Adaptive Antennas and Receivers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Weiner, Melvin M.

出品人:

页数:1240

译者:

出版时间:2005-11

价格:$ 474.60

装帧:HRD

isbn号码:9780849337642

丛书系列:

图书标签:

• Adaptive antennas
• Antenna arrays
• Wireless communication
• Signal processing
• Receiver design
• Beamforming
• MIMO
• Spatial filtering
• Interference cancellation
• Channel estimation

先进无线通信系统中的信道建模与信号处理 作者： [此处留空，不提供作者信息] 出版社： [此处留空，不提供出版社信息] ISBN： [此处留空，不提供ISBN信息] --- 丛书前言 在当前的无线通信领域，随着频谱资源的日益紧张和数据传输速率的指数级增长，对通信系统性能的要求达到了前所未有的高度。传统的通信系统设计方法，过度依赖于对信道环境的静态或简单假设，已逐渐暴露出其局限性。本系列丛书旨在深入探讨支撑下一代无线通信系统的核心理论与尖端技术，特别聚焦于那些能够动态感知、自适应环境变化并优化系统性能的先进技术。本卷作为该系列的重要组成部分，将全面梳理从基础的电磁波传播理论到复杂的现代信号处理技术在实现高效、鲁棒无线链路中的关键作用。 --- 第一部分：无线信道环境的精细化建模 本部分专注于对无线电波在复杂环境中传输时所经历的物理过程进行精确的数学描述。理解信道的动态特性是设计任何高性能无线系统的基础。 第一章：电磁波传播基础与散射理论 本章从麦克斯韦方程组出发，回顾了自由空间传播的基本规律。随后，深入探讨了电磁波在实际城市、室内和水下环境中的传播机制。重点分析了路径损耗模型（如对数正态阴影衰落和瑞利衰落）的物理起源，并引入了更精细的射线追踪（Ray Tracing）方法。我们将详细阐述多径效应的本质，包括反射、折射、衍射和散射现象，并建立起描述这些效应的几何光学和物理光学模型。特别地，本章将引入威纳-辛钦定理在描述信道时变特性中的应用，为后续的功率延迟分布分析奠定理论基础。 第二章：时变多径信道的统计特性描述 时变信道是实现移动通信的关键挑战。本章侧重于对多径信道在时间和频率维度上的统计特性进行量化。我们将详细分析多普勒效应的物理根源及其对信道相位的随机影响。核心内容包括：功率延迟谱（Power Delay Profile, PDP）的精确测量与建模，用于表征信道的频率选择性。此外，本章将深入探讨相干时间（Coherence Time）和相干带宽（Coherence Bandwidth）的定义与计算，这些参数直接决定了系统对信道变化的跟踪能力和可使用的调制带宽。我们将考察不同移动场景（如高速列车、行人移动）下这些统计参数的实测数据与理论模型的吻合度。 第三章：面向大规模MIMO和毫米波的信道建模 随着系统向更高频段和更大天线规模发展，传统信道模型需要修正。本章聚焦于毫米波（mmWave）和大规模多输入多输出（Massive MIMO）场景的特殊信道特性。在毫米波频段，大气吸收和氧气吸收成为不可忽略的因素；同时，由于波长极短，传播路径的几何精度要求极高。我们将介绍基于三维空间（3D）的信道模型，它考虑了天线阵列的实际空间结构和波束赋形（Beamforming）的几何约束。本章还将讨论如何利用稀疏散射体模型（Sparse Scatterer Model）来简化高维信道矩阵的表示，这对于后续的信道估计至关重要。 --- 第二部分：高效的信道感知与估计技术 精确的信道状态信息（CSI）是实现性能优化的前提。本部分从理论和实践层面探讨了如何以最小的导频开销获取高质量的CSI。 第四章：正交导频设计与盲信道估计 本章探讨了在低信噪比环境下，如何设计最优的导频序列以最大化信道估计的准确性。我们将深入分析最小均方误差（MMSE）准则在导频设计中的应用，并详细比较基于最小二乘（LS）和MMSE估计器的性能差异。特别地，本章将引入循环平稳（Cyclostationary）随机过程理论，用于在存在周期性干扰和噪声的情况下，通过频域处理技术实现盲信道估计（Blind Channel Estimation），从而无需或仅需极少预先定义的导频信号。 第五章：基于压缩感知的信道获取（Compressive Sensing for Channel Acquisition） 针对大规模MIMO和毫米波系统固有的高维特性，传统基于矩阵求逆的信道估计方法面临维度灾难。