超密集无线网络

本书将带领读者踏上令人兴奋的探索超密集无线通信网络基本原理的旅程，尤其有助于探索稀疏、密集和超密集的通用无线网络在不同信道和网络特性下，利用电磁波实现网络节点和用户终端之间通信的信息容量极限。书中从指出无线网络容量与网络中的基站密度呈线性关系的黄金法则——信息容量定律，到网络容量“量质转换”过程，层层递进，能满足该领域专业人士对前沿知识的需求，从事超密集小蜂窝网络领域的开发、部署、运营和维护的专业人士，以及通信领域的研究人员和研究生均可从本书受益。

本书通过对超高密度小基站蜂窝通信网络的数学论证，讨论了现实中的网络部署、运营和优化等问题，还介绍了网络覆盖率和面积比特效率（ASE）等性能指标，并探讨了超密集网络与当前网络的不同之处。书中深入浅出的描述和数学证明的结论能够帮助运营商升级其网络服务。此外，基于理论分析和网络仿真，本书介绍了超密集无线通信网络的最新研究成果，涵盖来自3GPP、小基站论坛（Small Cell Forum）、相关学术期刊和会议论文集的200多个资料，并包含所有其他相关的重要专题内容。对于从事超密集无线通信网络的开发、部署、运营和维护的专业人员，以及通信专业的研究人员和研究生来说，本书是一本理想的参考书。

