Smart Antennas for Wireless Communications

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出版者:McGraw-Hill Professional
作者:Gross, Frank
出品人:
页数:288
译者:
出版时间:2005-9
价格:$ 124.30
装帧:HRD
isbn号码:9780071447898
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

Smart antennas boost the power of a wireless network, saving energy and money and greatly increasing the range of wireless broadband. "Smart Antennas" is a rigorous textbook on smart antenna design and deployment.

无线通信中的智能天线技术 本书深入探讨了现代无线通信系统中智能天线技术的演进、原理、设计与应用。随着无线通信数据流量的爆炸式增长和对更高频谱效率的需求,传统固定天线已难以满足系统性能要求。智能天线作为一项关键技术,通过利用空间维度信息,极大地提升了无线通信系统的容量、覆盖范围和抗干扰能力。 第一章:无线通信系统概述与智能天线的必要性 本章首先回顾了无线通信系统的发展历程,从早期模拟通信到当前的4G、5G乃至未来6G技术。详细阐述了传统无线通信系统面临的主要挑战,包括信号衰落、多径效应、同频干扰和用户容量限制等。在此基础上,引出了智能天线作为解决这些挑战的有效途径。我们将分析传统天线与智能天线在性能上的根本差异,以及智能天线如何通过自适应地调整其辐射和接收方向图来优化信号传播,从而显著提高系统的整体性能。 第二章:智能天线的关键技术原理 本章将深入剖析智能天线背后的核心技术。我们将详细介绍波束成形(Beamforming)的概念,包括数字波束成形、模拟波束成形和混合波束成形。每种波束成形技术的实现方式、优缺点以及适用场景都将得到详尽的阐述。此外,本章还将重点讲解方向图合成(Pattern Synthesis)的原理,介绍不同的方向图合成算法,例如最小均方误差(MMSE)、最大信噪比(Max SNR)以及零陷(Null Steering)等。我们还将探讨信道估计(Channel Estimation)在智能天线系统中的作用,以及各种信道估计方法(如最小二乘法、最小均方根误差法)的优劣。 第三章:智能天线的阵列设计与实现 本章专注于智能天线的物理实现和阵列设计。我们将探讨不同类型的天线阵列,如均匀线阵(Uniform Linear Array, ULA)、均匀圆阵(Uniform Circular Array, UCA)以及更复杂的非均匀阵列。每种阵列结构在波束成形能力、旁瓣抑制和成本等方面都有其独特性。本章还将详细讨论阵列因子(Array Factor)的计算,以及如何通过调整阵元间距和激励相位来控制波束的指向和形状。此外,我们还会深入研究阵列天线的设计考虑,包括阵元选择、馈电网络设计、匹配电路以及天线阵列的电磁兼容性。 第四章:波束成形算法与优化 本章将聚焦于实现智能天线核心功能的波束成形算法。我们将详细介绍经典波束成形算法,如基于格点搜索的算法以及更先进的自适应波束成形算法。重点将放在基于最优化的波束成形方法,包括如何通过优化目标函数(如最大化信噪比、最小化干扰)来实现高效的波束形成。我们将分析算法的计算复杂度、收敛速度以及在实际系统中的鲁棒性。此外,本章还将探讨近年来涌现的新型波束成形技术,如分布式波束成形、分布式MIMO(Massive MIMO)中的波束成形以及针对毫米波和太赫兹频段的波束成形优化策略。 第五章:智能天线在无线通信系统中的应用 本章将展示智能天线技术在各种无线通信系统中的具体应用。我们将深入分析智能天线在移动通信(如3G、4G、5G)中的作用,包括如何通过智能天线实现小区吞吐量提升、载波聚合以及用户隔离。同时,我们将探讨智能天线在Wi-Fi、蓝牙等短距离无线通信中的应用,以及如何通过智能天线改善室内覆盖和减少同信道干扰。此外,本章还将展望智能天线在物联网(IoT)、车联网(V2X)以及人工智能驱动的无线通信等新兴领域的潜力,分析其如何赋能更智能、更高效的未来无线网络。 第六章:智能天线性能评估与仿真 为了验证智能天线技术的有效性,本章将介绍其性能评估方法。我们将讨论关键性能指标,如吞吐量、误比特率(BER)、覆盖率、容量以及抗干扰能力。同时,本章还将介绍常用的仿真工具,如MATLAB、Keysight ADS、CST Studio Suite等,并提供使用这些工具进行智能天线系统仿真的指导。通过仿真分析,我们可以直观地了解不同波束成形算法和阵列设计对系统性能的影响,并为实际系统部署提供数据支持。 第七章:智能天线的未来发展趋势 本章将展望智能天线的未来发展。我们将探讨人工智能和机器学习在智能天线中的应用,例如利用深度学习进行更精确的信道估计和波束优化。此外,还将讨论大规模 MIMO(Massive MIMO)和超大规模 MIMO(Ultra-Massive MIMO)中的智能天线技术,以及其在增强系统容量和覆盖方面的巨大潜力。最后,我们将关注毫米波和太赫兹通信频段对智能天线提出的新挑战和机遇,以及新型材料和技术(如相控阵、超材料)在智能天线设计中的应用前景。 本书旨在为研究人员、工程师和学生提供一个全面而深入的智能天线技术指南,帮助他们理解和掌握这项对现代无线通信至关重要的技术。

