多载波宽带无线通信技术 (2009 年度畅销榜NO.5245 )

本书系统地介绍了以OFDM技术为代表的多载波调制技术的基本原理，关键技术(包括同步、信道估计、峰值平均功率比、子载波间干扰的消除)，与其他技术的结合(包括信道编码、多址接入、自适应技术、多天线技术)以及多载波调制在宽带无线通信领域(DAB、DVB、802．11a、802．16a以及4G移动通信系统)中的应用。本书可作为通信与信息类专业高年级本科生及相关专业研究生的教学用书或参考书，也可供无线通信领域从事研究与开发的工程技术人员参考。

第1章 绪论
1. 1 无线通信的发展
1. 1. 1 第1代(1G)无线通信系统
1. 1. 2 第2代(2G)无线通信系统
1. 1. 3 第3代(3G)无线通信系统
1. 1. 4 第4代(4G)无线通信系统
1. 2 无线信道的特征
1. 2. 1 衰减作用
1. 2. 2 多径效应
1. 2. 3 时变性
1. 3 宽带系统与多载波技术
1. 4 多载波技术的发展
本章参考文献
第2章 多载波调制基础
2. 1 OFDM系统的调制和解调
2. 1. 1 调制和解调原理
2. 1. 2 实现方法举例
2. 2 OFDM的保护间隔和循环前缀
2. 2. 1 保护间隔
2. 2. 2 循环前缀
2. 2. 3 保护间隔长度不足的影响
2. 2. 4 加入循环前缀后的OFDM系统
2. 3 加窗技术
2. 4 OFDM的参数选择
2. 5 OFDM的收发信机结构
2. 6 OFDM中的关键技术
2. 7 OFDM与单载波传输系统的比较
2. 7. 1 性能比较
2. 7. 2 复杂度比较
本章参考文献
第3章 OFDM系统中的同步技术
3. 1 OFDM系统中的同步原理
3. 2 同步偏差对OFDM系统性能的影响
3. 2. 1 载波同步
3. 2. 2 样值同步
3. 2. 3 OFDM符号同步
3. 3 OFDM系统中的各种同步算法
3. 3. 1 载波同步算法
3. 3. 2 符号. 帧定时同步算法
3. 3. 3 样值同步算法
3. 3. 4 联合同步算法
本章参考文献
第4章 OFDM系统中的信道估计
4. 1 OFDM系统中的相干检测与非相干检测
4. 1. 1 相干检测
4. 1. 2 非相干检测
4. 2 非理想信道估计偏差对OFDM系统性能的影响
4. 3 OFDM系统中的信道估计算法
4. 3. 1 时域信道估计算法
4. 3. 2 频域信道估计算法
4. 3. 3 基于参数化的信道估计算法
4. 3. 4 信道估计. 同步联合算法
本章参考文献
第5章 OFDM系统中的峰值平均功率比
5. 1 OFDM系统中的峰值平均功率比及其分布
5. 1. 1 峰值平均功率比的定义
5. 1. 2 放大器的非线性对OFDM系统峰值平均功率比的影响
5. 1. 3 0FDM系统内峰值平均功率比的分布
5. 2 利用信号预畸变技术减小OFDM系统内的峰均比
5. 2. 1 限幅方法
5. 2. 2 压缩扩展变换
5. 3 编码方法
5. 3. 1 编码原理的说明
5. 3. 2 编码和译码
5. 4 非畸变减小 PAR的方法
5. 4. 1 最小PAR门限值的理论极限
5. 4. 2 选择性映射减小 PAR
5. 4. 3 部分传输序列减小OFDM系统内的峰均比
5. 4. 4 PTS与SLM方法比较
5. 5 离散与连续信号PAR性能的差异
5. 5. 1 连续信号和离散信号的峰均比
5. 5. 2 连续信号峰均比的上界
5. 5. 3 BPSK调制特例条件下连续信号的峰均比求解
5. 5. 4 连续信号和过采样离散信号的结果分析
本章参考文献
第6章 OFDM系统中的子载波间干扰及其消除方法
6. 1 载波频率偏移引起子载波间干扰的分析
6. 1. 1 载波频率偏移的建模
6. 1. 2 载波频率偏移引起的子载波干扰和误码率的仿真
6. 2 消除载波频率偏移引起子载波间干扰的方法
6. 2. 1 干扰自消除方法
6. 2. 2 OFDM符号重传
6. 2. 3 PN序列频偏估计
6. 3 多普勒扩展引起的ICI及其消除
6. 3. 1 存在多普勒扩展的Rayleigh信道的建模和仿真
6. 3. 2 消除多普勒扩展的有效方法--多普勒分集
