[书籍]下一代宽带无线通信OFDM与MIMO技术

【实例简介】
下一代宽带无线通信OFDM与MIMO技术 作者： 周恩//张兴//吕召彪//孙宇昊
录 第1章棍述 卩4●■b■』■■●·····4●罩●b▲bb■司●··●4·西甲·甲日b日卓●●卓昌●■日·的·导血●日 1.1移动通信概述 血■■自■■自d自■醫山■■嘔d自气嘔b·包自■↓1自■■自郾t■■4冒■山旮■■口■普『ψ俨■『凸b晋昏山■警 L.2世界移动通信发展桃况 ■■4■■卡■画ψ↓壘■■●ψ西昏φ■ψ單壘卩阝■甲4』4●自由甲甲■●自●p血 ,3我国移动通信的发展 曾◆■ 4未来移动通信的发展 1,41概述… 4.2第四代移动通信系绕的特和… 1.4.33G在国际上射研究展 中P号宁·日·中号自目『F日音日日自日日日自·自口日F·F 1.4.4第四代移功通信系统中然关键技术 1.5本书结构… 哪·啁pp由■p■■d啁■■。d口p画b口■p 1.5.1第一部分:背景知识 瞢+■■+嘈晋▲甲甲嘈■甲↓·▲香↓甲瞢卜▲瞢啬唱普中昏■ψ瞢+■如回晋 12 1.5.2第二部分:OFDM系统关键技术… 12 1,5.3第三部分:MIM(系统关键技术 1.5.4第四部分:未来移动通信系纺资源调度技术… 5.5第五部分:B3G和新兴的无线技术 參考文献…………………15 第2章OIDM技术基本原理 2.1OFDM的基本原理 ↓●■■郾■司■■■b■晶■●▲●■■d↓罩冒↓b『■■d↓■■■■·■晶h●■ 17 2.2OFDM的关键技术 山■口白■■■d■■■凸白■凸凸凸凸過凸昌▲■啬『■■d啬白■■b▲■■山■山b■■凸■d备 2.2.1DFT的实现 ●■■■咖自血■b凵■■■■咖■■郾■■邙■斷■血■禮■血■■■■自血即■咖血■自自■· 21 2.2.2保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 A……22 2.2.3如窗技术 28 2.2.4RF调制· 2.25ODM基本参数选择 2.3章小结…………………………………………………33 参考文献 ■■■■■■■■國■■■d■■■■■■國■■■d■■·■d■■■■■■■■■■■■■b口■■■■■■國■■■■啁■■■國司司司司b司 33 第3章OFDM中的峰均比问题 ■■■■■國■■■■司國司■罩司■■罪司■司司■■■ 40 3.1峰均比的定义及分布 40 下一代宽带无线通信OFDM与MMO技术嘻博喉嘤以灬 w"w"""""'"■·""""M""·" 3.2解决峰均比问题的方法…-…………………………………42 3.2.1衷幅类技术……………………………42 3.22猫码类技术……………………………………………52 3.2.3概率类技术 3.3本章小结…… 口■■曾 參塔文献 77 第4章OFDM系统中的同步技术 81 4.]OEDM同步技术的分类 81 4.1.1采样钟同步 h■口山↓自山↓■■■■d↓国■中↓骨↓瞿甲号甲甲量号+马 4.1.2符号定时同步… …82 4:1.3频偏佔计….1…4…82 4.2同步误差对OFDM系统性能影响………………83 4.2.1OFDM信号的表示 甲早 4.2.2(FDM系统中IC于扰分析…… ●血_■看 84 4:2.3同步误差对OFDM系统的性能影响 ￡7 43OFDM同步算法 89 4.3.1基于CP的同步算法…………….………·90 4.3.2数据辅助同步算法…… ■;自·鲁p4● 102 4.3.3联合CP和数据辅聊的同步算法∴;………109 4.3.4盲同步算法……………………………………113 44木章小结 ■■■■■■ 122 参考文献 .…6468…………122 第5章OFDM系统中的信道估计技术 130 5.1OFDM系统… 130 5.2道情计算法 133 5.2,1IS信道估计算法 ■■■■■■血电咖由息动血血 133 5.2.2 LMMSE信道佑计算法………………134 52.3某于DFT的信道估计算法……………………………134 5.2.4基于SVD的信道估计算法……………!