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用户评价

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在我看来,“Smart Antennas for Wireless Communications”这本书的出现,是对无线通信领域一个极其重要、且日益突显的问题的直接回应。作为一名长期从事移动通信网络安全研究的学者,我深刻认识到,网络性能的提升往往与安全性的挑战并存。智能天线技术,以其前所未有的灵活性和可控性,在带来更高效率的同时,也可能引入新的安全漏洞。我希望这本书能够超越对性能的单纯追求,深入探讨智能天线在安全层面的考量。例如,书中是否会分析智能天线在面对恶意干扰和欺骗攻击时,如何保持其“智能”和“可靠”?例如,如何防止攻击者通过操纵信道信息或干扰波束形成算法,来窃取用户数据或破坏通信链路?我期待书中能够详细阐述智能天线在设计和实现过程中,应该采取哪些安全加固措施,以及如何利用先进的安全技术来对抗潜在的威胁。我特别关注书中是否会涉及智能天线在抵御定向干扰(jamming)、信号欺骗(spoofing)等攻击时的机理和防御策略,例如,如何通过多重验证、异常检测或者差分隐私等技术来增强智能天线的安全性。此外,我也希望这本书能够讨论智能天线在保障用户隐私方面扮演的角色,以及如何防止信息泄露。这本书的出现,将为我提供一个全新的视角,来审视智能天线技术在安全领域的潜在风险与机遇,并为我未来的研究提供重要的理论指导,以期构建一个既高效又安全的无线通信环境。

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作为一个长期关注通信技术发展的科技博主,我的读者群体非常广泛,他们中有学生、工程师,也有对前沿科技充满好奇的普通大众。我一直致力于将复杂的技术概念以通俗易懂的方式呈现给我的受众,让他们能够理解科技进步的脉络和未来发展趋势。“Smart Antennas for Wireless Communications”这个书名,无疑是一个极具吸引力的主题,它能够激发大众对无线通信的兴趣,并让他们了解这项技术是如何在幕后默默地改变着我们的生活。我希望这本书能够为我提供丰富的素材和深入的见解,以便我能够创作出高质量的内容。我期待书中能够详细解释智能天线的核心优势,例如,它如何提升通信的可靠性,减少信号丢失;它如何提高通信的效率,让数据传输更快;它又如何实现更广泛的覆盖,让信号无处不在。我希望能了解到智能天线是如何通过“智能化”的设计,让天线能够像人一样“思考”和“行动”,从而更好地适应复杂的无线环境。书中能否提供一些生动形象的比喻或类比,来帮助普通读者理解波束赋形、自适应接收等概念?例如,将智能天线比作一个能够主动寻找并聚焦声音的耳朵,或者一个能够精准投射光线的聚光灯。我也非常希望能看到一些智能天线在日常生活中的实际应用案例,比如,它如何让我们的手机信号更稳定,如何让Wi-Fi覆盖更广,或者如何为自动驾驶汽车提供更可靠的通信支持。这本书的出现,将极大地丰富我的创作内容,帮助我更好地向公众普及智能天线技术,并展现其在构建未来智慧社会中的重要作用。

