無線超寬帶通信原理與應(yīng)用（UWB）

第1章　引論　1
1.1　概述　1
1.2　UWB通信的基本原理　3
1.2.1　概念　3
1.2.2　分類　3
1.2.3　脈沖無線電(Impulse Radio)　3
1.2.4　多頻帶UWB　6
1.2.5　與其他通信方式的比較　8
1.2.6　特點　10
1.2.7　標準化　14
1.2.8　關(guān)鍵技術(shù)及挑戰(zhàn)　16
1.3　UWB無線電的主要應(yīng)用　20
1.4　小結(jié)　22
第2章　UWB電波傳播　26
2.1　UWB信道的電波傳播概述　26
2.2　大尺度路徑損耗與鏈路預(yù)算　26
2.2.1　IEEE 802.15.3a的路徑損耗模型　27
2.2.2　用于電磁兼容研究的UWB路徑損耗模型　28
2.2.3　鏈路預(yù)算　28
2.3　小尺度衰落與多徑傳播　29
2.3.1　多徑測量　29
2.3.2　多徑信道的統(tǒng)計特性　30
2.3.3　UWB的室內(nèi)信道統(tǒng)計特性　31
2.4　UWB的信道模型　32
2.4.1　S-V室內(nèi)信道模型　32
2.4.2　Δ-K模型　34
2.4.3　修正的S-V室內(nèi)信道模型(IEEE 802.15.3a的室內(nèi)信道模型)　35
2.4.4　POCA-NAZA模型　40
2.4.5　Dajana Cassioli模型　42
2.5　確定性模型　43
2.6　小結(jié)　44
第3章　超寬帶波形及調(diào)制技術(shù)　47
3.1　超寬帶波形　47
3.1.1　高斯脈沖信號　48
3.1.2　升余弦脈沖波形　51
3.1.3　多周期(Polycycle)脈沖波形　52
3.1.4　高斯脈沖的改進　54
3.1.5　脈沖串(Pulse Train)　54
3.1.6　脈沖的產(chǎn)生563.2脈沖調(diào)制方式　58
3.2.1　基本的脈沖調(diào)制方式　58
3.2.2　脈沖間隔調(diào)制(DPIM)　62
3.2.3　脈沖波形調(diào)制(PSM，Pulse Shape Modulation)　63
3.2.4　M進制雙正交鍵控(M-BOK，Multiple Bi-Orthogonal Keying)　64
3.3　多頻帶脈沖調(diào)制　65
3.3.1　頻譜鍵控(Spectral Keying)調(diào)制　66
3.3.2　多頻帶調(diào)制的其他方式　67
3.4　多頻帶OFDM調(diào)制　69
3.5　小結(jié)　70
第4章　接收機與同步技術(shù)　72
4.1　概述　72
4.2　接收機技術(shù)　73
4.2.1　AWGN信道的最佳接收機　73
4.2.2　頻率選擇性衰落信道下的Rake接收機　74
4.2.3　多址干擾下的信號檢測　76
4.2.4　考慮ISI影響的Rake接收機結(jié)構(gòu)　77
4.3　定時偏差對接收性能的影響　79
4.3.1　模型　79
4.3.2　PAM的有條件BER敏感性　82
4.3.3　衰落信道下的定時偏差對BER性能的影響　90
4.3.4　PPM對定時偏差的敏感性分析　94
4.3.5　仿真分析　96
4.4　非數(shù)據(jù)輔助的定時同步算法　102
4.4.1　基于最大似然比的同步算法　102
4.4.2　基于信號循環(huán)特性的同步算法　103
4.5　數(shù)據(jù)輔助的定時同步算法　108
4.5.1　基于最大似然比的同步算法　108
4.5.2　通用似然比測試(GLRT)的同步算法　108
4.5.3　GLRT前導序列的優(yōu)化設(shè)計　116
4.6　小結(jié)　123
第5章　UWB信道估計技術(shù)　125
5.1　最大似然信道估計　125
5.1.1　信號格式與Rake接收機　126
5.1.2　DA估計　127
5.1.3　NDA估計　129
5.1.4　DA與NDA算法的性能評估　130
5.2　基于一階統(tǒng)計量的盲信道估計　134
5.2.1　系統(tǒng)模型　134
5.2.2　估計算法　135
5.2.3　性能仿真　137