………139 5.2.5·最大似然估计算法……………………*144 5.3软比特信息提取…… ………………147 5.4本章小结 149 参考文献 2 气 产争P卜加》》目录 第6章OHDM多址接入技术 ……………………]54 6,1多址技术简介… 154 6.2与FDMA结合的系统… 157 6.2.1 OFDMA方案………………157 6.2.2 FH OFDMA方菜,…………s……s…160 6.2.3 IFDMA技术……………161 6.2.4 DFT-SOFDM技术……………………………………………165 6.3与TDMA结合的系统 ……"*……168 64与CmMA结合的系统… ………………:170 6.4.1 MC-CDMA方萊………… 170 6.4:2 MC-DS-CDMA技术 175 f.4 维扩频Ⅴ SF-OFCDM技术 175 6.5本章小结……………………………………………………………179 公考文 ■■■■·■■■■■■轟ψ■●■■■■■■哥ψ■■鲁■■■■■■■鲁■■■■■昏■■鲁昌■■■■■■■口■■■■■■白冒■q曾■冒冒冒 179 第7章MIMo信道模型及容量分析…… 184 7.1无线MIMO空时信道模型…… 184 确定性的MIMO信道模型 184 7.1.2随机MIMO信逢模型…… 187 7.2无线MHMO信道容量分析 193 7.2.1平均分配发射功率的MMO信道容量…………………193 7.2.2自逵应分配发射功率的MIMO信道容量…… P■即■P早早曾■■ 200 7.3本章小结 4■■■鲁■ …………………-…………………203 参考文献… ■曾血餐中■卧■■會曲 自血『q血自·■早P 204 第8章MIMO系统及信号处理… n207 81MIMO技术基础 207 8.2MIM复用系统 2()9 8.2,1系统模型……………………29 8.2.2非线性接收机………………………………………210 8.2.3线性接收机…………………………………211 8.2.4检测算法然比较 山司谭鲁·■昏早鲁■■昏■■罪甲■■■日甲司自日■晋日■甲冒音即會曾中昏曾 215 8.3:MIM分集系统 凵■■鲁會■自■平會中曾自會··鲁鲁自■即日■■■甲 215 8.3.1空时格状编码(SITC`…………………………………………“215 下一代宽带无线道信FDM与M技术想婚慢唾岭。灬一 ! 8.3.2空时分组编码(STRC)…………………………………216 83.3空时编码方法比较 218 8.4本章小结 ………218 参考文献 218 第9章 MMMO-OFDM系统 ↓■斗;dF鲁bd导d 222 9.1 MIMCHFDM系统模型…………………………………………………222 9.1.1 MIMO-OFDM导引序列设计…………………………………224 9.1.2导频插入 ■■ 口恤t會音■■音自血■■個■會中■口■鲁饣■■會■自自■■口P自啁■音p會曾P鲁 9.2 MIMCHOFDM系统中的时频同……………………225 9,2,1俌获模式下的同步算法………………… 225 92.2釆样频偏纠正和跟踪 ……………228 3 MIMOHOFDI信道估计…… 230 9.3.1基本信道佔计 ……………230 9.3.2信道估计的最优训练序列…………………………233 9.3.3简化信道估讨算法 P香+··早··日日吾吾卜44日甲+吾甲日日甲早甲卩··甲日4日日日早■+日日日甲 94 MIMC-OFDM系统中的空时编码技术…… 9.4.1多载波延迟分集调紂……… ■■■■■口■ T■■■■■■■4 23 9.4.2闭环 MIMO-OFDM系统… 23? 9.5 MIMO-OFDM系统的纠错编码………… 240 9.5.1SIs平坦衰蕗信道下的ID编码 240 9.5.2有或无OFDM下的SIS和MMO信道 96天线与波束选择 243 9.6.1天线选择………………………………………243 9.6.2波束选择 唱●白■■d↓‘晶ψ唱晷··■■■b晶■■晶轟晶■晕晶■■■■■■■省■■■宁曹血■鲁 243 9.7本章小结…………………………………………244 参考文酞 …………s……灬…s…"244 第10章OFM系统下的资源调度研究 24 10.1OFM系统频率酎间二维无线资源谎度 L冒晷 248 10.11频率时间二维資源调度系统模型 248 10.12系统容量分析 音■■曾甲早早■中冒日日鲁P曾·血■郾■■ ………………251 10.1.3资源调度算法 ■■■■■■翟■·噜·■■■p■4曾血■中曾P曲·中甲曾曾■甲■■■■■自·■曾自 252 0.