大卫·洛佩斯－佩雷斯（David López-Pérez）电信工程师，他职业生涯的大部分时间致力于蜂窝通信网络和Wi-Fi网络的研究，研究内容主要包括网络性能分析（理论分析和仿真）、网络规划和优化，以及技术和功能开发。他的主要贡献集中在对小基站网络和超密集网络的研究上。他还开创了蜂窝和Wi-Fi互通方面的研究工作，并研究了未来室内通信网络的多天线性能和超可靠低延迟特性。他于2019年被评为贝尔实验室杰出员工，出版了一本关于小基站通信网络的书籍，发表了150多篇相关主题的文章。他提交了52项专利申请，迄今已获得超过25项专利授权，并荣获多个著名奖项。他还是IEEE Transactions on Wireless Communications的编辑。

丁铭 澳大利亚联邦科学与工业研究组织Data61数字创新中心的高级研究员。他的研究方向包括信息技术、无线通信网络、数据隐私与安全、机器学习与人工智能。他发表了150多篇论文，为3GPP标准做出了20余项贡献，并出版了Multi-point Cooperative Communication Systems: Theory and Applications (Springer, 2013)。此外，他还拥有21项美国专利，并在中国、日本、韩国和一些欧洲国家与人合作注册了100多项有关4G/5G技术的专利。目前，他是IEEE Transactions on Wireless Communications和IEEE Communications Surveys and Tutorials的编辑。此外，他还担任过许多IEEE顶级期刊/会议的客座编辑、联合主席、联合导师和技术委员会成员，并因其研究工作和专业服务而获得多个奖项。

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近期新研究成果，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