5.3　同步與信道估計聯(lián)合設(shè)計　138
5.3.1　信號模型　139
5.3.2　信道響應(yīng)估計和幀同步　139
5.3.3　符號同步　142
5.3.4　性能仿真與結(jié)論　142
5.4　非理想信道估計對接收性能的影響　144
5.4.1　信道模型　144
5.4.2　性能分析　144
5.5　小結(jié)　146
第6章　多址技術(shù)　148
6.1　TH-PPM多址方式　148
6.1.1　TH-PPM UWB的信號波形　148
6.1.2　接收信號處理　149
6.1.3　多址系統(tǒng)性能　150
6.2　DS-CDMA多址方式　151
6.2.1　DS-CDMA UWB的信號波形　151
6.2.2　接收信號處理　152
6.2.3　多址系統(tǒng)性能　153
6.3　PCTH UWB多址技術(shù)　154
6.3.1　偽混沌跳時　154
6.3.2　PCTH多址　155
6.4　多載波超寬帶多址技術(shù)　157
6.4.1　幾種多址技術(shù)比較　157
6.4.2　系統(tǒng)模型　158
6.4.3　接收機設(shè)計　161
6.5　UWB多址通信系統(tǒng)容量　161
6.5.1　信號模型　161
6.5.2　多用戶UWB系統(tǒng)容量　163
6.6　小結(jié)　166
第7章　UWB組網(wǎng)技術(shù)　168
7.1　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)　168
7.1.1　概述　168
7.1.2　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)　170
7.1.3　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議　173
7.1.4　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議　176
7.2　UWB Ad hoc組網(wǎng)原則　179
7.2.1　組網(wǎng)設(shè)計時考慮的物理層模型描述　179
7.2.2　性能度量及設(shè)計目標　182
7.3　UWB自組織網(wǎng)的最佳MAC及路由設(shè)計　186
7.4　關(guān)于UWB網(wǎng)絡(luò)中的跨層設(shè)計　189
7.5　位置輔助的路由設(shè)計　191
7.6　小結(jié)　193
第8章　頻譜管理與標準化　197
8.1　UWB信號的頻譜管理　197
8.1.1　規(guī)范UWB信號頻譜的必要性　197
8.1.2　FCC關(guān)于UWB信號頻譜的規(guī)范　198
8.1.3　其他標準化組織關(guān)于UWB信號頻譜的規(guī)范　203
8.2　IEEE 802.15.3a中的UWB標準　204
8.2.1　超寬帶與IEEE 802.15.3a　206
8.2.2　高速WPAN的主要超寬帶技術(shù)物理層方案　208
8.2.3　MB-OFDM與雙子帶DS-UWB的比較　220
8.3　IEEE 802.15.4中的UWB標準　222
8.3.1　IEEE 802.15.4標準　222
8.3.2　UWB在IEEE 802.15.4a的應(yīng)用　224
8.3.3　IEEE 802.15.4a的標準提案　224
8.3.4　IEEE 802.15.4a的歷史和現(xiàn)狀　227
8.4　其他標準的制訂工作　227
8.5　小結(jié)　228
第9章　超寬帶的應(yīng)用、開發(fā)及發(fā)展前景　231
9.1　超寬帶的應(yīng)用　231
9.1.1　通信　231
9.1.2　雷達　237
9.1.3　定位　239
9.2　超寬帶通信技術(shù)的開發(fā)進展　241
9.2.1　超寬帶天線的發(fā)展　241
9.2.2　超寬帶芯片設(shè)計　245
9.2.3　超寬帶商用產(chǎn)品開發(fā)　247
9.3　發(fā)展與應(yīng)用前景　248
附錄　縮略語　252