高级无线网络 4G技术PDF电子书下载

第1章 基础 1

1.1 4G网络及复合无线环境 1

1.2协议增强器 7

1.2.1用户数据报协议（UDP）的单元差错检测增强器 8

1.2.2传输控制协议（TCP）的单元ACK压缩增强器 8

1.2.3 TCP的单元拥塞控制增强器 8

1.2.4 TCP的单元自动重传请求（ARQ）增强器 8

1.2.5 TCP/IP的前向擦除修正增强器 9

1.2.6 IP的双单元抖动控制增强器 9

1.2.7 TCP/IP的双单元选择性ARQ增强器 9

1.3混合4G无线网络协议 9

1.3.1控制信息和状态转移表 10

1.3.2直接传输 11

1.3.3单跳直接传输协议 11

1.3.4两跳直接传输模式的协议 13

1.4绿色无线网络 15

参考文献 16

第2章 物理层和多址接入 21

2.1高级时分多址——ATDMA 21

2.2码分多址 22

2.3正交频分复用 26

2.4多载波CDMA 29

2.5超宽带信号 31

2.6 MIMO信道和空时编码 36

参考文献 36

第3章4G信道建模 41

3.1宏蜂窝环境（1.8 GHz） 41

3.2城区宏蜂窝/微蜂窝环境的空间无线信道（2.154GHz） 44

3.2.1环境描述 44

3.2.2结论 45

3.3微蜂窝和微微蜂窝环境下的MIMO信道（1.71/2.05GHz） 46

3.3.1测试方案 48

3.3.2特征分析法 49

3.3.3功率分配机制 49

3.4室外移动信道（5.3GHz） 50

3.4.1路径损耗模型 51

3.4.2多径数量分布 52

3.4.3在城区环境中的交替测试 53

3.5微蜂窝信道8（8.45GHz） 55

3.5.1方位角特性 55

3.5.2前向到达波的时延特性 56

3.5.3前向到达波的短期方位角扩展 56

3.6无线MIMO局域网环境（5.2GHz） 56

3.6.1数据估算 57

3.6.2容量计算 58

3.6.3测量环境 59

3.7室内无线局域网信道（17GHz） 60

3.8室内无线局域网信道（60GHz） 65

3.9 UWB（超宽带）信道模型 69

3.9.1大尺度统计数据 71

3.9.2小尺度统计数据 73

3.9.3统计模型 74

3.9.4仿真步骤 75

3.9.5室内多径传播信道的簇模型 77

3.9.6路径损耗建模 78

参考文献 81

第4章 自适应可重构链路层 89

4.1自适应空中接口链路层容量 89

4.1.1 MAC信道模型 90

4.1.2马尔科夫模型 91

4.1.3 Goodput和链路自适应 92

4.1.4切换滞后 94

4.1.5准确模式选择的链路业务率 94

4.1.6自适应链中的非理想性 95

4.1.7估计过程和估计误差 97

4.1.8信道过程和估计时延 97

4.1.9反馈过程和模式命令接收 97

4.1.10非理想情况下的链路业务速率 97

4.1.11状态概率对滞后区域宽度的敏感性 100

4.1.12估计过程和估计误差 100

4.1.13反馈过程和捕获误差 102

4.2 Ad hoc网络的自适应传输 103

4.3无线链路自适应混合ARQ 108

4.3.1 RS码 109

4.3.2 PHY和MAC帧结构 109

4.3.3差错控制方案 110

4.3.4自适应FEC2的性能 113

4.3.5仿真结果 115

4.4随机学习链路层协议 115

4.4.1随机学习机制 116

4.4.2自适应链路层协议 116

4.5红外链路接入协议 119

4.5.1红外链路接入协议（IrLAP）层 119

4.5.2 IrLAP功能模型描述 121

参考文献 124

第5章 自适应媒体接入控制 129

5.1 WLAN增强型分布式协同功能 129

5.2采用自适应天线的WLAN中的自适应MAC 131

5.3无线传感器网络的MAC 137

5.3.1 S-MAC协议设计 138

5.3.2周期监听睡眠 138

5.3.3冲突避免 139

5.3.4协同睡眠 140

5.3.5选择和保持调度进程 140

5.3.6保持同步 141

5.3.7自适应监听 142

5.3.8侦听避免和消息传递 142

5.3.9侦听避免 142

5.3.10消息传递 143

5.4 Ad hoc网络中的MAC 145

5.4.1载波监听无线网络 146

5.4.2上层交互 149

参考文献 151

第6章 通信量建模与分析 155

参考文献 162

第7章 自适应网络层 165

7.1图与路由选择协议 165

7.1.1元素概念 165

7.1.2有向图 165

7.1.3无向图 166

7.1.4顶点的度 166

7.1.5带权图 166

7.1.6途径和路 167

7.1.7连通图 167