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对于我这样的独立研究者而言,一本关于“Smart Antennas for Wireless Communications”的书籍,其意义不亚于在广阔的知识海洋中找到了一座灯塔。我长期专注于无线通信的理论建模与性能分析,尤其对阵列天线的电磁行为以及其在复杂散射环境下的传播特性有着浓厚的兴趣。在过去的几年里,我阅读了大量的专业文献,但往往发现其中关于智能天线的论述,要么是过于偏重于算法的纯理论推导,缺乏与实际系统实现的联系;要么是仅仅停留在对现有技术的简单介绍,未能深入挖掘其背后的物理机制和设计哲学。我渴望找到一本能够 bridging these gaps 的著作,它不仅要提供严谨的数学模型和深入的物理洞察,更要能够将这些理论知识与实际的无线通信系统设计紧密结合。我希望这本书能够详细阐述智能天线的关键技术,例如,分布式多输入多输出(DD-MIMO)系统如何利用多天线协同工作来提升覆盖范围和用户吞吐量;自适应算法在智能天线中的具体应用,包括如何实时估计信道状态信息,以及如何基于这些信息动态调整天线阵列的加权系数,以实现最优的信号传输。我尤其期待书中能提供关于智能天线设计中的一些前沿挑战的讨论,比如如何解决大规模天线阵列的馈电网络设计问题,如何平衡计算复杂度与性能提升,以及如何应对无线信道衰落和干扰的动态变化。我相信,这本书能够为我的研究提供坚实的理论基础和丰富的实践指导,帮助我更好地理解智能天线的潜力,并探索其在下一代无线通信系统中的创新应用。

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这本书的出现,无疑给无线通信领域的研究者和工程师们带来了一丝曙光。作为一名常年深耕于天线设计与优化领域的普通读者,我深刻体会到传统天线技术在面对日益增长的无线通信需求时所面临的瓶颈。从最初的单极天线、偶极天线,到后来的微带天线、贴片天线,虽然每一次技术的革新都带来了性能的提升,但其在复杂电磁环境中,特别是多人、多径、多干扰共存的场景下,其覆盖范围、信噪比以及抗干扰能力都显得捉襟见肘。我曾花大量时间阅读各种期刊论文,试图找到解决这些问题的线索,但往往是零散的知识点,缺乏系统性的梳理和深入的阐述。因此,一本能够系统性地介绍如何突破这些限制,尤其是如何利用“智能”这一概念来革新天线设计的书籍,在我看来是弥足珍贵的。这本书的书名——“Smart Antennas for Wireless Communications”,本身就充满了引人入胜的潜力。我期待它能够详细讲解智能天线的核心原理,比如波束赋形、自适应旁瓣抑制、空间复用等技术是如何通过智能化的设计和控制来实现的。更重要的是,我希望它能提供具体的实现方法和设计思路,例如,如何利用数字信号处理技术对天线阵列的各项参数进行实时调整,以适应动态变化的无线环境;如何通过机器学习或人工智能算法来优化天线的设计和工作模式,从而实现更高效、更可靠的通信。我坚信,这本书的价值将远远超出理论的探讨,它会为我们打开一扇通往下一代无线通信技术的大门,让我们能够更有效地解决当前无线网络中普遍存在的信号覆盖不均、用户体验不佳等问题。

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这本书的书名——“Smart Antennas for Wireless Communications”,立刻吸引了我。作为一名刚刚毕业,正在物联网(IoT)领域寻求职业发展机会的年轻工程师,我对无线通信技术,尤其是如何让设备之间更高效、更稳定地连接有着浓厚的兴趣。在当前的IoT应用场景中,我们面临着一个巨大的挑战:如何让数量庞大、种类繁多的终端设备,在功耗受限、带宽有限、并且部署环境复杂多变的情况下,依然能够保持可靠的通信?传统的通信方式往往在这些方面显得力不从心。例如,在智能家居环境中,信号需要穿过承重墙,还需要应对各种电器的电磁干扰;在工业自动化领域,设备可能需要部署在恶劣的环境中,并且需要高速、低延迟的通信。因此,我一直在寻找能够帮助我理解如何提升无线通信性能,并使其更加“智能”的书籍。我希望这本书能够用清晰易懂的语言,解释智能天线的基本概念,比如波束赋形是如何让信号能量更集中地指向目标设备,从而减少信号损耗和提高传输速率;自适应技术又是如何让天线能够“感知”周围环境,并动态调整自己的工作方式,以应对信道变化和干扰。我更希望书中能提供一些关于智能天线在IoT领域的具体应用案例,例如,如何利用智能天线来提升智能穿戴设备的连接稳定性,或者如何通过智能天线技术来实现低功耗广域网(LPWAN)的性能优化。如果这本书能为我打开一扇新的大门,让我理解如何通过智能天线技术来设计更高效、更可靠的IoT通信系统,那将对我未来的职业生涯具有非凡的意义。

