MIMO-OFDM係統原理、應用及仿真/普通高等教育“十二五”規劃教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《MIMO-OFDM係統原理、應用及仿真/普通高等教育“十二五”規劃教材》MIMO和OFDM技術是B3G的關鍵物理層技術，該書詳細介紹瞭該領域的概念和理論，並通過MATLAB程序進行仿真和驗證。《MIMO-OFDM係統原理、應用及仿真》分彆介紹瞭無綫信道：傳播與衰落，SISO信道模型，MIMO信道模型，OFDM介紹，OFDM同步技術，信道估計，PAPR減小技術，小區間乾擾消除技術，MIMO：信道容量，天綫分集和空時編碼技術，空分復用MIMO係統的信號檢測，在發射端利用信道狀態信息，多用戶MIMO。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 移動通信概述
1．1．1 移動通信發展曆史
1．1．2 第三代移動通信係統
1．1．3 第四代移動通信係統
1．2 MIMO係統概述
1．3 OFDM係統概述
1．4 MIMOOFDM係統概述
1．5 本書結構
第2章 無綫信道與MIMO信道
2．1 引言
2．2 無綫信道
2．2．1 大尺度衰落與陰影衰落
2．2．2 多徑衰落
2．2．3 無綫信道的時變性與多普勒頻移
2．2．4 選擇性衰落
2．2．5 瑞利分布與萊斯分布
2．3 常用多徑信道計算機仿真模型
2．3．1 指數衰減信道模型
2．3．2 濾波白噪聲模型
2．3．3 頻率選擇性衰落信道仿真
2．4 MIMO無綫信道
2．4．1 MIMO信道模型
2．4．2 MIM0相關信道
2．5仿真實例
2．6本章小節
思考題
習題

第3章 OFDM係統基本原理
3．1 引言
3．2 OFDM係統的基本模型
3．2．1 OFDM係統的調製和解調
3．2．2 OFDM係統的DFT／FFT實現
3．3 保護間隔和循環前綴
3．4 帶外功率輻射以及加窗技術
3．5 OFDM係統的參數選擇
3．6 個完整的OFDM係統
3．7 仿真實例
3．8 本章小結
思考題
習題

第4章 MIMoOFDM係統的容量
4．1 引言。
4．2 非頻率選擇性信道下MIMO係統容量。
4．2．1 MIMO係統容量推導
4．2．2 發送端未知信道狀態信息MIMO係統容量
4．2．3 發送端已知信道狀態信息MIMO係統容量
4．3 隨機MIMO信道容量
4．4 頻率選擇性信道下MIMO係統容量
4．4．1 已知信道狀態信息容量
4．4．2 未知信道狀態信息容量
4．5 MI．MO．OFDM係統的容量分析
4．5．1 MIM0—OFDM：係統容量推導
4．5．2 信道和係統參數對容量的影響
4．5．3 仿真
4．6 仿真實例
4．7 本章小繕
思考題
習題

第5章 MIMOOFDM係統的信道估計
5．1 引言
5．2 信道估計算法
5．2．1 信道估計分類
5．2．2 Ls信道估計算法
5．2．3 LMMSE信道估計算法
5．3 OFDM係統信道估計
5．3．1 基於訓練序列的OFDM係統信道估計
5．3．2 基於非塊狀導頻的OFDM係統
5．3．3 基於DFT的信道估計
5．4 MIMOOFDM係統信道估計
5．4．1 MIMO—OFDM係統
5．4．2 基於導頻的MIMOOFDM係統信道估計
5．4．3 基於訓練序列的MIMO—OFDM係統信道估計
5．5仿真實例
5．6本章小結
思考題
習題

第6章 MIMO-OFDM係統峰值平均功率比
6．1 引言
6．2 峰值平均功率比的定義及分布
6．2．1 OFDM信號峰值平均功率比的定義
6．2．2 峰值平均功率比的測量
6．2．3 過采樣對OFDM信號峰值平均功率比的影響
6．2．4 信號峰值平均功率比對係統設計的影響
6．3 OFDM係統降低PAPR技術
6．3．1 信號預畸變方法
6．3．2 編碼方法
6．3．3 概率類技術
6．4 MIMO—OFDM係統降低PAPR技術
6．4．1 MIMO—OFDM信號PAPR定義
6．4．2 基於SLM的MIMOOFDM信號PAPR減小技術
6．4．3基於PTS的MIMOOFDM信號PAPR減／減小技術
6．5仿真實例
6．6本章小結
思考題
習題

