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丛书序1

前言1

第1章　概述1

1.1　移动通信概述2

1.1.1　移动通信简介2

1.1.2　标准化组织3

1.1.3　移动通信的发展历程4

1.1.4.1　现状8

1.1.4　移动通信的网络结构8

1.1.4.2　3G网络结构10

1.1.4.3　B3G/4G网络结构15

1.2　智能天线概述16

1.2.1　智能天线的基本概念16

1.2.1.1　智能天线简介16

1.2.1.2　智能天线分类17

1.2.1.3　智能天线的研究背景及发展状况19

1.2.2.1　智能天线的基本结构20

1.2.2　智能天线的基本结构和工作原理20

1.2.2.2　智能天线的工作原理21

1.2.3　智能天线的关键技术22

1.2.3.1　智能化接收技术22

1.2.3.2　智能化发射技术22

1.2.3.3　动态信道分配技术23

1.2.4　智能天线的基本用途23

1.2.5　智能天线与3G系统24

1.2.5.1　智能天线在3G系统中的实现原理24

1.2.5.2　智能天线技术对3G系统性能的改善26

1.2.6　目前主要研究的内容28

1.2.7　智能天线技术展望30

本章小结30

第2章　智能天线技术基础31

2.1　阵列天线的数学模型31

2.1.1　通常情况下的数学模型31

2.1.3　宽带信号源的数学模型34

2.1.2　相干信号源的数学模型34

2.1.4　分布式目标的数学模型35

2.2　阵列模型的统计特性38

2.3　空时等效性40

2.4　天线系统中的一些基本概念43

2.4.1　方向图44

2.4.2　波束宽度48

2.4.3　分辨力49

本章小结50

第3章　智能天线的空时信道模型51

3.1　空时无线信道的基本特征51

3.1.1　无线信道概述51

3.1.2　无线多径信道模型52

3.1.3　空时信道模型的建立54

3.2　智能天线的空时信道模型55

3.2.1 Lee氏模型及其Stapleton推广55

3.2.3　高斯广义稳态非相关散射模型及其扩充56

3.2.2　离散均匀分布模型56

3.2.4　均匀扇区分布模型58

3.2.5　双向信道模型58

3.2.6　时变矢量信道模型58

3.2.7　光线追踪模型60

3.2.8　推广的抽头延迟线模型60

3.2.9　改进的Saleh-Valenzuela模型60

3.2.10　椭圆形子域模型——Lu、Lo、Litva模型60

3.2.11　基于测量的信道模型61

3.2.12　TU模型和BU模型61

3.2.13　几何单反射统计信道模型62

3.2.14　基于分层几何单反射原理的连续时变矢量信道模型64

3.2.15　空时信道模型小结65

3.3　几何单反射椭圆模型66

本章小结70

4.1　波达方向估计的基本原理71

第4章　波达方向估计算法71

4.2　信号源数估计72

4.2.1　信息论方法73

4.2.2　平滑秩序列法73

4.2.3　盖氏圆方法75

4.3　线性预测类算法76

4.3.1　线性预测的基本原理77

4.3.2　DOA估计中的线性预测算法78

4.4.1　经典MUSIC算法83

4.4　多重信号分类算法83

4.4.2　MUSIC算法的推广形式85

4.4.3　基于解相干的MUSIC算法85

4.4.4　求根MUSIC算法93

4.5　最大似然及子空间拟合算法94

4.5.1　最大似然算法95

4.5.2　子空间拟合算法96

4.5.3　参数模型拟合算法的实现98

4.6.1　旋转不变子空间算法原理104

4.6　旋转不变子空间算法104

4.6.2　旋转不变子空间算法的常用方法106

4.7　子空间迭代算法109

4.7.1　子空间计算的最优化理论110

4.7.2　几种典型的子空间迭代算法111

4.8　循环平稳信号的空间谱估计116

4.8.1　基于循环平稳的数学模型116

4.8.2　空间谱估计中的循环平稳算法121

4.8.3　空间谱估计中的共轭循环平稳算法125

本章小结128