7.1.8树 168

7.1.9生成树 168

7.1.10最小生成树计算 169

7.1.11最短路径生成树 171

7.2图论 180

7.3采用拓扑集合的路由选择 182

7.4网络与聚合模型 183

7.4.1线性分法 185

7.4.2 QoS-aware拓扑集合 187

7.4.3网状网构成 187

7.4.4星型网构成 187

7.4.5线段路由算法 188

7.4.6性能指标 190

7.4.7性能分析实例 191

参考文献 194

第8章 有效容量 201

8.1有效业务源的参数 201

8.1.1有效业务源 203

8.1.2修整概率 203

8.1.3修整时延 204

8.1.4性能举例 206

8.2有效链路层容量 208

8.2.1链路层信道模型 208

8.2.2无线信道的有效容量模型 211

8.2.3物理层与链路层信道模型 214

8.24性能分析 216

参考文献 218

第9章 自适应TCP层 221

9.1自适应TCP层 221

9.1.1高带宽时延积 222

9.1.2缓存大小 222

9.1.3往返时延（RTT） 223

9.1.4 TCP层的不公平问题 224

9.1.5非拥塞丢包 225

9.1.6端到端的方案 226

9.1.7不对称带宽 226

9.2 TCP操作和性能 227

9.2.1 TCP发送端 227

9.2.2重传超时 227

9.2.3窗口自适应 228

9.2.4丢包恢复 228

9.2.5 TCP-O1dTahoe（超时恢复） 228

9.2.6 TCP-Tahoe（快速重传） 228

9.2.7 TCP-Reno快速重传，快速（但保守）恢复 228

9.2.8 TCP-NewReno（快速重传，快速恢复） 229

9.2.9伪重传 229

9.2.10 TCP过程建模 230

9.3蜂窝移动网络的TCP 230

9.3.1在移动环境下改进TCP 231

9.3.2 Mobile TCP设计 232

9.3.3 SH-TCP客户程序 234

9.3.4 M-TCP协议 235

9.3.5性能示例 236

9.4拥塞避免的随机早期检测网关 237

9.4.1 RED算法 238

9.4.2性能示例 238

9.5移动Ad hoc网络TCP 240

9.5.1路由重计算效应 240

9.5.2网络分区效应 240

9.5.3多径路由效应 240

9.5.4 ATCP子层 241

9.5.5 ATCP协议设计 242

9.5.6性能示例 244

参考文献 246

第10章 跨层优化 249

10.1引言 249

10.2视频传输的跨层结构 251

参考文献 253

第11章 移动性管理 259

11.1介绍 259

11.1.1蜂窝网络中的移动性管理 260

11.1.2位置注册和4G中的呼叫传送 263

11.2蜂窝系统和优先切换 278

11.2.1信道分配优先策略 280

11.2.2信道预留一——信道预留切换策略 281

11.2.3信道预留排队切换策略 281

11.2.4性能示例 285

11.3小区驻留时间分布 286

11.4在微微蜂窝和微蜂窝网络中的移动预测 290

11.4.1 PST- QoS保证架构 291

11.4.2最可能群模型 292

参考文献 302

第12章 自适应资源管理 309

12.1信道分配机制 309

12.1.1不同的信道分配策略 311

12.1.2固定信道分配 311

12.1.3信道借用机制 312

12.1.4混合信道借用机制 313

12.1.5动态信道分配配机制 315

12.1.6集中式DCA机制 316

12.1.7基于小区的分布式DCA机制 317

12.1.8基于信号强度测量的分布式DCA机制 319

12.1.9一维蜂窝系统 320

12.1.10固定的复用分区 322

12.1.11自适应的信道分配复用分区机制（ACA RUP） 322

12.2 4G中的资源管理 324

12.3基于移动代理的资源管理 325

12.4 CDMA蜂窝多媒体无线网络 332

12.4.1 SCAC原理 334

12.4.2 QoS区分范例 337

12.4.3业务模型 339

12.4.4性能评价 340

12.4.5相关结果 340

12.4.6基于模型的静态完全共享MdCAC系统 341

12.4.7基于测量的完全共享MsCAC系统 342

12.4.8完全共享动态SCAC系统 343

12.4.9具有QOS区分的动态SCAC系统 343

12.410单级别系统举例 344

12.4.11 NRT包接入控制 346

12.4.12 假设 347

12.4.13平均上限（UL）数据吞吐量的估计值 347

12.4.14 DFIMA（动态反馈信息的访问控制） 348