6. 3. 3 多普勒分集在OFDM系统中的应用
本章参考文献
第7章 OFDM系统中的编码技术
7. 1 差错控制
7. 1. 1 差错控制方式
7. 1. 2 差错控制编码
7. 2 OFDM系统中的分组编码
7. 2. 1 Reed-Solomon(RS)码
7. 2. 2 循环冗余校验码
7. 3 OFDM系统中的卷积码
7. 4 OFDM系统中的交织编码
7. 5 OFDM系统中的网格编码调制
7. 6 OFDM系统中的Turbo码
7. 7 OFDM系统中的空时编码
7. 7. 1 分层空时编码
7. 7. 2 空时格状编码
7. 7. 3 空时分组编码
7. 7. 4 空时编码结合OFDM系统
7. 8 OFDM系统中的级联编码
7. 9 编码OFDM系统实例
7. 9. 1 卷积编码OFDM系统
7. 9. 2 级联RS空时编码OFDM系统
本章参考文献
第8章 多址接入技术
8. 1 TDMA与FDMA
8. 1. 1 TDMA方式
8. 1. 2 FDMA方式
8. 1. 3 实际系统方案举例
8. 1. 4 混合FDMA+TDMA方式
8. 2 CDMA
8. 2. 1 MC-CDMA
8. 2. 2 MC-DS-CDMA与MT-CDMA
8. 2. 3 其他多载波CDMA的改进多址方式简介
8. 3 SDMA
本章参考文献
第9章 OFDM系统中的自适应技术
9. 1 自适应OFDM系统基本原理
9. 1. 1 自适应技术的理论基础
9. 1. 2 自适应技术的实现
9. 1. 3 自适应OFDM系统
9. 2 单用户OFDM系统中的自适应调制技术
9. 2. 1 采用自适应调制的OFDM系统数学模型
9. 2. 2 几种典型的自适应分配算法
9. 2. 3 影响自适应调制OFDM系统性能的几个因素
9. 3 多用户OFDM系统的动态资源分配算法
9. 3. 1 动态资源分配算法的系统模型
9. 3. 2 自适应子载波分配算法
本章参考文献
第10章 多天线技术
10. 1 分集与多天线技术
10. 1. 1 分集的概念
10. 1. 2 接收分集
10. 1. 3 发送分集
10. 1. 4 多发送多接收天线系统
10. 2 多天线系统下的信道容量
10. 3 多天线技术在OFDM中应用
10. 3. 1 空时格状编码与OFDM系统相结合
10. 3. 2 OFDM系统中的空时分组编码技术
10. 3. 3 空时频编码技术
本章参考文献
第11章 OFDM技术的应用
11. 1 数字音频广播
11. 1. 1 DAB的传输模式
11. 1. 2 DAB的系统结构
11. 2 数字视频广播
11. 2. 1 传输模式
11. 2. 2 系统结构
11. 3 IEEE 802. 11a无线局域网
11. 3. 1 协议与网络结构
11. 3. 2 物理层参数
11. 3. 3 系统结构
11. 3. 4 帧结构与相关信号处理
11. 4 IEEE 802. 16a无线城域网
11. 4. 1 IEEE802. 16／802. 16a的协议结构
11. 4. 2 IEEE 802. 16a的物理层技术
11. 5 NTTDoCoMo的4G蜂窝系统方案
11. 5. 1 系统参数
11. 5. 2 下行链路：基于二维扩频的VSF-OFCDM
11. 5. 3 信道交织
11. 5. 4 导频信道结构
11. 5. 5 小区搜索
本章参考文献
附录 Hungarian算法

进入21世纪以来, 虽然第三代无线通信系统的商业应用由于种种原因一再推迟, 但是人们对于更高通信质量和更丰富通信业务的追求却从来没有停止. 伴随着新世纪的到来, 欧美等发达国家纷纷启动了新一代无线通信技术的研发项目, 特别是欧洲. 美国. 日本. 韩国等国家都投入了大量的财力和人力, 加快研发的力度和进程, 力图在未来无线通信领域占尽先机. 尽管目前人们对于新一代无线通信系统的需求和应用目标尚未形成统一的意见, 但普遍的看法是新一代无线通信系统应该能够支持更高的峰值信息传输速率, 具有更灵活地支持可变速率. 支持更丰富的业务. 适应更恶劣的环境的能力. 为了具备上述能力, 新一代无线通信系统在技术上必须有所突破, 以正交频分复用(OFDM)技术为代表的多载波技术结合新近发展起来的多天线技术正成为本领域最具竞争力的备选方案. 