第5章　空间自适应滤波算法129

5.1　空间自适应滤波的基本原理129

5.1.1　智能天线数字波束形成129

5.1.2　数字波束形成概述129

5.1.3　线阵波束形成130

5.1.5　发射波束形成131

5.1.4　多波束131

5.1.6　自由度、全自适应阵和部分自适应阵132

5.2　最佳滤波准则134

5.2.1　最小方均误差准则134

5.2.2　最大信噪比准则135

5.2.3　线性约束最小方差准则137

5.2.4　最大似然准则137

5.2.5　最小二乘准则138

5.3　最小方均算法及其修正算法139

5.3.1　最陡下降算法139

5.3.2　最小方均算法140

5.3.3　修正的最小方均算法141

5.4　递推最小二乘算法142

5.5　QR分解最小二乘算法143

5.5.1　基本的最小二乘法144

5.5.2　数据域求解最佳权145

5.5.4　递推式QR分解最小二乘算法146

5.5.3　Givens旋转146

5.5.5　直接提取剩余输出的QRD-LS算法149

5.6　采样矩阵求逆算法和QR分解SMI算法150

5.6.1　采样矩阵求逆算法150

5.6.2　QR分解SMI算法150

5.7　鲁棒自适应算法153

5.7.1　导数约束法153

5.7.2　特征空间法155

5.8　惟相位波束形成算法157

5.8.1　权矢量幅度约束法157

5.8.2　期望方向增益最大约束算法159

5.8.3　小相位扰动约束算法161

5.9　盲自适应算法162

5.9.1　恒模算法162

5.9.2　最小二乘恒模算法163

本章小结164

第6章　基于软件无线电的智能天线技术165

6.1　软件无线电165

6.1.1　软件无线电技术产生的背景165

6.1.2　软件无线电的基本原理165

6.1.3　软件无线电的体系结构167

6.1.4　软件无线电的关键技术168

6.1.5　软件无线电的发展状况和优点170

6.2　基于软件无线电结构的智能天线的组成171

6.2.1　智能天线与软件无线电的结合171

6.2.2　单信道智能天线的组成172

6.2.3　多信道智能天线的组成173

6.2.4　多相滤波信道化智能天线的组成173

6.2.5　使用智能天线的软件无线电基站174

6.3　软件无线电结构在智能天线中的应用176

6.3.1　利用智能天线进行系统信道分配176

6.3.2　CDMA系统中利用智能天线的功率控制和波束形成178

6.4　发展前景179

本章小结180

第7章　智能天线与蜂窝移动通信181

7.1　蜂窝移动通信181

7.1.1　链状网182

7.1.2　蜂窝网182

7.1.2.1　小区的形成182

7.1.2.2　区群的组成183

7.1.2.3　同频小区的距离183

7.1.2.4　中心激励与顶点激励184

7.1.2.5　小区分裂184

7.1.3　蜂窝移动通信系统185

7.1.3.1　系统结构185

7.1.3.2　蜂窝移动通信系统的功能185

7.1.3.3　蜂窝网的主要特征186

7.1.3.4　从模拟蜂窝网到数字蜂窝网186

7.1.4　CDMA蜂窝移动通信187

7.2　智能天线在3G中的应用189

7.2.1　3G概述189

7.2.1.1　3G标准的发展189

7.2.1.2　3G系统的组成189

7.2.1.3　3G无线传输技术190

7.2.1.4　3G的主要目标191

7.2.1.5　与3G相关的关键技术192

7.2.2　TD-SCDMA中的智能天线技术195

7.2.2.1　TD-SCDMA标准发展简述195

7.2.2.2 TD-SCDMA简介195

7.2.2.3 TD-SCDMA的关键技术198

7.2.2.4　TD-SCDMA系统中智能天线技术的实现及优越性201

7.2.2.5　智能天线技术对TD-SCDMA无线资源管理算法的影响208

7.2.3 WCDMA和CDMA2000中的智能天线技术212

7.2.3.1　WCDMA简介212

7.2.3.2　CDMA2000简介215

7.2.3.3　智能天线应用于FDD系统217