⊥.4仿環分祈与讨 …………∴……258 10.2木章小结…… ■口音日日甲日日斷斷b■■■b幽昏昏日督日·血骨早早白■ 264 如P多目录 参考文献 265 第11章未来无线通信系统的空时调度技术 267 11…1MⅠMO空时调度综述 +d止 267 11.1,协作通信与协作分集 268 1.1.2天线选择……·…………………………………269 11.1,3多用户分集 d-.日日早山■ 270 11.L.4虛拟MIMO 吧■血d 271 11,1,5波束赋型、预编硯… M………271 1].2天线选择系统中多用户分集性能分析 1.2.1系统模型描述 273 11.2.2中断概率性能分析 ………………………………274 11.2.3系统容量分椭……………………………………276 11.2.4误符号率分析…………………278 11.2.5仿真分 冒↓·b■ψ;員山■●·■·卩‘■■db■聊dd■■·bdb●bψ■ψ↓u■■bb动■最 281 本章小结 ■■■■■■■t冒 ■■■■■■■■■■■國■■■■■冖■■國■■■■國■■昌■b司■晶 288 参考文献 ■■■■■■·■血■會會·■■■■■■ 288 算12章LTE:3GPP向4G的长期演进 292 12.13GPP的长期演进标准一—LTE… 293 12.2LTE长期演进的起源……………………………………………293 12.3LTE的技术要求… 由■■D电甲啁■即●电pp血 血电d■■P幽血口■电 294 12.3.1峰值速率 295 12,3.2控制面和用户面延时…………………………………………296 12.3.3系统吞叶量 296 2.3.4频-效率 296 12.3.5移动性支持 ·曾中鲁『司_,早■中 297 12.3.6覆盖 297 12.3.7增强的MBMS ……………298 12.3.8与3GPP无线接入技术(RAT)的共存及互進 298 12.3.9系统体系结构和演进………………………………………299 12.3.0无线资游管理 ■d■■■■ψ■贔↓咖◆■■■●b画··■●↓■画↓·■·■■鲁■『·■■■■■■■备■4 293 12.3.I复杂度问题 ψ血自■ψ■·■↓罾啁■曾自■■白■■ψb■d血■d4■■ 299 l2.4门E的无线接口协议…………………………………………………30 12.4.]·LTE的协议体系 300 下一代宽带无线通信OFDM与MMO技术唾域4國坂 12.4.2层1 ………300 12.4.3层2 301 12.5LTE的物理层 301 12.5.1· FDD OFDMA下行 4+bP■晋号↓早甲■日■■■日■■■■■ 302 12.5.2 FDD OFDMA上行………………………307 12.6ITE系统评估结果 ■中由■+·昏■日卜甲+导+号早斗 12.7总结及下一步工作 鲁阜甲;甲■晶▲■晶·郾■■■■■日白血血·bb·b 310 金考文献…… …………………311 缩略语……………… 312 第1章概述 1.1移动通信概述 进入21世紀,世畀处于飞速发展的信息革命和创新时代,信息技术(IT 革命席卷全球,并逐渐改变着整个世界的发晟。在过去的30年中,Ⅳ产业经历 了几次大的革命浪潮。其中一次是因特网( Internet)的出现,另一次则是无线 移动通信技术的飞速发展。 因特网技术借助全球性的光纤、卫星、微波网络等传输媒介,使人类历 史上第一次拥有了高速的信息分发组织结枃,地球正逐渐变成一个“地球 村”,世界上任何地点的任何人都可以方便快捷地互相沟通、获取所需的信 息。而在30年前,人们还难以想象不用去图书馆,就可以获得图书馆中的 书籍所包含的所有的信息。此外,因特网可以使人们更为方便地进行双向数 据处理,这也给我们生活的方方面面带来了深刻的变化。比如说,洲际电话 不再是奢侈生活的一个象征。