第7章 OFDM係統自適應技術
7．1 引言
7．2 自適應技術的理論基礎
7．2．1 注水原理
7．2．2 自適應OFDM係統模型
7．2．3 自適應分配的原則
7．2．4 自適應技術的實現
7．3 OFDM係統自適應算法
7．3．1 迭代注水功率分配算法（IWFP）
7．3．2 Hughes—Hartogs算法
7．3．3 Chow算法
7．3．4 Fischer算法
7．4 多用戶自適應比特、調製和功率聯閤分配算法
7．4．1 係統模型
7．4．2 多用戶子載波和比特分配
7．5 仿真實例
7．6 本章小結
思考題
習題

第8章 OFDM係統的同步問題
8．1 引言
8．2 OFDM係統同步技術的分類
8．2．1 符號定時同步
8．2．2 樣值定時同步
8．2．3 樣值頻率同步
8．2．4 載波同步
8．3 同步誤差對OFDM係統性能的影響
8．3．1 OFDM係統中的同步原理
8．3．2 符號定時同步誤差對OFDM係統性能的影響
8．3．3 樣值間隔偏差對OFDM係統的影響
8．3．4 樣值定時偏差對OFDM係統的影響
8．3．5 載波頻率偏移對OFDM係統性能的影響
8．4 OFDM係統中的各種同步算法
8．4．1 基於保護間隔的OFDM係統同步方法
8．4．2 基於導頻的OFDM係統同步方法-OFDM係統同步方法
8．5 本章小結
……
第9章 MIMO-OFDM係統的編碼技術
第10章 MIMO-OFDM係統的應用
附錄 縮略詞
參考文獻

精彩書摘

　　第7章 OFDM係統自適應技術7．1 引言
　　自適應技術早在1968年就由J．F．Hayes提齣，由於受當時硬件條件以及信道估計技術的限製，自適應技術並沒有引起人們很大的興趣，而且，當時通信係統大都是沒有反饋鏈路的點對點模式，因此自適應技術也沒有太大的實用價值。隨著近代無綫通信理論的研究和集成芯片的發展，加之無綫頻譜資源的日益緊張，人們對頻譜利用率備加重視，自適應技術又重新引起瞭人們的關注。
　　鏈路級自適應技術的基本思想是，根據在發射端獲取的某種形式的信道狀態信息自適應調節各種信號傳輸的參數，實現對當前信道環境的充分利用。可以調節的基本參數包括調製方式、編碼方式、符號速率、發射功率等。在多載波條件下可以調製每個子信道的編碼調製方式和發送功率，在多用戶條件下可以調整用戶間資源分配的數量和方式等。通過自適應技術得到的係統信道容量增益是非常明顯的。這種自適應技術已經被廣泛地認為是無綫通信係統中有效提高頻譜利用率的重要手段之一。
　　0FDM係統把一個頻率選擇性衰落的實際信道劃分成若乾個獨立的平坦窄帶子信道，各個子信道之間信道狀況差異很大，具有相對獨立性，不同子信道受到不同的衰落，從而具有不同的傳輸質量。這種特點的好處就是，能夠根據各個子信道的實際狀態自適應地分配信息比特和發射功率，從而減弱衰落的影響，更加有效地利用信道資源。所以與傳統的單載波係統相比，多載波OFDM係統使用自適應技術會具有更高的靈活性，並能夠獲得更好的性能。
　　當自適應傳輸技術應用於多天綫環境中時，也可為係統帶來係統容量提升和整體性能提高。由於增加瞭空間上的自由度，MIM0係統的自適應算法的設計也更為靈活和復雜。在發射端，MIM0係統通過瞭解當前信道的狀態信息，可自適應地調整天綫上的發射功率、比特分配，並由此獲得係統性能的提高。MIM0係統有多種傳輸策略，有的以提高係統容量為目標，有的以改善係統性能為目標，有的適用於存在空間相關的環境，有的需要天綫之間服從獨立衰落。根據信道狀況來選擇適當的傳輸策略，包括多種不同傳輸策略的結閤或選擇，都是當前自適應MIM0研究的熱點題目。
　　在MIMO一0FDM係統中應用自適應技術，能充分利用空間、時間和頻率維上的自由度，可以設計更為靈活的傳輸結構、可調整的參數更多，當然推導和實現也更為復雜。