7.3　智能天线与B3G/4G移动通信218

7.3.1　B3G/4G的概念和特点218

7.3.2　B3G/4G的业务预测222

7.3.2.1　用户对B3G/4G业务的要求222

7.3.2.2　从应用环境看B3G/4G业务223

7.3.2.3　从应用领域看B3G/4G业务223

7.3.2.4　从通信主体看B3G/4G业务224

7.3.3　B3G/4G的关键技术225

7.3.4　智能天线技术与未来移动通信226

7.4　空时处理技术与蜂窝移动通信228

7.4.1　空时处理技术概述228

7.4.2　空时处理技术的研究方向229

7.4.3　空时处理技术在蜂窝移动通信中的应用229

7.4.3.1　空时处理技术在CDMA2000系统中的应用230

7.4.3.2　空时处理技术在WCDMA系统中的应用232

7.4.3.3　空时处理技术在TD-SCDMA系统中的应用235

7.4.3.4　空时处理技术在HSDPA中的应用236

本章小结239

第8章　智能天线与无线局域网240

8.1 无线局域网及MAC协议240

8.1.1　无线局域网简介240

8.1.1.1　无线局域网的概念240

8.1.1.2　无线局域网的标准241

8.1.1.3　无线局域网的组网方式241

8.1.1.4　无线局域网的结构242

8.1.2.1　分布式协调功能245

8.1.2　无线局域网的MAC协议功能245

8.1.2.2　点协调功能248

8.2　智能天线对无线局域网接入协议的影响250

8.2.1　聋节点问题250

8.2.2　隐藏终端问题251

8.2.3 “远近”效应问题251

8.2.4　节点移动的影响251

8.3.1.1　定向RTS机制252

8.3　智能天线在无线局域网中的应用252

8.3.1 D-MAC协议252

8.3.1.2　定向RTS和全向RTS结合的机制254

8.3.2 ORTS-OCTS协议254

8.3.3 SWAMP255

8.3.3.1 OC-mode256

8.3.3.2 EC-mode257

8.3.3.3　两种模式的切换257

8.3.4 Tone DMAC协议257

8.3.5 ABF-CSMA/CA协议259

8.3.6　SADCF协议260

8.3.7 ASAMA协议262

8.3.8　各种协议的特点分析263

8.4　空时处理技术在无线局域网中的应用264

8.4.1 IEEE 802.11n中MIMO-OFDM的实现264

8.4.2　实现MIMO-OFDM IEEE 802.11n的关键技术265

本章小结266

第9章　智能天线的硬件实现267

9.1　DSP芯片概述和系统的开发流程267

9.1.1　DSP芯片概述267

9.1.1.1　DSP芯片简介267

9.1.1.2　DSP芯片与其他处理器的区别270

9.1.1.3　DSP芯片的发展270

9.1.1.4　DSP芯片在移动通信中的应用271

9.1.2　DSP系统的开发流程273

9.2　智能天线射频前端接收系统设计274

9.2.1　射频前端在智能天线中的作用和构成275

9.2.2　接收机的拓扑结构比较276

9.2.2.1　超外差接收机276

9.2.2.2　零中频接收机277

9.2.2.3　低中频接收机278

9.2.3　射频前端接收系统设计279

9.2.3.1　射频前端电路279

9.2.3.4　参考频率合成电路280

9.2.3.2　中频调制电路280

9.2.3.3　数／模、模／数转换电路280

9.3 自适应波束形成算法实例及DSP实现281

9.3.1 CDMA系统波束形成技术实例281

9.3.1.1　CDMA信号模型283

9.3.1.2　基于扩频码滤波方法的波束形成器284

9.3.1.3　一种次优的自适应盲波束形成算法287

9.3.2　自适应波束形成算法的DSP实现289

9.3.2.1　硬件环境289

9.3.2.2　实时DSP系统硬件的设计290

9.3.2.3　DSP软件的算法实现294

本章小结296

附录297

附录A　常用数学符号说明297

附录B　缩略语297

参考文献307