12.4.15 性能实例 349

12.4.16实现问题 355

12.5联合数据速率与功率管理 356

12.5.1集中式最小总传输功率（CMTTP）算法 356

12.5.2最大吞吐量的功率控制（MTPC）算法 357

12.5.3统计分布式多速率功率控制（SDMPC）算法 358

12.5.4拉格朗日乘数功率控制（LRPC）算法 359

12.5.5选择性功率控制（SPC）算法 360

12.5.6多目标框架下的无线资源管理算法 360

12.5.7多目标分布式功率和速率控制（MODPRC）算法 361

12.5.8多目标的全部分布式功率和速率控制算法 363

12.5.9吞吐量最大化/功率最小化（MTMPC）算法 363

12.6无线网络中的动态频谱共享 366

12.6.1信道容量（Channel Capacity） 366

12.6.2信道模型（Channel models） 366

12.6.3分集接收（Diversity reception） 367

12.6.4性能评估 367

12.6.5多址接入技术和用户容量 368

12.6.6多用户监测 368

12.6.7干扰与共存 368

12.6.8信道估计/缺陷 369

12.6.9信号和干扰模型 369

12.6.10接收机结构 370

12.6.11干扰抑制电路模型 371

12.6.12性能分析 375

126.13性能实例 376

参考文献 379

第13章Ad hoc网络 387

13.1路由协议 387

13.1.1路由协议 389

13.1.2反应式路由协议 392

13.2混合路由协议 404

13.2.1回环（Loop-back）终止 405

13.2.2提前终止 405

13.2.3选择性广播（SBC） 406

13.3可扩展路由策略 408

13.3.1分层路由协议 408

13.3.2性能实例 410

13.3.3鱼眼路由协议（FSR） 411

13.4多路径路由协议 413

13.5分群协议 415

13.5.1简介 415

13.5.2分群算法 416

13.5.3具有预测的分群 417

13.6路由缓存策略 424

13.7分布式QoS路由 430

13.7.1无线链路可靠性 430

13.7.2路由 431

13.7.3路由消息 431

13.7.4基于令牌的路由 431

13.7.5延迟受限的路由 432

13.7.6令牌 433

13.7.7转发接收到的令牌 433

13.7.8带宽受限的路由 434

13.7.9转发接收到的令牌 435

13.7.10性能实例 435

参考文献 437

第14章 传感器网络 443

14.1简介 443

14.2传感器网络参数 444

14.2.1预部署和部署阶段 446

14.2.2后部署阶段 446

14.2.3由新加入节点引起的重部署阶段 446

14.3传感器网络的结构 447

14.3.1物理层 447

14.3.2数据链路层 447

14.3.3网络层 449

14.3.4传输层 453

14.3.5应用层 454

14.4移动传感器网络的部署 455

14.5定向扩散（Directed Diffusion） 457

14.5.1数据传播 459

14.5.2路径增强 460

14.6无线传感器网络中的聚合 460

14.7边界估计 463

14.7.1 P中RDP的数量 464

14.7.2 Kraft不等式 465

14.7.3可达到精确度的上限 465

14.7.4系统优化 466

14.8传感器网络的最优传输半径 468

14.9数据漏斗 472

14.10传感器网络中的等效传输控制协议 475

参考文献 478

第15章 网络安全 489

15.1认证 489

15.1.1对密码系统的攻击 491

15.1.2典型的认证协议 493

15.2安全架构 496

15.3密钥管理 499

15.3.1加密 500

15.3.2篡改检测码 501

15.3.3回放检测码 501

15.3.4密钥信息已知的验证 501

15.3.5点对点密钥分发 501

15.4 GSM网络中的安全管理 503

15.5 UMTS网络中的安全管理 507

15.6 UMTSWLAN交互工作时的安全架构 508

15.7 Ad hoc网络中的安全 510

15.8传感器网络中的安全 515

参考文献 517

第16章 主动网络 523

16.1概述 523

16.2可编程网络参考模型 525

16.2.1 IETF ForCES 526

16.2.2主动网络参考结构 526

16.3向4G无线网络演进 528

16.4可编程4G移动网络结构 531

16.5认知分组网络 533

16.5.1认知分组自适应 535

16.5.2基于随机神经网络的算法 535

