无线超宽带通信原理与应用（UWB）

第1章　引论　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　分类　3
1.2.3　脉冲无线电(Impulse Radio)　3
1.2.4　多频带UWB　6
1.2.5　与其他通信方式的比较　8
1.2.6　特点　10
1.2.7　标准化　14
1.2.8　关键技术及挑战　16
1.3　UWB无线电的主要应用　20
1.4　小结　22
第2章　UWB电波传播　26
2.1　UWB信道的电波传播概述　26
2.2　大尺度路径损耗与链路预算　26
2.2.1　IEEE 802.15.3a的路径损耗模型　27
2.2.2　用于电磁兼容研究的UWB路径损耗模型　28
2.2.3　链路预算　28
2.3　小尺度衰落与多径传播　29
2.3.1　多径测量　29
2.3.2　多径信道的统计特性　30
2.3.3　UWB的室内信道统计特性　31
2.4　UWB的信道模型　32
2.4.1　S-V室内信道模型　32
2.4.2　Δ-K模型　34
2.4.3　修正的S-V室内信道模型(IEEE 802.15.3a的室内信道模型)　35
2.4.4　POCA-NAZA模型　40
2.4.5　Dajana Cassioli模型　42
2.5　确定性模型　43
2.6　小结　44
第3章　超宽带波形及调制技术　47
3.1　超宽带波形　47
3.1.1　高斯脉冲信号　48
3.1.2　升余弦脉冲波形　51
3.1.3　多周期(Polycycle)脉冲波形　52
3.1.4　高斯脉冲的改进　54
3.1.5　脉冲串(Pulse Train)　54
3.1.6　脉冲的产生563.2脉冲调制方式　58
3.2.1　基本的脉冲调制方式　58
3.2.2　脉冲间隔调制(DPIM)　62
3.2.3　脉冲波形调制(PSM，Pulse Shape Modulation)　63
3.2.4　M进制双正交键控(M-BOK，Multiple Bi-Orthogonal Keying)　64
3.3　多频带脉冲调制　65
3.3.1　频谱键控(Spectral Keying)调制　66
3.3.2　多频带调制的其他方式　67
3.4　多频带OFDM调制　69
3.5　小结　70
第4章　接收机与同步技术　72
4.1　概述　72
4.2　接收机技术　73
4.2.1　AWGN信道的最佳接收机　73
4.2.2　频率选择性衰落信道下的Rake接收机　74
4.2.3　多址干扰下的信号检测　76
4.2.4　考虑ISI影响的Rake接收机结构　77
4.3　定时偏差对接收性能的影响　79
4.3.1　模型　79
4.3.2　PAM的有条件BER敏感性　82
4.3.3　衰落信道下的定时偏差对BER性能的影响　90
4.3.4　PPM对定时偏差的敏感性分析　94
4.3.5　仿真分析　96
4.4　非数据辅助的定时同步算法　102
4.4.1　基于最大似然比的同步算法　102
4.4.2　基于信号循环特性的同步算法　103
4.5　数据辅助的定时同步算法　108
4.5.1　基于最大似然比的同步算法　108
4.5.2　通用似然比测试(GLRT)的同步算法　108
4.5.3　GLRT前导序列的优化设计　116
4.6　小结　123
第5章　UWB信道估计技术　125
5.1　最大似然信道估计　125
5.1.1　信号格式与Rake接收机　126
5.1.2　DA估计　127
5.1.3　NDA估计　129
5.1.4　DA与NDA算法的性能评估　130
5.2　基于一阶统计量的盲信道估计　134
5.2.1　系统模型　134
5.2.2　估计算法　135
5.2.3　性能仿真　137
5.3　同步与信道估计联合设计　138
5.3.1　信号模型　139
5.3.2　信道响应估计和帧同步　139
5.3.3　符号同步　142
5.3.4　性能仿真与结论　142
5.4　非理想信道估计对接收性能的影响　144
5.4.1　信道模型　144
5.4.2　性能分析　144
5.5　小结　146
第6章　多址技术　148
6.1　TH-PPM多址方式　148
6.1.1　TH-PPM UWB的信号波形　148
6.1.2　接收信号处理　149
6.1.3　多址系统性能　150
6.2　DS-CDMA多址方式　151
6.2.1　DS-CDMA UWB的信号波形　151
6.2.2　接收信号处理　152
6.2.3　多址系统性能　153
6.3　PCTH UWB多址技术　154
6.3.1　伪混沌跳时　154
6.3.2　PCTH多址　155
6.4　多载波超宽带多址技术　157
6.4.1　几种多址技术比较　157
6.4.2　系统模型　158
6.4.3　接收机设计　161
6.5　UWB多址通信系统容量　161
6.5.1　信号模型　161
6.5.2　多用户UWB系统容量　163
6.6　小结　166
第7章　UWB组网技术　168
7.1　Ad hoc网络基础　168
7.1.1　概述　168
7.1.2　Ad hoc网络的体系结构　170
7.1.3　Ad hoc网络的MAC协议　173
7.1.4　Ad hoc网络的路由协议　176
7.2　UWB Ad hoc组网原则　179
7.2.1　组网设计时考虑的物理层模型描述　179
7.2.2　性能度量及设计目标　182
7.3　UWB自组织网的最佳MAC及路由设计　186
7.4　关于UWB网络中的跨层设计　189
7.5　位置辅助的路由设计　191
7.6　小结　193
第8章　频谱管理与标准化　197
8.1　UWB信号的频谱管理　197
8.1.1　规范UWB信号频谱的必要性　197
8.1.2　FCC关于UWB信号频谱的规范　198
8.1.3　其他标准化组织关于UWB信号频谱的规范　203
8.2　IEEE 802.15.3a中的UWB标准　204
8.2.1　超宽带与IEEE 802.15.3a　206
8.2.2　高速WPAN的主要超宽带技术物理层方案　208
8.2.3　MB-OFDM与双子带DS-UWB的比较　220
8.3　IEEE 802.15.4中的UWB标准　222
8.3.1　IEEE 802.15.4标准　222
8.3.2　UWB在IEEE 802.15.4a的应用　224
8.3.3　IEEE 802.15.4a的标准提案　224
8.3.4　IEEE 802.15.4a的历史和现状　227
8.4　其他标准的制订工作　227
8.5　小结　228
第9章　超宽带的应用、开发及发展前景　231
9.1　超宽带的应用　231
9.1.1　通信　231
9.1.2　雷达　237
9.1.3　定位　239
9.2　超宽带通信技术的开发进展　241
9.2.1　超宽带天线的发展　241
9.2.2　超宽带芯片设计　245
9.2.3　超宽带商用产品开发　247
9.3　发展与应用前景　248
附录　缩略语　252