多載波通信

前言

　　本書(shū)系統(tǒng)介紹了基于多載波傳輸與檢測(cè)技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用，內(nèi)容涵蓋了正交頻分復(fù)用（OFDM）、單載波頻分復(fù)用（SC.FDMA）以及多載波碼分多址（CDMA）系統(tǒng)。針對(duì)不同的擴(kuò)頻方式，如時(shí)域擴(kuò)頻、頻域擴(kuò)頻以及時(shí)／頻域聯(lián)合擴(kuò)頻等，本書(shū)探討了多種多樣的多載波CDMA系統(tǒng)。本書(shū)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(kuò)頻通信原理，其中包括四種基本擴(kuò)頻技術(shù)以及兩種混合擴(kuò)頻技術(shù)，并重點(diǎn)介紹了基于這些擴(kuò)頻技術(shù)的CDMA系統(tǒng)原理；從第3章起本書(shū)全面系統(tǒng)地介紹了多載波通信系統(tǒng)的理論、設(shè)計(jì)和應(yīng)用?！　”緯?shū)主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。廣泛而系統(tǒng)地介紹了擴(kuò)頻通信和多載波通信原理；對(duì)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(jìn)行了詳細(xì)的描述；詳細(xì)分析了包括OFDM在內(nèi)的各種多載波通信系統(tǒng)中調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方法。為了闡明發(fā)射機(jī)最優(yōu)化和接收機(jī)最優(yōu)化之間的共性，以及體現(xiàn)接收機(jī)線性多用戶檢測(cè)和發(fā)射機(jī)線性多用戶預(yù)處理最優(yōu)化之間的對(duì)等關(guān)系，本書(shū)將接收機(jī)多用戶檢測(cè)理論和發(fā)射機(jī)多用戶預(yù)處理理論以一種并行的方式進(jìn)行闡述。本書(shū)系統(tǒng)地介紹了非相干多用戶檢測(cè)理論，并詳盡地闡述了一系列非相干多用戶檢測(cè)和非相干干擾抑制技術(shù)。書(shū)中還介紹了多輸入多輸出（MIMO）和空時(shí)處理理論，以及在頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性衰落環(huán)境下這些理論在多載波通信中的應(yīng)用。此外，本書(shū)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(jià)性，以及基于空時(shí)編碼和空時(shí)擴(kuò)頻等天線分集技術(shù)的一體化?！　”緯?shū)部分內(nèi)容來(lái)源于作者在英國(guó)南安普頓大學(xué)為高年級(jí)本科生和研究生的無(wú)線通信課程的講稿。它適用于高年級(jí)本科生（書(shū)中的第1～3章及其他章節(jié)開(kāi)頭的一部分）、碩士和博士研究生，以及有一定通信和信號(hào)處理相關(guān)知識(shí)的研究人員和工程師。本書(shū)在總體架構(gòu)上是由基本理論到高級(jí)主題。在那些處理高級(jí)主題的章節(jié)中，內(nèi)容安排也是由淺入深，從簡(jiǎn)單概念到復(fù)雜分析。　　我要感謝在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)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(gè)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(nèi)容的編寫(xiě)，他還對(duì)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(xué)，他們都在完成本書(shū)的準(zhǔn)備過(guò)程中直接或間接地做出了許多貢獻(xiàn)。我還要感謝那些審校者們提出的建設(shè)性的意見(jiàn)、建議和批評(píng)。我更要感謝Wiley出版社的Mark Hammond，Katharine Unwin和Sarah Tilley在本書(shū)制作過(guò)程中所提供的幫助。最后，我要誠(chéng)摯地感謝那些在無(wú)線通信，特別是多載波通信、多用戶通信、空時(shí)處理等領(lǐng)域內(nèi)做出杰出貢獻(xiàn)的研究人員們，是他們使得寫(xiě)作本書(shū)成為可能。

