南大学移动通信国家重点实验室黄志超、杨杰、倪路遥、张苏春、卢欣桐、高璇璇、王天奇、王嘉频、李享、韩彬、吉峰等研究生为本书提供了部分系统的参考设计和测试结果。
限于作者认知水平和写作时间，对于书中存在的错误或不足之外，恳请同行专家与读者给予批评指正，我们将不胜感谢！

作  者       
于中国无线谷

通信技术/专著

金石，东南大学移动通信国家重点实验室教授、博士生导师，国家自然科学基金杰出青年基金获得者。2011年入选教育部新世纪优秀人才资助计划，现任国际核心期刊IEEE Transactions on Wireless Communications, IEEE Communications Letters和IET Communications编委。主要研究方向为5G移动通信、MIMO无线通信理论与技术、协作通信理论与技术、现代信号处理及其在移动通信中应用等。__eol__阳析，女，东南大学信息科学与工程学院信息与通信工程专业在读博士研究生，研究方向为宽带移动通信理论与系统研究。硕士研究生期间主要从事大规模MIMO原型验证系统的研究工作，期间被授权国家发明专利一项，发表论文两篇，荣获得“东南大学三好研究生”“研究生国家奖学金”“第十五届图形化系统设计征文竞赛最高成就奖”等荣誉。__eol__

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面向 5G 移动通信的软件无线电平台原型验证与开发