多載波通信

前言

　　本書系統(tǒng)介紹了基于多載波傳輸與檢測技術的無線通信系統(tǒng)原理與應用，內容涵蓋了正交頻分復用（OFDM）、單載波頻分復用（SC.FDMA）以及多載波碼分多址（CDMA）系統(tǒng)。針對不同的擴頻方式，如時域擴頻、頻域擴頻以及時／頻域聯(lián)合擴頻等，本書探討了多種多樣的多載波CDMA系統(tǒng)。本書第1章介紹了多載波通信系統(tǒng)的背景及基本概念；第2章介紹了基本的擴頻通信原理，其中包括四種基本擴頻技術以及兩種混合擴頻技術，并重點介紹了基于這些擴頻技術的CDMA系統(tǒng)原理；從第3章起本書全面系統(tǒng)地介紹了多載波通信系統(tǒng)的理論、設計和應用。　　本書主要特點包括以下幾個方面。廣泛而系統(tǒng)地介紹了擴頻通信和多載波通信原理；對多載波通信系統(tǒng)在高斯信道和衰落信道下的性能分析方法進行了詳細的描述；詳細分析了包括OFDM在內的各種多載波通信系統(tǒng)中調制與解調的實現(xiàn)方法。為了闡明發(fā)射機最優(yōu)化和接收機最優(yōu)化之間的共性，以及體現(xiàn)接收機線性多用戶檢測和發(fā)射機線性多用戶預處理最優(yōu)化之間的對等關系，本書將接收機多用戶檢測理論和發(fā)射機多用戶預處理理論以一種并行的方式進行闡述。本書系統(tǒng)地介紹了非相干多用戶檢測理論，并詳盡地闡述了一系列非相干多用戶檢測和非相干干擾抑制技術。書中還介紹了多輸入多輸出（MIMO）和空時處理理論，以及在頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落環(huán)境下這些理論在多載波通信中的應用。此外，本書還討論了單載波DS.CDMA系統(tǒng)和多載波CDMA系統(tǒng)之間的等價性，以及基于空時編碼和空時擴頻等天線分集技術的一體化?！　”緯糠謨热輥碓从谧髡咴谟习财疹D大學為高年級本科生和研究生的無線通信課程的講稿。它適用于高年級本科生（書中的第1～3章及其他章節(jié)開頭的一部分）、碩士和博士研究生，以及有一定通信和信號處理相關知識的研究人員和工程師。本書在總體架構上是由基本理論到高級主題。在那些處理高級主題的章節(jié)中，內容安排也是由淺入深，從簡單概念到復雜分析?！　∥乙兄x在本書撰寫過程中給予幫助的許多人。首先，我要感謝我的同事L.Hanzo教授，他在我的整個職業(yè)生涯中從許多方面給予我的不斷支持，我有幸與他合作完成了第2章內容的編寫，他還對第3章的部分章節(jié)提出了修改與建議；我要感謝同事S.Chen教授、S.X.Ng博士和R.G Maunder博士的幫助、合作以及富有啟發(fā)性的討論；我還要感謝我所有的在讀和已畢業(yè)的博士與碩士同學，他們都在完成本書的準備過程中直接或間接地做出了許多貢獻。我還要感謝那些審校者們提出的建設性的意見、建議和批評。我更要感謝Wiley出版社的Mark Hammond，Katharine Unwin和Sarah Tilley在本書制作過程中所提供的幫助。最后，我要誠摯地感謝那些在無線通信，特別是多載波通信、多用戶通信、空時處理等領域內做出杰出貢獻的研究人員們，是他們使得寫作本書成為可能。

內容概要

　　 得益于時域信號處理技術，多載波系統(tǒng)具有頻譜效率高、靈活性強以及復雜度低等特點。因此，多載波技術被廣泛應用于下一代無線通信息系統(tǒng)中。本書全面而深入地介紹了多載波通信原理，提供了關于擴頻、多載波CDMA、多用戶檢測、多用戶發(fā)射機預處理、MIMO空時處理等一系列通信技術的詳細分析。本書的特色包括：為OFDM和不同多載波CDMA系統(tǒng)建立了統(tǒng)一框架，給出了詳盡的性能分析方法；并行研究了多用戶檢測技術和多用戶發(fā)射機預處理技術，揭示了兩者間的關系；系統(tǒng)研究和分析了非相干檢測技術在多用戶系統(tǒng)中的應用；詳細介紹了MIMO和空時多載波通信的相關知識。此外，書中包含了大量的圖表來說明各類系統(tǒng)的性能。本書適合于通信工程和電子信息相關專業(yè)高年級本科生和研究生閱讀，同時也適合作為該領域工程技術人員的技術參考書。

作者簡介

　　楊列亮，1988年在上海鐵道大學通信工程專業(yè)獲得工學學士學位，其后分別于1991年和1997年在北方交通大學（現(xiàn)北京交通大學）獲得碩士和博士學位，并于2005年在英國南安普敦大學獲得教育學研究生證書。從1997年6月到1997年12月，他作為訪問學者在捷克共和國科學院無線電電子工程研究所工作。從1997年12月至今，楊列亮博士在英國南安普頓大學電子與計算機科學學院通信研究組從事教學和科研工作。曾擔任的教學和研究職務包括博士后（1997年12月至1998年12月）、研究員（1999年1月至2001年9月）、高級研究員（2001年10月至2002年8月）、講師（2002年9月至2006年2月）。目前，楊列亮博士是英國南安普頓大學副教授，同時也是北京交通大學兼職教授?！　盍辛敛┦康难芯糠秶o線通信、無線網(wǎng)絡和信號處理中的諸多領域。目前已發(fā)表論文230余篇，其中包括80多篇IEEE等國際期刊論文和150多篇國際學術會議論文。此外，與他人合作出版專著2本，并撰寫了其他一些專著的部分章節(jié)。楊列亮博士分別在1997年和1998年獲得英國皇家學會中英基金和英國工程與自然研究理事會（EPSRC）的科研基金資助。他現(xiàn)在是英國工程技術學會（IET）會員和美國電氣和電子工程師學會（IEEE）的高級會員，并擔任通信與網(wǎng)絡期刊（Journal of Communications and Networks，JCN）、通信期刊（Journal of Communications，JCM）副主編。