內(nèi)容概要

　　 得益于時(shí)域信號(hào)處理技術(shù)，多載波系統(tǒng)具有頻譜效率高、靈活性強(qiáng)以及復(fù)雜度低等特點(diǎn)。因此，多載波技術(shù)被廣泛應(yīng)用于下一代無(wú)線通信息系統(tǒng)中。本書(shū)全面而深入地介紹了多載波通信原理，提供了關(guān)于擴(kuò)頻、多載波CDMA、多用戶檢測(cè)、多用戶發(fā)射機(jī)預(yù)處理、MIMO空時(shí)處理等一系列通信技術(shù)的詳細(xì)分析。本書(shū)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(cè)技術(shù)和多用戶發(fā)射機(jī)預(yù)處理技術(shù)，揭示了兩者間的關(guān)系；系統(tǒng)研究和分析了非相干檢測(cè)技術(shù)在多用戶系統(tǒng)中的應(yīng)用；詳細(xì)介紹了MIMO和空時(shí)多載波通信的相關(guān)知識(shí)。此外，書(shū)中包含了大量的圖表來(lái)說(shuō)明各類(lèi)系統(tǒng)的性能。本書(shū)適合于通信工程和電子信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生閱讀，同時(shí)也適合作為該領(lǐng)域工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　楊列亮，1988年在上海鐵道大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位，其后分別于1991年和1997年在北方交通大學(xué)（現(xiàn)北京交通大學(xué)）獲得碩士和博士學(xué)位，并于2005年在英國(guó)南安普敦大學(xué)獲得教育學(xué)研究生證書(shū)。從1997年6月到1997年12月，他作為訪問(wèn)學(xué)者在捷克共和國(guó)科學(xué)院無(wú)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(guó)南安普頓大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院通信研究組從事教學(xué)和科研工作。曾擔(dān)任的教學(xué)和研究職務(wù)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(jí)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(guó)南安普頓大學(xué)副教授，同時(shí)也是北京交通大學(xué)兼職教授?！　盍辛敛┦康难芯糠秶o(wú)線通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)處理中的諸多領(lǐng)域。目前已發(fā)表論文230余篇，其中包括80多篇IEEE等國(guó)際期刊論文和150多篇國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文。此外，與他人合作出版專(zhuān)著2本，并撰寫(xiě)了其他一些專(zhuān)著的部分章節(jié)。楊列亮博士分別在1997年和1998年獲得英國(guó)皇家學(xué)會(huì)中英基金和英國(guó)工程與自然研究理事會(huì)（EPSRC）的科研基金資助。他現(xiàn)在是英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)（IET）會(huì)員和美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）的高級(jí)會(huì)員，并擔(dān)任通信與網(wǎng)絡(luò)期刊（Journal of Communications and Networks，JCN）、通信期刊（Journal of Communications，JCM）副主編。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論	  1.1  擴(kuò)頻	  1.2  正交頻分復(fù)用	  1.3  多址	  1.4  雙工	  1.5  無(wú)線通信中的分集技術(shù)	  1.6  本書(shū)結(jié)構(gòu)	第2章  碼分多址通信原理	  2.1  直序擴(kuò)頻	  2.2  多載波擴(kuò)頻通信	  2.3  跳頻擴(kuò)頻通信	  2.4  跳時(shí)擴(kuò)頻通信	  2.5  混合直序/跳頻多址接入	  2.6  混合直序/跳時(shí)多址接入	  2.7  總結(jié)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(fù)用	  3.3  頻域擴(kuò)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(shí)多載波CDMA	  3.9  時(shí)/頻域擴(kuò)頻多載波DS-CDMA	  3.10  總結(jié)與討論	第4章  高斯信道下多載波系統(tǒng)性能	  4.1  簡(jiǎn)介	  4.2  正交頻分多址的性能	  4.3  