　　……

前言/序言

　　2012年1月國際電信聯盟正式製定瞭4G國際標準。我國在上海、杭州等地鋪設瞭4G實驗網，並開始4G網試運行。2013年12月4日工信部正式嚮三大運營商發布4G牌照。顯然，我國4G時代已經到來。對於通信S-程及相關專業的學生來說，走齣校門時，4G技術應是他們的必備知識。
　　本書編寫的目的是引導初學者入門，瞭解新一代移動通信的關鍵技術——MIMO技術、OFDM技術及MIMO-OFDM技術。本書按照先易後難、先簡單後復雜的思路對MIMO係統相關技術、OFDM係統相關技術、MIMO-OFDM係統相關技術作瞭詳盡的介紹。
　　OFDM技術起源於20世紀50年代，當時由於受實現技術的限製而未能引起廣泛重視。隨著DSP芯片技術的發展，大規模集成電路使FFT技術的實現不再是難以逾越的障礙，發射機和接收機振蕩器的穩定性以及射頻功率放大器的綫性要求等因素也都得到瞭解決，自此，OFDM走上瞭通信的舞颱，逐步邁入高速Modem和數字移動通信的領域。目前OFDM技術已應用於數字音頻廣播（DAB）、高清晰度數字電視（HDTV）、無綫局域網（IEEE802．11，HyperLAN／2）、無綫城域網（IEEE802．16）以及3GPP LTE等。正交頻分復用由於其頻譜利用率高、成本低等原因越來越受到人們的關注。隨著人們對通信數據化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在綜閤無綫接入領域將會得到越來越廣泛的應用。
　　傳統的無綫通信係統是利用一個發送天綫和一個接收天綫的通信係統，即所謂的單輸入單輸齣（SISO）天綫係統，SISO天綫係統在信道容量上具有一個不可突破的瓶頸——香農容量限製。多輸入多輸齣（MIMO）係統作為未來寬帶無綫通信的關鍵技術，是實現充分利用空間資源以提高頻譜效率的一個重要手段。它能夠在不占有額外頻譜帶寬的前提下，有效地提高信道容量。基於MIMO的無綫通信理論已成為當今研究的熱點，MIM0技術和OFDM技術已成為先進無綫傳輸技術的兩大基石，MIMO技術和OFDM技術的結閤將打開一條實現未來無綫數據高速、可靠傳輸的光明途徑。
　　編寫一本適閤初學者的門檻較低的教材是作者編著本書的初衷。作者參考瞭國內外的專著和文獻資料，也藉助瞭作者本人多年的在該領域的研究，編寫瞭這本關注4G核心技術的書籍，希望能為廣大的MIMO技術和OFDM技術的初學者提供幫助。
　　在本書的編寫過程中，得到瞭吉林大學通信工程學院通信係數字信號處理課程組和通信原理課程組教師的大力支持與熱情幫助，在此特彆感謝課程組的各位老師。趙曉暉教授對本書的編寫和進一步修改提齣瞭寶貴的指導意見，並對本書進行瞭審核，在此錶示誠摯的感謝。
　　本書共分10章，第1章介紹移動通信的發展和MIMO、OFDM技術的發展；第2章介紹無綫信道與MIMO信道，包括信道建模與常用信道模型；第3章介紹OFDM係統基礎知識；第4章介紹MIMO係統、MIMO—OFDM係統的容量；第5章介紹OFDM係統與MIMO—OFDM係統的信道估計問題；第6章介紹OFDM係統與MIMO—OFDM係統的峰值平均功率比問題；第7章介紹OFDM係統自適應功率分配問題；第8章介紹OFDM係統同步問題；第9章介紹MIMO—OFDM係統的編碼技術；第10章介紹OFDM係統與MIMO—OFDM係統的應用。
　　由於學識有限，書中不妥之處在所難免，希望讀者不吝賜教。
　　編著者

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