目录<br />译者序<br />推荐序一<br />推荐序二<br />前言<br />致谢<br />作者简介<br />第一部分入门指南<br />第1章绪论2<br />1.1无线通信系统容量面临的挑战3<br />1.2网络密集化6<br />1.3小基站系统发展简史8<br />1.3.1从理念到市场化产品8<br />.3.2小基站理论的演变：本书简介9<br />1.4本书概要17<br />1.5定义18<br />1.6相关文献20<br />第2章超密集无线网络建模与分析22<br />2.1性能分析构建模块24<br />2.1.1网络布局24<br />2.1.2移动终端的位置26<br />2.1.3流量模型26<br />2.1.4移动终端与基站的关联26<br />2.1.5天线增益27<br />2.1.6路径损耗29<br />2.1.7阴影衰落31<br />2.1.8多径快衰落32<br />2.1.9接收信号强度34<br />2.1.10噪声功率36<br />2.1.11信号质量36<br />2.1.12关键性能指标38<br />2.2系统级仿真40<br />2.2.1链路级和系统级仿真40<br />2.2.2静态和动态系统级仿真41<br />2.2.3基于静态快照的系统级仿真43<br />2.3理论性能分析45<br />2.3.1随机几何和点过程47<br />2.3.2基于随机几何的理论性能分析52<br />2.4NetVisual56<br />2.5本章小结57<br />第3章传统稀疏和密集无线网络的性能分析58<br />3.1概述58<br />3.2参考系统模型61<br />3.2.1部署61<br />3.2.2小基站61<br />3.2.3移动终端62<br />3.2.4天线辐射图62<br />3.2.5单斜率路径损耗模型62<br />3.2.6阴影衰落63<br />3.2.7多径衰落63<br />3.2.8用户关联策略63<br />3.3理论性能分析及主要结果64<br />3.3.1网络覆盖率65<br />3.3.2面积比特效率67<br />3.4讨论67<br />3.4.1案例研究67<br />3.4.2网络覆盖率68<br />3.4.3面积比特效率70<br />3.4.4小基站部署和建模对主要结果的影响72<br />3.4.5阴影衰落和多径衰落及其建模对主要结果的影响73<br />3.5本章小结76<br />附录A定理3.3.1的证明76<br />第二部分超密集小基站通信网络基础<br />第4章视距传输对超密集无线通信网络的影响82<br />4.1概述82<br />4.2系统模型修正85<br />4.2.1多斜率路径损耗模型86<br />4.2.2用户关联策略88<br />4.3理论性能分析及主要结果89<br />4.3.1网络覆盖率89<br />4.3.2面积比特效率92<br />4.3.3计算复杂度92<br />4.4讨论92<br />4.4.1案例研究92<br />4.4.2网络覆盖率的性能94<br />4.4.3面积比特效率的性能97<br />4.4.4视距传输概率和建模对主要结果的影响99<br />4.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响106<br />4.5本章小结108<br />附录A定理4.3.1的证明109<br />附录B引理4.4.2的证明118<br />附录C引理4.4.3的证明119<br />附录D引理4.4.4的证明119<br />第5章天线高度对超密集无线通信网络的影响120<br />5.1概述120<br />5.2系统模型修正123<br />5.3理论性能分析及主要结果125<br />5.3.1网络覆盖率126<br />5.3.2面积比特效率128<br />5.3.3计算复杂度129<br />5.4讨论129<br />5.4.1案例研究129<br />5.4.2网络覆盖率的性能130<br />5.4.3面积比特效率的性能135<br />5.4.4天线辐射图和下倾角以及建模对主要结果的影响138<br />5.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响139<br />5.5本章小结142<br />附录A定理5.3.1的证明142<br />附录B定理5.4.1的证明151<br />第6章有限用户密度对超密集无线通信网络的影响155<br />6.1概述155<br />6.2系统模型修正157<br />6.2.1有限移动终端密度159<br />6.2.2小基站的空闲态模式能力159<br />6.3理论性能分析及主要结果160<br />6.3.1网络覆盖率160<br />6.3.2活跃小基站密度163<br />6.3.3面积比特效率166<br />6.3.4计算复杂度166<br />6.4讨论167<br />6.4.1案例研究167<br />6.4.2活跃小基站密度168<br />6.4.3网络覆盖率的性能170<br />6.4.4面积比特效率的性能175<br />6.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响179<br />6.5本章小结182<br />附录A定理6.3.1的证明182<br />附录B定理6.3.2的证明191<br />附录C定理6.3.3的证明192<br />附录D定理6.3.4的证明193<br />第7章超密集无线通信网络对多用户<br />分集的影响195<br />7.1概述195<br />7.2系统模型修正197<br />7.2.1小基站有限移动终端密度和空闲态模式能力199<br />7.2.2每个活跃小基站的移动终端数量199<br />7.2.3比例公平调度算法202<br />7.3理论性能分析及主要结果203<br />7.3.1网络覆盖率204<br />7.3.2面积比特效率207<br />7.3.3计算复杂度208<br />7.4讨论209<br />7.4.1案例研究210<br />7.4.2网络覆盖率的性能210<br />7.4.3面积比特效率的性能214<br />7.4.4多径衰落和建模对主要结果的影响216<br />7.5本章小结218<br />附录A定理7.3.1的证明218<br />附录B定理7.3.2的证明224<br />附录C引理7.3.3的证明228<br />附录D定理7.3.4的证明228<br />第三部分容量比例定律<br />第8章超密集无线通信网络的容量比例定律230<br />8.1概述230<br />8.2系统模型修正233<br />8.3理论性能分析及主要结果234<br />8.3.1网络覆盖率234<br />8.3.2面积比特效率238<br />8.3.3计算复杂度238<br />8.4容量比例定律238<br />8.4.1网络覆盖率的渐近现象238<br />8.4.2面积比特效率的渐近现象240<br />8.5讨论241<br />8.5.1案例研究241<br />8.5.2网络覆盖率的性能242<br />8.5.3面积比特效率的性能247<br />8.6本章小结250<br />附录A定理8.4.1的证明251<br />附录B引理8.4.3的证明253<br />附录C定理8.4.4的证明254<br />第9章系统级网络优化255<br />9.1概述255<br />9.2小基站部署/激活256<br />9.2.1问题的解决257<br />9.2.2结论举例和进一步讨论258<br />9.3全网移动终端准入/调度259<br />9.3.1问题的解决260<br />9.3.2结论举例和进一步讨论261<br />9.4空间频谱重用262<br />9.4.1问题的解决264<br />9.4.2结论举例和进一步讨论265<br />9.5本章小结267<br />第四部分动态时分双工<br />第10章超密集网络上行链路性能分析270<br />10.1上行链路的重要性及挑战270<br />10.2系统模型修正272<br />10.2.1上行链路功率控制模型273<br />10.2.2小基站部署274<br />10.2.3移动终端激活模型274<br />10.3性能指标275<br />10.3.1网络覆盖率275<br />10.3.2计算复杂度277<br />10.4讨论278<br />10.4.1案例研究278<br />10.4.2活跃小基站密度278<br />10.4.3网络覆盖率的性能279<br />10.4.4面积比特效率的性能282<br />10.4.5阴影衰落和多径衰落及其建模对主要结果的影响284<br />10.5本章小结285<br />第11章动态时分双工的超密集无线通信网络288<br />11.1动态时分双工的真正价值288<br />11.2系统模型修正289<br />11.2.1移动终端激活模型290<br />11.2.2动态时分双工290<br />11.3性能指标292<br />11.3.1介质访问控制层的时间资源利用率292<br />11.3.2物理层的网络覆盖率293<br />11.3.3介质访问控制层和物理层的联合面积比特效率294<br />11.4主要结果294<br />11.4.1每个活跃小基站的移动终端数量分布295<br />11.4.2活跃小基站中下行和上行链路数据请求数的分布297<br />11.4.3动态时分双工帧中下行/上行链路子帧数的分布298<br />11.4.4子帧依赖的下行链路和上行链路时间资源利用率300<br />11.4.5小区间链路干扰概率301<br />11.4.6平均下行链路、平均上行链路和平均总体时间资源利用率302<br />11.5讨论305<br />11.5.1案例研究305<br />11.5.2验证子帧依赖性结果的时间资源利用率306<br />11.5.3验证蜂窝间链路干扰概率的结果307<br />11.5.4验证平均时间利用率的结果308<br />11.5.5网络覆盖率的性能310<br />11.5.6面积比特效率的性能311<br />11.6本章小结314<br />参考文献315<br />