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一直以来,无线通信的进步都与天线技术的革新紧密相连,而“智能天线”这个概念的提出,更是为整个领域注入了新的活力。作为一名在通信基站建设一线摸爬滚打多年的工程师,我深切地感受到传统天线在应对日益复杂的无线环境时的力不从心。想象一下,在拥挤的城市区域,信号穿透墙壁的能力受到限制,并且存在大量的多径反射,导致信号衰减和干扰加剧。又或者,在大型集会场合,大量用户同时接入网络,对信道容量和资源分配提出了极高的要求。在这些场景下,传统的固定波束天线显得尤为被动,无法做到精准的信号传输和干扰抑制。因此,一本能够深入剖析智能天线技术如何克服这些挑战的书籍,对于我们这些实践者而言,具有极其重要的指导意义。我迫切地想知道,智能天线究竟是如何实现“智能”的?是依靠某种复杂的算法,还是通过某种新型的硬件结构?我希望这本书能够详细介绍智能天线在波束控制、信号自适应、干扰消除等方面的工作原理,例如,如何通过数字波束形成技术,在不需要物理移动天线的情况下,将信号能量精确地指向用户,同时又能有效地抑制来自其他方向的干扰。此外,我也非常关注智能天线在实际应用中的案例分析,比如它如何在4G/5G网络中扮演关键角色,提升网络覆盖和容量,降低功耗,甚至为未来的6G通信奠定基础。我对书中能否提供具体的工程实现方案和优化策略充满了期待,这能帮助我们更好地理解和应用这项颠覆性技术,从而推动无线通信网络的整体性能迈上新台阶。

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我的研究方向集中在新型通信材料和结构的设计,特别是针对高频段(如毫米波和太赫兹)的无线通信应用。众所周知,随着通信频率的不断升高,传统天线设计面临着诸如尺寸减小、损耗增加、波束宽度变窄等一系列严峻挑战。而“Smart Antennas for Wireless Communications”这个书名,则为我提供了一个极具吸引力的研究切入点。我一直在思考,如何利用材料科学的进步来赋能天线的设计,使其具备更强的适应性和智能化特性。我希望这本书能够深入探讨智能天线在这些新兴频段下的工作原理和设计挑战。例如,书中是否会介绍如何利用可重构材料,如液晶、相变材料或石墨烯等,来实现天线辐射特性的动态调控?如何通过智能化的控制算法,使天线能够根据信道条件或用户需求,实时改变其频率响应、极化方向或辐射方向?我特别关注书中能否提供一些关于新型智能天线结构的案例分析,比如,利用超材料(Metamaterials)来设计具有负折射率或超材料超表面(Metasurfaces)来实现高效的波束控制和信号聚焦。此外,我也希望这本书能够探讨智能天线在毫米波和太赫兹通信系统中的具体应用,例如,在5G/6G的超高速率通信、车联网(V2X)通信以及高精度定位等领域,智能天线如何发挥其独特的优势。这本书的出现,无疑将为我的研究提供宝贵的理论基础和技术启发,帮助我探索将先进材料与智能天线设计相结合的创新路径。