不久的将来,由于遍及世界各地的因特网,所 有的语音电话(包括本地电话和洲际电话)可能不再收费。因特网是基于全 IP的组网构架,其网络层的设计和性能保障机制在所有与因特网相关的应用 中非常重要 无线技术的发展使得有线网络扩展至无线移动网络(包括因特网》,加速了 现代通信系统的发屐。移动性是现代社会最重要的特征之一,任何事物、任何人 都处在不断的移动当中,因此,信息的分发也应当满足处于移动中的人们的需 求。移动蠔窝电话业务的爆炸式发展反映了人们对移动通信的巨大需求。移动蜂 窝通信给我们的生活方式、商业模型,甚至价值观、距离观念和时间观念都带来 了巨大的影响和冲击。无线技术工作在射频(RF),通过电磁波輻射建立无线连 接。基站(Bs, Base station)或接入点(AP, Access paint)通过无线链路将 用户终端与固定或有线的网络相连接。在无线移动网络的物理层设计和架构上还 有很多工作需要做。它长 因特网和无线技术駑密结合,相互促进。因特网和无线技术的结合使得人们 可以在任何时间,任何地点与任何人进行通信,同时也带来了很多挑战,比如敦 硬件的联合优化、网络解决方案的跨层设计( cross-layer design21)、全IP无线 下一代宽带无线通信cFDM与MM技术司嚼 平台、智能无线电等。因此,现代无线通信结构可以从系统层的角度和网 络层的角度業认识。系鏡层的角度是从硬件和物理层实现的局部层面来看;网络 层的角度是从拓扑结构和上层设计的全局层面来看。总的发展趋势是结合系统层 和网层来进行无线设计。对于系统层(局部层面)和网绪层(全局层面)的硏 究都有助于更好地理解今天的无线通信系统。 12世界移动通信发展概况 自1896年意大利人马可尼首次用人造电磁波传递信息,并建立了第一座无 线电发射和接收电台以来,无线通信已经经历了100多年的发展。现代意义上的 无线通信的概念最早出现在20世纪40年代,无线电台在第二次世界大战中的广 泛应用开创了移动通信的第一步。到20世纪70年代,美国贝尔实验室最早提出 蛳窝的概念,解决了频率复用的问题。80年代,大规模集成电路技术及计算机 技术获得了突飞猛进的发展,长期困扰移动通信的终端小型化的问题得到了初步 解决,给移动通信的发展打下了基础。于是,美国为了满足用户增长的需求,提 出了建立在小区制上的第一个蠔窝通信系统一一先进移动电话系统(AMPS Advanced mobile phone service)。这也是世界上第一个现代意义的、商用的、 能够淸足随时随地通信的大睿量移动通愔系统。该系统在麵率复用的技术上,解 决了频谱资源受限的问题,并拥有更大的容量和更好的话音质量。在移动通信发 展史上AMPs具有里程碑的意义。MMPs系统在北美商业上获得的巨大成功, 有力地促进了蜂窝移动通信技术的研究和发展。随后,欧洲各国和日本都开发了 自己的蜂窝移动通信网絳,如欧訓的TACS( Total Access Communication System,完全接人通信系统)、北欧的NMT( Nordic Mobile Telephone Systen, 北欧移动电话系统)和日本的NTT( Nippon Telegraph and Telephone,日本电 报与电话)系统等。这些系统都是基于颢分多址FDMA)的模拟制式的系统, 般统称为第一代蠊窝移动通信系统,到目前为止已经出现了三代移动通信 系统。 一)第一代模拟移动通信系繞」 第—代模拟移动系统主要建立在類分多址接入和蜂窝類率复用的理论基础上 在商业上取得了巨大的成功。但是,该系统主要问题是所支持的业务(主要是语 音)单一、獗谱效率低、保密性差等,特别是在欧洲,一个国家有一个自己的标准 和体制,无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过10余年的发展后, 终于在20世纪90年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替。 二)第二代数宇移动通信系统 推动第二代移动通信发展的主要动力来源于欧洲,欧洲国家比较小,要解 【实例截图】
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