衰落信道數(shù)字通信基礎(chǔ)

前言

　　移動通信技術(shù)深刻地影響了人們的生活方式，它是當(dāng)前發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最新的通信領(lǐng)域。預(yù)期移動通信將來還會有相當(dāng)大的發(fā)展?！　∫苿油ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展面臨許多新的問題，問題之一是需要進一步加強對無線信道特性深刻而全面的認識及利用。無線信道是指發(fā)射機和接收機之間存在的傳送無線電信號的物理介質(zhì)。對于現(xiàn)實的無線通信而言，無線信道可以用線性時變系統(tǒng)模型來足夠精確地描述。無線信道不同于恒參數(shù)信道（如光纖、同軸電纜、傳輸線信道等），其信道參數(shù)具有隨機性和時變性，對信號的影響遠遠超過恒參數(shù)信道對信號的影響。移動無線信道，由于存在多徑傳輸和多普勒頻移，使得信道具有明顯的衰落特性，即信號經(jīng)過移動無線信道傳輸時，可能會出現(xiàn)劇烈的幅度變化、碼間干擾及載頻偏移，致使通信系統(tǒng)的性能明顯下降。因此移動無線信道又經(jīng)常被稱為衰落信道。衰落信道的復(fù)雜特性導(dǎo)致了對衰落信道的分析方法的復(fù)雜性?！　o線信道建模與分析是移動通信技術(shù)的理論基礎(chǔ)。移動衰落信道的建模、分析與仿真是移動通信傳輸系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的基礎(chǔ)。本書是為研究生編寫的一本教材，主要講述衰落信道的基本原理，衰落信道的分析方法，衰落信道上的最佳接收技術(shù)，衰落信道上的單信道接收機性能，衰落信道上的多信道接收機性能，衰落信道上的最佳接收機性能，衰落信道多用戶技術(shù)及衰落信道容量等方面的知識?！　【帉懕緯哪康挠袃蓚€。第一個目的是隨著移動通信的飛速發(fā)展，與衰落信道有關(guān)的種種問題凸現(xiàn)，被廣大從事無線電通信技術(shù)的研究人員、工程人員所關(guān)注。但現(xiàn)在研究生們對衰落信道的熟悉程度不夠，市場上也缺乏以衰落信道為主要研究內(nèi)容的教材，學(xué)生在專業(yè)知識方面出現(xiàn)空缺。編寫本書的目的是想填補這樣一個空缺，使學(xué)生們能熟悉衰落信道通信這個重要領(lǐng)域?！　∮捎诜治鏊ヂ湫诺赖臄?shù)學(xué)工具繁雜，理論分析艱澀，研究的結(jié)果不易和物理實際相呼應(yīng)。編寫本書的第二個目的是從我國研究生的實際出發(fā)，希望尋求一種從重概念，重建模，重分析到嚴(yán)格數(shù)學(xué)描述的兩步走的方法，使學(xué)生能正確建立起衰落信道的概念及掌握分析、解決衰落信道通信的方法。本書內(nèi)容的編排就是這樣的一個嘗試。