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这本书的书名——“Smart Antennas for Wireless Communications”,触动了我内心深处对无线信号传播奥秘的探索欲。作为一名无线电爱好者,我对电磁波的传播原理、天线的辐射特性以及信号的调制解调等技术始终保持着浓厚的兴趣。我曾花费无数个夜晚,通过各种模拟软件和简单的实验,试图理解信号是如何穿越空气,最终到达接收端的。然而,传统的理论往往只关注最理想的传播模型,对于现实世界中充斥着反射、衍射、散射以及多普勒效应等复杂因素,显得鞭长莫及。当我看到“智能天线”这个概念时,我立刻联想到,这是否意味着天线不再是 passive 的信号发射器,而是能够 actively 地与无线环境进行交互,并做出智能决策?我希望这本书能够以一种引人入胜的方式,揭示智能天线背后的“智慧”究竟体现在何处。我期待它能详细介绍智能天线如何通过感知无线信道的状态,并根据信道的变化来动态调整自身的辐射模式,例如,如何实现波束赋形,将信号能量精准地聚焦到目标设备,从而提高信号强度并减少干扰。我更想知道,智能天线是否能够“学习”并“记忆”特定的传播环境,从而在未来的通信中做出更优化的选择。这本书能否为我打开一扇窗口,让我窥见无线通信的未来发展方向,并激发我对更深层次无线电技术的学习热情?我渴望在书中找到答案,理解智能天线是如何将电磁学的理论与先进的信号处理技术相结合,创造出更高效、更可靠的无线通信系统。

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作为一名在运营商网络优化部门工作了近十年的资深工程师,我见证了移动通信技术从2G到4G,再到如今的5G的飞速发展。在这个过程中,天线技术始终扮演着至关重要的角色,而“智能天线”的出现,更是为我们解决网络覆盖、容量瓶颈等难题提供了前所未有的强大工具。我深知,在实际的网络部署和优化过程中,我们不仅仅需要理论上的支持,更需要切实可行的技术方案和可量化的性能提升。因此,一本关于“Smart Antennas for Wireless Communications”的书籍,对我而言,意味着解决现实世界挑战的宝贵资源。我期待这本书能够深入剖析智能天线在不同通信场景下的应用优势,例如,在城市密集区域,智能天线如何通过波束扫描和动态跟踪,有效地为大量用户提供高速率、低延迟的通信服务,并最大程度地减少小区间的干扰。在覆盖边缘或信号盲区,智能天线又如何通过智能化的信号增强技术,将信号能量重新分配,从而改善用户体验。我尤其关注书中能否提供关于智能天线在5G网络中的关键技术,如大规模MIMO(Massive MIMO)的实现细节,以及如何通过这些技术来提升频谱效率和网络容量。此外,我也非常期待书中能包含一些实际的网络部署案例和优化指导,例如,如何根据实际的网络环境来选择合适的智能天线技术,如何进行天线参数的调优,以及如何评估智能天线部署后的性能提升。这本书的出现,无疑将成为我们团队在网络优化工作中不可或缺的参考资料,帮助我们更有效地应对日益复杂的网络挑战,为用户提供更优质的通信体验。

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这本书的书名——“Smart Antennas for Wireless Communications”,对我而言,标志着通信系统设计领域的一次重要技术革新。作为一名专注于通信系统性能建模与仿真的研究人员,我一直致力于寻找能够提升系统整体性能的方法。传统的通信系统往往依赖于预设的固定参数,在面对复杂多变的无线环境时,其性能会大打折扣。智能天线的概念,则为解决这一难题提供了全新的思路。我希望这本书能够提供详细的数学模型和仿真方法,来量化智能天线在不同场景下的性能提升。例如,书中是否会介绍如何建立智能天线阵列的电磁模型,并结合实际的信道模型,进行精确的性能仿真?如何利用最优化算法来求解波束形成、信道估计等关键问题,并评估其在降低误码率、提升吞吐量等方面的效果?我尤其关注书中能否提供关于智能天线在各种无线通信标准(如4G、5G、Wi-Fi 6等)中的具体应用案例,并提供相应的仿真平台和工具,以便我们能够复现和验证相关的研究成果。此外,我也希望这本书能够探讨智能天线在新兴应用场景下的潜力,例如,在天地一体化通信、低轨卫星通信以及量子通信等领域,智能天线如何发挥其独特的优势,解决现有技术面临的挑战。这本书的出现,将为我提供坚实的理论基础和丰富的实践工具,帮助我更深入地理解和研究智能天线的性能,并为未来通信系统的设计提供科学的依据。

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