書籍目錄

第1章  緒論	  1.1  擴頻	  1.2  正交頻分復用	  1.3  多址	  1.4  雙工	  1.5  無線通信中的分集技術	  1.6  本書結構	第2章  碼分多址通信原理	  2.1  直序擴頻	  2.2  多載波擴頻通信	  2.3  跳頻擴頻通信	  2.4  跳時擴頻通信	  2.5  混合直序/跳頻多址接入	  2.6  混合直序/跳時多址接入	  2.7  總結與討論	第3章  多載波通信的基本原理	  3.1  引言	  3.2  正交頻分復用	  3.3  頻域擴頻多載波CDMA	  3.4  單載波頻分多址	  3.5  正交多載波DS-CDMA	  3.6  多音DS-CDMA	  3.7  廣義多載波DS-CDMA  3.8  跳時多載波CDMA	  3.9  時/頻域擴頻多載波DS-CDMA	  3.10  總結與討論	第4章  高斯信道下多載波系統(tǒng)性能	  4.1  簡介	  4.2  正交頻分多址的性能	  4.3  單用戶頻域擴頻多載波CDMA性能	  4.4  單用戶多載波DS-CDMA性能	  4.5  單用戶跳時多載波CDMA的性能	  4.6  支持多用戶的時/頻域擴頻多載波DS-CDMA性能  4.7  單載波DS-CDMA與多載波CDMA的等價性	  4.8  總結與討論	  附錄4.A  標準高斯近似	第5章  頻率選擇性衰落信道下的多載波系統(tǒng)性能	  5.1  概述	  5.2  多載波系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落	  5.3  碼間干擾的抑制：循環(huán)前綴和補零	  5.4  多載波信號的衰落統(tǒng)計特性	  5.5  正交頻分復用的性能	  5.6  單用戶頻域擴頻多載波CDMA系統(tǒng)的性能分析	  5.7  單載波頻分復用性能	  5.8  單載波DS-CDMA中的頻域均衡	  5.9  單用戶多載波DS-CDMA系統(tǒng)的性能	  5.10  單用戶跳時多載波CDMA系統(tǒng)的性能	  5.11  支持多用戶的時/頻域擴頻多載波DS-CDMA系統(tǒng)的性能	  5.12  總結與討論	  附錄5.A   	  附錄5.B  相關Nakagami-m衰落中的 	  附錄5.C   的方差推導	第6章  相干多用戶檢測	第7章  非相干多用戶檢測	第8章  多用戶發(fā)射機預處理	第9章  多天線多載波CDMA	參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章緒論　　未來無線通信系統(tǒng)將朝著寬帶（Wideband）和超寬帶（Ultrawide Bandwidth，UWB）方向發(fā)展。這些系統(tǒng)將采用當前最先進的無線通信技術來獲取盡可能高的頻譜效率（Spectral Efficiency），進而滿足人們日益增長的對高速無線服務的需求。然而，在無線通信系統(tǒng)，特別是在商用系統(tǒng)的設計中，如何在復雜度、靈活性、性能[諸如數(shù)據(jù)率、服務質量（Quality-of-Service，QoS）等]以及成本等多個要素間獲得較好折中，通常是一個重要的考慮因素。近些年來，得益于微電子、信號處理和計算機等技術的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代無線通信中，增加復雜度是提高靈活性和性能的有效途徑。本書將介紹一系列無線通信技術的原理與應用，這些技術已應用或可能應用于具有高頻譜效率和高度靈活性的無線通信系統(tǒng)中。下面，將簡要介紹本書中所涉及的無線通信的幾個問題，包括被廣泛關注的擴頻、正交頻分復用、多址、雙工以及分集等技術?！　?.1擴頻　　近幾十年來，“擴頻”已經(jīng)成為無線通信領域中的常用術語。擴頻技術的研究和應用源于20世紀50年代對隱蔽通信（Covert Communications）的需求，時至今日已步入成熟階段，并幾乎在無線通信的每一個領域都能發(fā)現(xiàn)其應用。目前，擴頻技術不僅僅廣泛應用于抗干擾（Anti-Jamming）和抗截獲（Ant-Detection）通信中。與此同時，在軍事和民用通信中，該技術還應用于支持多用戶通信以及高效利用無線資源上。擴頻技術如此廣泛的應用，導致“擴頻”這個術語幾乎無處不在?！　U頻實際上是一種調制技術。該技術在稱為“偽隨機（Pseudo-Random）”或“偽噪聲（Pseudo-Noise，PN）”序列的擴頻序列控制下，將信號能量擴展分布到比原始信號帶寬寬很多的頻帶。一般而言，擴頻技術可分為四種基本類型：時域直接序列擴頻（DS-SS）；頻域直接序列擴頻，或稱多載波擴頻（MC-SS）；跳頻擴頻（FH-SS）以及跳時擴頻（TH-SS）。盡管這四種基本擴頻方案的擴頻機理互不相同，但是它們具有一個共同特征，即發(fā)射信號的功率譜密度（Power Spectral Density，PSD）通常很低，且分布在很寬的帶寬內，與高斯噪聲（Gaussian Noise）的功率譜密度類似。

圖書封面

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