內(nèi)容概要

本書主要講述衰落信道的基本原理，衰落信道的分析方法，衰落信道上的最佳接收技術(shù)，衰落信道上的單信道接收機性能，衰落信道上的多信道接收機性能。衰落信道上的最佳接收性能，衰落信道多用戶技術(shù)及衰落信道容量等方面的知識。    本書內(nèi)容分為兩部分，第一部分包括：準(zhǔn)備知識，多徑衰落信道模型，平衰落信道，頻率選擇性信道，多普勒衰落信道，衰落信道上的單信道接收機性能分析及衰落信道上多信道接收機(前半部分)。這一部分的對象是通信專業(yè)及相近專業(yè)的研究生，追求建立清晰的衰落信道的物理概念，熟悉分析衰落信道的方法，了解衰落信道與高斯信道的主要區(qū)別，以及對抗衰落的基本方法。    第二部分包括：衰落信道上的多信道接收機(后半部分)，衰落信道接收機的中斷概率，衰落信道多用戶技術(shù)及衰落信道容量等。這一部分的對象是通信專業(yè)高年級研究生及對衰落信道知識感興趣的學(xué)生或教師。第二部分從嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析入手，重點研究衰落信道的最佳接收機及多用戶技術(shù)的有關(guān)方面知識。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　衰落信道的一般描述　1.2　幾種典型的無線信道　1.3　對抗衰落的基本技術(shù)　1.4　本書的內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)第2章　隨機變量和隨機過程  2.1　隨機變量及其分布  2.2　平穩(wěn)隨機過程  小結(jié)  習(xí)題第3章　無線信道與衰落  3.1　無線信道傳播特性  3.2　大規(guī)模衰落  3.3　小規(guī)模衰落  3.4　陰影衰落  3.5　多徑衰落信道  3.6　多普勒時變衰落信道  3.7　深衰落與電平通過率  小結(jié)  習(xí)題第4章　衰落信道最佳接收機　4.1  幅度與相位及延時均為已知時的相干檢測　4.2  已知相位與延時，未知幅度時的檢測　4.3  已知幅度與延時，未知相位時的檢測　4.4　已知延時，未知幅度及相位時的檢測　4.5　未知幅度、相位及延遲的情況　小結(jié)第5章　衰落信道上的單信道接收機性能　5.1　高斯信道接收機性能　5.2　衰落信道接收機性能　小結(jié)　習(xí)題第6章　多信道分集接收機性能　6.1  合并分集　6.2　最大比合并　6.3　等增益合并　6.4　選擇合并　6.5　切換分集　小結(jié)第7章　多用戶通信系統(tǒng)中斷性能　7.1　干擾受限系統(tǒng)的中斷概率　7.2　最小期望信號功率受限系統(tǒng)的中斷概率　7.3　雙支路選擇合并和切換一駐留合并分集中斷概率　7.4　多用戶通信系統(tǒng)的中斷率和平均中斷持續(xù)時間　小結(jié)第8章　最優(yōu)合并——有干擾的衰落信道通信的分集技術(shù)　8.1　獨立同分布衰落下，存在單個干擾時，最優(yōu)合并　8.2　獨立同分布衰落下，存在多個等功率干擾時，最優(yōu)合并　8.3　最優(yōu)合并(OC)與最大比合并(MRC)性能比較　8.4　獨立同分布衰落下，存在多個任意功率干擾時，最優(yōu)合并　小結(jié)第9章　衰落信道的容量  9.1　信道和系統(tǒng)模型  9.2　最佳功率一傳輸速率聯(lián)合自適應(yīng)  9.3　恒定發(fā)射功率下的傳輸速率自適應(yīng)  9.4　固定速率的信道反演  9.5　舉例  小結(jié)附錄定義式推導(dǎo)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　如果要回答從20世紀(jì)下半葉到現(xiàn)在，哪一種技術(shù)深刻地影響了人們的生活方式，無疑移動通信技術(shù)將是可能的答案之一?！　∈紫?，我們簡單地回顧一下移動通信的發(fā)展歷程?！　?0世紀(jì)40年代，移動通信是以基站為中心，覆蓋70～80km半徑的服務(wù)范圍，頻率從150MHz到450MHz，，由于受到頻率資源的限制，容量僅為幾百個用戶。在當(dāng)時，移動通信僅能提供為政府、大企業(yè)、軍方及少數(shù)特殊人群的昂貴服務(wù)。隨著20世紀(jì)下半葉模擬蜂窩技術(shù)的引入，公眾移動通信業(yè)務(wù)開始出現(xiàn)了巨大的市場。這種第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)，使用頻率為800～900MHz，可以和市話網(wǎng)和長話網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。由于采用了頻率復(fù)用技術(shù)，用戶總數(shù)顯著增加。大區(qū)制的覆蓋范圍為20-30km，城市中的小區(qū)制覆蓋范圍為幾千米。從20世紀(jì)80年代末開始，GSM和窄帶CDMA等數(shù)字移動通信系統(tǒng)，即第二代移動通信系統(tǒng)（2G），投入使用，它提供更高的頻率利用率、更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及更先進的漫游服務(wù)，使得移動通信技術(shù)擁有了更大的市場。2G的頻率除了800-900MHz頻段外，還增加了l800-1900MHz頻段。城市市區(qū)中的小區(qū)制最小覆蓋范圍大約為幾百米，而已經(jīng)開始大量使用微蜂窩和微微蜂窩移動通信系統(tǒng)，其覆蓋范圍更小。為了達到更高比特率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更好的頻率利用率，目前第三代（3G）移動通信系統(tǒng)已在多國正式開通，它可提供一系列的新業(yè)務(wù)，如多媒體通信、高速業(yè)務(wù)處理、遙測業(yè)務(wù)以及用戶通過移動通信網(wǎng)接入因特網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)等?！　≡诮?0年來，移動通信是我國持續(xù)發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)，截止到2007年12月底，全國移動電話用戶總數(shù)已突破5億戶，達到54728.6萬戶，移動電話的普及率已達到41.6部／百人，在電信用戶中，所占比重已達到60％。2003-2007年間，我國移動通信發(fā)展情況如表1.1所示。……

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