译者序

推荐序一

推荐序二

前言

致谢

作者简介

第一部分入门指南

第1章绪论2

1.1无线通信系统容量面临的挑战3

1.2网络密集化6

1.3小基站系统发展简史8

1.3.1从理念到市场化产品8

.3.2小基站理论的演变：本书简介9

1.4本书概要17

1.5定义18

1.6相关文献20

第2章超密集无线网络建模与分析22

2.1性能分析构建模块24

2.1.1网络布局24

2.1.2移动终端的位置26

2.1.3流量模型26

2.1.4移动终端与基站的关联26

2.1.5天线增益27

2.1.6路径损耗29

2.1.7阴影衰落31

2.1.8多径快衰落32

2.1.9接收信号强度34

2.1.10噪声功率36

2.1.11信号质量36

2.1.12关键性能指标38

2.2系统级仿真40

2.2.1链路级和系统级仿真40

2.2.2静态和动态系统级仿真41

2.2.3基于静态快照的系统级仿真43

2.3理论性能分析45

2.3.1随机几何和点过程47

2.3.2基于随机几何的理论性能分析52

2.4NetVisual56

2.5本章小结57

第3章传统稀疏和密集无线网络的性能分析58

3.1概述58

3.2参考系统模型61

3.2.1部署61

3.2.2小基站61

3.2.3移动终端62

3.2.4天线辐射图62

3.2.5单斜率路径损耗模型62

3.2.6阴影衰落63

3.2.7多径衰落63

3.2.8用户关联策略63

3.3理论性能分析及主要结果64

3.3.1网络覆盖率65

3.3.2面积比特效率67

3.4讨论67

3.4.1案例研究67

3.4.2网络覆盖率68

3.4.3面积比特效率70

3.4.4小基站部署和建模对主要结果的影响72

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

3.5本章小结76

附录A定理3.3.1的证明76

第二部分超密集小基站通信网络基础

第4章视距传输对超密集无线通信网络的影响82

4.1概述82

4.2系统模型修正85

4.2.1多斜率路径损耗模型86

4.2.2用户关联策略88

4.3理论性能分析及主要结果89

4.3.1网络覆盖率89

4.3.2面积比特效率92

4.3.3计算复杂度92

4.4讨论92

4.4.1案例研究92

4.4.2网络覆盖率的性能94

4.4.3面积比特效率的性能97

4.4.4视距传输概率和建模对主要结果的影响99

4.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响106

4.5本章小结108

附录A定理4.3.1的证明109

附录B引理4.4.2的证明118

附录C引理4.4.3的证明119

附录D引理4.4.4的证明119

第5章天线高度对超密集无线通信网络的影响120

5.1概述120

5.2系统模型修正123

5.3理论性能分析及主要结果125

5.3.1网络覆盖率126

5.3.2面积比特效率128

5.3.3计算复杂度129

5.4讨论129

5.4.1案例研究129

5.4.2网络覆盖率的性能130

5.4.3面积比特效率的性能135

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

5.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响139

5.5本章小结142

附录A定理5.3.1的证明142

附录B定理5.4.1的证明151

第6章有限用户密度对超密集无线通信网络的影响155

6.1概述155

6.2系统模型修正157

6.2.1有限移动终端密度159

6.2.2小基站的空闲态模式能力159

6.3理论性能分析及主要结果160

6.3.1网络覆盖率160

6.3.2活跃小基站密度163

6.3.3面积比特效率166

6.3.4计算复杂度166

6.4讨论167

6.4.1案例研究167

6.4.2活跃小基站密度168

6.4.3网络覆盖率的性能170

6.4.4面积比特效率的性能175

6.4.5多径衰落和建模对主要结果的影响179

6.5本章小结182

附录A定理6.3.1的证明182

附录B定理6.3.2的证明191

附录C定理6.3.3的证明192

附录D定理6.3.4的证明193

第7章超密集无线通信网络对多用户

分集的影响195

7.1概述195

7.2系统模型修正197

7.2.1小基站有限移动终端密度和空闲态模式能力199

7.2.2每个活跃小基站的移动终端数量199

7.2.3比例公平调度算法202

7.3理论性能分析及主要结果203

7.3.1网络覆盖率204

7.3.2面积比特效率207

7.3.3计算复杂度208

7.4讨论209

7.4.1案例研究210

7.4.2网络覆盖率的性能210

7.4.3面积比特效率的性能214

7.4.4多径衰落和建模对主要结果的影响216

7.5本章小结218

附录A定理7.3.1的证明218

附录B定理7.3.2的证明224

附录C引理7.3.3的证明228

附录D定理7.3.4的证明228

第三部分容量比例定律

第8章超密集无线通信网络的容量比例定律230

8.1概述230

8.2系统模型修正233

8.3理论性能分析及主要结果234

8.3.1网络覆盖率234

8.3.2面积比特效率238

8.3.3计算复杂度238

8.4容量比例定律238

8.4.1网络覆盖率的渐近现象238

8.4.2面积比特效率的渐近现象240

8.5讨论241

8.5.1案例研究241

8.5.2网络覆盖率的性能242

8.5.3面积比特效率的性能247

8.6本章小结250

附录A定理8.4.1的证明251

附录B引理8.4.3的证明253

附录C定理8.4.4的证明254

第9章系统级网络优化255

9.1概述255

9.2小基站部署/激活256

9.2.1问题的解决257

9.2.2结论举例和进一步讨论258

9.3全网移动终端准入/调度259

9.3.1问题的解决260

9.3.2结论举例和进一步讨论261

9.4空间频谱重用262

9.4.1问题的解决264

9.4.2结论举例和进一步讨论265

9.5本章小结267

第四部分动态时分双工

第10章超密集网络上行链路性能分析270

10.1上行链路的重要性及挑战270

10.2系统模型修正272

10.2.1上行链路功率控制模型273

10.2.2小基站部署274

10.2.3移动终端激活模型274

10.3性能指标275

10.3.1网络覆盖率275

10.3.2计算复杂度277

10.4讨论278

10.4.1案例研究278

10.4.2活跃小基站密度278

10.4.3网络覆盖率的性能279

10.4.4面积比特效率的性能282

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

10.5本章小结285

第11章动态时分双工的超密集无线通信网络288

11.1动态时分双工的真正价值288

11.2系统模型修正289

11.2.1移动终端激活模型290

11.2.2动态时分双工290

11.3性能指标292

11.3.1介质访问控制层的时间资源利用率292

11.3.2物理层的网络覆盖率293

11.3.3介质访问控制层和物理层的联合面积比特效率294

11.4主要结果294

11.4.1每个活跃小基站的移动终端数量分布295

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

11.4.3动态时分双工帧中下行/上行链路子帧数的分布298

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

11.4.5小区间链路干扰概率301

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

11.5讨论305

11.5.1案例研究305

11.5.2验证子帧依赖性结果的时间资源利用率306

11.5.3验证蜂窝间链路干扰概率的结果307

11.5.4验证平均时间利用率的结果308

11.5.5网络覆盖率的性能310

11.5.6面积比特效率的性能311

11.6本章小结314

参考文献315