單用戶頻域擴(kuò)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(shí)多載波CDMA的性能	  4.6  支持多用戶的時(shí)/頻域擴(kuò)頻多載波DS-CDMA性能  4.7  單載波DS-CDMA與多載波CDMA的等價(jià)性	  4.8  總結(jié)與討論	  附錄4.A  標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)零	  5.4  多載波信號(hào)的衰落統(tǒng)計(jì)特性	  5.5  正交頻分復(fù)用的性能	  5.6  單用戶頻域擴(kuò)頻多載波CDMA系統(tǒng)的性能分析	  5.7  單載波頻分復(fù)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(shí)多載波CDMA系統(tǒng)的性能	  5.11  支持多用戶的時(shí)/頻域擴(kuò)頻多載波DS-CDMA系統(tǒng)的性能	  5.12  總結(jié)與討論	  附錄5.A   	  附錄5.B  相關(guān)Nakagami-m衰落中的 	  附錄5.C   的方差推導(dǎo)	第6章  相干多用戶檢測(cè)	第7章  非相干多用戶檢測(cè)	第8章  多用戶發(fā)射機(jī)預(yù)處理	第9章  多天線多載波CDMA	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章緒論　　未來(lái)無(wú)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(dāng)前最先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)來(lái)獲取盡可能高的頻譜效率（Spectral Efficiency），進(jìn)而滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)高速無(wú)線服務(wù)的需求。然而，在無(wú)線通信系統(tǒng)，特別是在商用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何在復(fù)雜度、靈活性、性能[諸如數(shù)據(jù)率、服務(wù)質(zhì)量（Quality-of-Service，QoS）等]以及成本等多個(gè)要素間獲得較好折中，通常是一個(gè)重要的考慮因素。近些年來(lái)，得益于微電子、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代無(wú)線通信中，增加復(fù)雜度是提高靈活性和性能的有效途徑。本書(shū)將介紹一系列無(wú)線通信技術(shù)的原理與應(yīng)用，這些技術(shù)已應(yīng)用或可能應(yīng)用于具有高頻譜效率和高度靈活性的無(wú)線通信系統(tǒng)中。下面，將簡(jiǎn)要介紹本書(shū)中所涉及的無(wú)線通信的幾個(gè)問(wèn)題，包括被廣泛關(guān)注的擴(kuò)頻、正交頻分復(fù)用、多址、雙工以及分集等技術(shù)?！　?.1擴(kuò)頻　　近幾十年來(lái)，“擴(kuò)頻”已經(jīng)成為無(wú)線通信領(lǐng)域中的常用術(shù)語(yǔ)。擴(kuò)頻技術(shù)的研究和應(yīng)用源于20世紀(jì)50年代對(duì)隱蔽通信（Covert Communications）的需求，時(shí)至今日已步入成熟階段，并幾乎在無(wú)線通信的每一個(gè)領(lǐng)域都能發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用。目前，擴(kuò)頻技術(shù)不僅僅廣泛應(yīng)用于抗干擾（Anti-Jamming）和抗截獲（Ant-Detection）通信中。與此同時(shí)，在軍事和民用通信中，該技術(shù)還應(yīng)用于支持多用戶通信以及高效利用無(wú)線資源上。擴(kuò)頻技術(shù)如此廣泛的應(yīng)用，導(dǎo)致“擴(kuò)頻”這個(gè)術(shù)語(yǔ)幾乎無(wú)處不在。　　擴(kuò)頻實(shí)際上是一種調(diào)制技術(shù)。該技術(shù)在稱(chēng)為“偽隨機(jī)（Pseudo-Random）”或“偽噪聲（Pseudo-Noise，PN）”序列的擴(kuò)頻序列控制下，將信號(hào)能量擴(kuò)展分布到比原始信號(hào)帶寬寬很多的頻帶。一般而言，擴(kuò)頻技術(shù)可分為四種基本類(lèi)型：時(shí)域直接序列擴(kuò)頻（DS-SS）；頻域直接序列擴(kuò)頻，或稱(chēng)多載波擴(kuò)頻（MC-SS）；跳頻擴(kuò)頻（FH-SS）以及跳時(shí)擴(kuò)頻（TH-SS）。盡管這四種基本擴(kuò)頻方案的擴(kuò)頻機(jī)理互不相同，但是它們具有一個(gè)共同特征，即發(fā)射信號(hào)的功率譜密度（Power Spectral Density，PSD）通常很低，且分布在很寬的帶寬內(nèi)，與高斯噪聲（Gaussian Noise）的功率譜密度類(lèi)似。

圖書(shū)封面

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