多载波技术起源于20世纪50年代, 第一个多载波调制产品是军用的无线调制解调器. 但由于当时技术发展水平的限制, 这些技术并没有得到人们的广泛关注. 进入20世纪90年代之后, 数字信号处理技术和大规模集成电路技术的发展, 使多载波调制技术的大规模应用成为可能. 多载波调制陆续在数字音频广播(DAB). 数字视频广播(DVB). 非对称数字用户线(ADSL). IEEE 802. 11a无线局域网. IEEE 802. 16a等领域得到应用并成为国际和行业标准. 乐光新教授领导的北京邮电大学数字通信与信息网络研究室1995年即开始对多载波调制技术展开研究, 近年来先后得到了国家教委高等学校博士学科点专项基金(项目批准号：97001301). 国家自然科学基金(项目批准号：69872008. 60172052. 90104018). 国家"863"高技术研究发展计划(项目批准号：2001AA121031. 2003AA12331004)等项目的资助, 先后有20余名博士. 60余名硕士从事本领域的研究与开发工作, 近年来, 先后在国内外重要学术刊物发表论文150余篇, 提交国家发明专利7项, 本书正是在上述研究成果的基础上编撰完成的, 是集体智慧的结晶. 全书共11章, 第1. 2. 11章由尹长川编写, 第3. 4. 7章由罗涛编写. 第5章由佟学俭编写. 第6章由秦升平编写. 第8. 9章由吴军力. 马欣昕编写. 第10章由王健康编写. 全书由尹长川统稿. 主编, 乐光新教授审阅全书. 并提出了很多建设性的意见. 本书第1章全面总结无线通信的发展历史与现状, 介绍无线信道的特点. 宽带系统与多载波技术的关系. 多载波技术的发展历程, 第2章介绍多载波调制的基础知识, 包括调制和解调的实现. 循环前缀的概念. 加窗技术. 系统参数选择. 收发信机结构, 并比较单载波与多载波系统的性能和实现复杂度, 第3章介绍OFDM系统的同步技术, 在分析各种同步(包括载波同步. 样值同步和符号同步)偏差对系统性能影响的基础上, 介绍了各种常用的同步算法, 第4章介绍OFDM系统的信道估计技术, 首先介绍OFDM系统中的相干检测和差分检测方法. 信道估计偏差对系统性能的影响, 然后介绍常用的信道估计方法, 第5章详细介绍OFDM系统中的峰值平均功率比(PAR)问题, 分析出现过高PAR的原因. PAR对系统的损害. PAR的分布, 然后给出几种降低PAR的方法, 第6章介绍OFDM系统中的子载波间干扰(ICI)及其消除方法, 主要介绍载波频率偏移和多普勒效应引起的ICI及其消除方法, 第7章介绍OFDM系统中的纠错编码技术, 主要包括分组码. 卷积码. 交织. Turbo码. 网格编码调制. 空时编码以及级联编码技术, 第8章介绍OFDM系统中的多址接入技术, 主要讨论多用户情况下OFDM系统中的资源分配问题, 包括时分多址. 频分多址. 码分多址. 空分多址方式等, 第9章介绍OFDM系统中的自适应技术, 包括自适应OFDM的基本原理. 单用户OFDM系统的自适应调制以及多用户OFDM系统的自适应资源分配算法, 第10章介绍OFDM系统的多天线技术, 包括分集与多发送多接收天线(MIMO)的概念. 多天线系统的信道容量以及多天线与OFDM系统的结合, 第11章介绍多载波调制在宽带无线通信系统中的应用, 主要介绍OFDM技术在数字音频广播. 数字视频广播. IEEE 802. 11a无线局域网. IEEE802. 16a无线城域网以及NTT DoCoMo所提的第4代移动通信系统方案中的应用. 本书取材广泛, 讲解尽量做到深入浅出, 可作为通信与信息类专业高年级本科生及相关专业研究生的教学用书或参考书, 也可供从事无线通信领域研发工作的工程技术人员参考. 再次感谢国家自然科学基金. 国家"863"高技术研究与发展计划. 国家教委博士点基金对我们研究工作的持续支持, 感谢研究室已经毕业和在读的各位博士生的出色工作, 感谢研究室的同事刘丹谱. 郝建军副教授与纪红教授的友好合作与支持. 由于作者水平所限, 加之时间仓促, 错误和不妥之处, 恳请广大读者批评指正. 作者 2004年6月