本章系统介绍了压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论在信道估计中的革命性应用。我们首先回顾CS重建的基础——基追踪（Basis Pursuit）和迭代阈值算法（Iterative Thresholding Algorithms）。随后，我们将展示如何利用毫米波和大规模MIMO信道在特定域（如角度域或延迟域）的稀疏性，设计低复杂度、快速收敛的CS算法来重构高维信道向量，显著降低了导频的开销。 第六章：低复杂度与快速跟踪的信道跟踪算法 对于高速移动场景，信道变化极快，需要实时更新CSI。本章关注于信道跟踪的效率。我们将对比卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展版本（如扩展卡尔曼滤波EKF和无迹卡尔曼滤波UKF）在跟踪非线性时变信道中的性能。此外，本章还将介绍迭代最小二乘（Recursive Least Squares, RLS）算法及其遗忘因子的选择策略，以在保持快速收敛速度的同时，有效抑制噪声和旧数据对当前估计的影响，实现对信道快速波动的平滑跟踪。 --- 第三部分：面向信道特性的信号处理与数据传输 掌握了信道模型和估计方法后，本部分将重点探讨如何利用这些信息来优化信号的发射和接收过程，以最大限度地提高频谱效率和系统可靠性。 第七章：信道反馈与量化技术 在需要反馈CSI的预编码系统中，反馈资源的有限性是性能瓶颈。本章深入研究了信道状态信息反馈（CSI Feedback）的优化问题。我们将比较精确反馈（如FDD-based）和半双工反馈（如TDD-based）的优缺点。核心内容包括基于码本的反馈（Codebook-based Feedback）设计，特别是格（Lattice）结构码本和最优量化技术的应用。本章将分析量化误差对预编码性能的影响，并提出基于预编码矩阵填充（Precoding Matrix Completion）的低开销反馈方案。 第八章：多用户MIMO与干扰管理 在多用户环境中，系统性能往往受限于用户间的多址干扰（MAI）。本章详细阐述了多用户MIMO（MU-MIMO）中的干扰抑制和消除技术。内容涵盖基于迫零（Zero-Forcing, ZF）和最小均方误差（MMSE）的预编码器（Precoding）设计，这些方法通过在发射端或接收端利用CSI对干扰进行空间域的压制。同时，本章还将讨论基于功率分配的干扰协调（Interference Coordination）策略，例如协调多点传输（Coordinated Multi-Point, CoMP）中的波束管理和资源分配问题。 第九章：OFDM系统中的均衡与抗干扰技术 正交频分复用（OFDM）是宽带通信的基础。本章聚焦于OFDM系统中的信道均衡技术，以对抗由多径效应引起的符号间干扰（ISI）。我们将对比迫零均衡器（ZF Equalizer）和MMSE均衡器的性能，分析它们在处理频率选择性衰落时的效率。此外，本章还将引入多输入多输出（MIMO）-OFDM系统中的迫零预编码和迫零检测技术，并探讨如何利用稀疏信道估计结果，设计稀疏均衡器以降低计算复杂度，尤其适用于毫米波超大规模天线阵列。 --- 第四部分：面向信道特性的能效与可靠性优化 本部分将研究如何在保证通信质量的前提下，实现系统的能效最大化和可靠性保障。 第十章：信道相关的资源动态调度与功率控制 现代通信系统的关键在于资源的动态分配。本章研究如何根据实时的信道质量指标（如信噪比、信道容量）来优化系统的资源分配。我们将讨论广义的芬尼-哈希（Fischer-Hess）准则在多用户调度中的应用，以实现最大化系统吞吐量的目标。同时，本章会深入探讨基于信道反馈的联合源-信道编码（JSCC）中的功率控制策略，确保在保持特定误码率（BER）要求下，实现最小的发射功率。 第十一章：面向可靠性的信道编码与交织技术 可靠性是通信的生命线。本章讨论信道编码理论如何与信道特性相结合。我们将回顾维特比（Viterbi）和Turbo/LDPC等信道编码方案，重点分析软判决（Soft Decision）解码算法中如何利用先验的信道信息（如LLR的估计值）来提升解码增益。此外，本章将详细分析交织器（Interleaver）在打乱突发错误、将频率选择性衰落转化为平坦衰落环境中的作用，并探讨针对特定衰落特性的最优交织深度设计。 --- 结语 本书的每一章都旨在为读者提供一个从物理层现象到系统级优化的完整认知框架。通过对信道建模的精细化、信道感知的智能化以及信号处理的自适应化研究，本卷为工程师和研究人员提供了应对未来复杂无线环境挑战的坚实理论基础和实用工具。

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