16.6认知无线电中的博弈论模型 538

16.7生物激励网络 543

16.7.1生物类比 543

16.7.2仿生网络结构 545

参考文献 546

第17章 网络配置 555

17.1蜂窝系统重叠覆盖 555

17.2 CDMA宏蜂窝网络中嵌入微蜂窝 558

17.2.1宏蜂窝与微蜂窝的链路预算 560

17.2.2性能举例 563

17.3多层无线蜂窝网络 564

17.3.1网络模型 564

17.3.2性能举例 568

17.4本地多点分发业务 570

17.4.1干扰估计 571

17.4.2选择极化 572

17.5 4G网络中的自组织技术 573

17.5.1动因 573

17.5.2网络自组织技术 575

参考文献 577

第18章 网络管理 581

18.1简单网络管理协议 581

18.2分布式网络管理 585

18.3基于移动代理的网络管理 586

18.3.1移动代理平台 587

18.3.2多运营商网络中的移动代理 587

18.3.3路由算法与移动代理的融合 589

18.4 Ad hoc网络管理 593

18.4.1异构环境 593

18.4.2时变的拓扑结构 593

18.4.3能量限制 593

18.4.4网络分裂 594

18.4.5信号质量的变化 594

18.4.6窃听 594

18.4.7 Ad hoc网络管理协议功能 594

18.4.8 ANMP结构 595

参考文献 599

第19章 网络信息论 603

19.1高级蜂窝网络的有效容量 603

19.1.1 4G蜂窝网络系统模型 605

19.1.2接收信号 605

19.1.3多径信道：远近效应和功率控制 607

19.1.4多径信道：跟踪误差、RAKE接收机和干扰删除 608

19.1.5干扰删除器建模：非线性多用户检测 610

19.1.6近似（Approximations） 612

19.1.7中断概率 612

19.2 Ad hoc网络容量 617

19.2.1约定式网络 617

19.2.2随机网络 618

19.2.3约定式网络：传输容量上限 619

19.2.4约定式网络：传输容量下限 622

19.2.5随机式网络：吞吐量下限 623

19.3信息论和网络结构 626

19.3.1网络结构 626

19.3.2可行速率向量的定义 627

19.3.3传输容量 628

19.3.4高衰减情况下容量上限（Upper bounds under high attenuation） 629

19.3.5高衰减下多跳可行下限 630

19.3.6低衰减情况（The low-attenuation regime） 631

19.3.7高斯多中继信道 631

19.4无线多跳Ad hoc网络中的协作传输 632

19.4.1传输策略和误差传播 635

19.4.2 OLA扩散算法（OLA flooding algorithm） 635

19.4.3仿真环境 636

19.5网络编码 638

19.5.1最大流-最小割集定理（Max-flow min-cut theorem， MFMCT） 639

19.5.2通过一个通用LCM达到最大流的界 640

19.5.3与LCM关联的传输方案 642

19.5.4无记忆通信网 643

19.5.5有记忆网络 644

19.5.6无环网络上通用LCM的创建（Construction of a generic LCM on an acyclic network） 644

19.5.7时不变LCM和启发式构建（Time-invariant LCM and heuristic consruuction） 645

19.6基于MIMO的无线网络容量 647

19.7多点对一点传输的传感器网络容量 653

19.7.1网络结构 654

19.7.2容量结果 655

参考文献 657

第20章 能效无线网络 661

20.1能量效用函数 661

20.2最小能量路由 663

20.3最大化网络生存期 664

20.4传感器网络中的能效媒体接入控制 668

参考文献 671

第21章 服务质量（QoS）管理 675

21.1盲QoS评测系统 675

21.2 WLAN中的QoS规范 678

21.2.1基于竞争的多查询机制 678

21.2.2查询效率 679

21.3 RLC/MAC层的动态调度 682

21.3.1 DSMC功能单元 683

21.3.2计算高服务率 684

21.3.3头块时延 687

21.3.4干扰模型 687

21.3.5新到达块的标准时延 688

21.3.6会话中的高服务速率 688

21.4基于OFDMA的宽带无线接入系统中的QoS 689

21.4.1迭代解 692

21.4.2最大化容量的资源分配 694

21.5预测流量控制和QoS 695

参考文献 699