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出版者:Cambridge University Press

作者:Ezio Biglieri

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2010-02-25

价格:USD 45.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521137096

丛书系列:

图书标签:

MIMO
无线通信
信号处理
通信系统
无线网络
天线技术
信道建模
OFDM
空间复用
无线标准

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具体描述

Multiple-input multiple-output (MIMO) technology constitutes a breakthrough in the design of wireless communications systems, and is already at the core of several wireless standards. Exploiting multipath scattering, MIMO techniques deliver significant performance enhancements in terms of data transmission rate and interference reduction. This 2007 book is a detailed introduction to the analysis and design of MIMO wireless systems. Beginning with an overview of MIMO technology, the authors then examine the fundamental capacity limits of MIMO systems. Transmitter design, including precoding and space-time coding, is then treated in depth, and the book closes with two chapters devoted to receiver design. Written by a team of leading experts, the book blends theoretical analysis with physical insights, and highlights a range of key design challenges. It can be used as a textbook for advanced courses on wireless communications, and will also appeal to researchers and practitioners working on MIMO wireless systems.

《无线通信网络：原理与设计》本书深入剖析了现代无线通信网络的核心原理，并提供了实用的设计指导。从基础的信号传播模型到复杂的网络架构，本书系统地阐述了无线通信的各个关键环节。第一部分：无线通信基础本部分为理解后续章节奠定坚实的基础。我们将首先回顾信息论的基石，包括香农-哈特利定理，它界定了通信信道的最大信息传输速率。随后，我们将深入探讨信号的产生、调制与解调技术，覆盖了从传统的幅度调制（AM）、频率调制（FM）到更先进的正交频分复用（OFDM）等多种调制方式，并分析了它们在实际应用中的优缺点。信号在无线信道中的传播是一个至关重要的环节。本部分将详细讲解无线传播模型，包括自由空间传播、阴影衰落、多径效应等，并分析这些效应如何影响信号的质量和可靠性。为了应对信道衰落，我们将介绍信号处理技术，如均衡技术，用于补偿由多径引起的码间干扰（ISI）。此外，时域和频域的信号分析方法也将得到深入探讨，帮助读者理解信号的特性及其对系统设计的影响。第二部分：无线通信系统设计本部分将重点关注无线通信系统的关键组成部分和设计考量。信道编码与解码：为了提高传输的可靠性，信道编码是必不可少的。我们将详细介绍纠错码的原理，包括线性分组码（如Hamming码）、卷积码以及现代的Turbo码和LDPC码。读者将学习这些编码方案如何通过引入冗余来检测和纠正传输过程中的错误。解码算法，如维特比算法（Viterbi algorithm）和消息传递算法（message-passing algorithm），也将被深入讲解。多址技术：在有限的无线频谱资源下，允许多个用户共享通信资源是无线通信的核心挑战。本部分将深入探讨各种多址技术，包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及最新的正交频分多址（OFDMA）。我们将分析这些技术的工作原理、性能特征以及在不同无线标准中的应用。无线网络架构与接入技术：本部分将聚焦于无线网络的整体架构和接入方式。我们将详细讲解蜂窝网络的基本原理，包括小区划分、切换（handover）机制以及频率复用。此外，Wi-Fi、蓝牙等短距离无线技术也将得到介绍，分析它们的协议栈和应用场景。对于新兴的无线接入技术，如软件定义无线电（SDR）和认知无线电（CR），也将进行探讨，展示其在适应性和频谱利用方面的潜力。第三部分：高级无线通信主题本部分将深入探讨更先进的无线通信技术，为读者提供更广阔的视野。认知无线电与频谱感知：随着无线频谱资源的日益紧张，认知无线电（CR）技术应运而生，它赋予了无线设备智能感知和动态利用频谱的能力。本部分将详细介绍频谱感知技术，包括能量检测、特征检测和匹配滤波等方法，并探讨认知用户如何动态地接入和释放频谱。此外，我们将讨论认知无线电在优化频谱利用效率和提高网络容量方面的作用。软件定义无线电（SDR）与无线网络虚拟化：软件定义无线电（SDR）将通信功能从硬件中分离出来，通过软件实现，从而带来了极大的灵活性和可重构性。本部分将深入解析SDR的架构和关键技术，包括数字信号处理（DSP）在SDR中的应用。同时，我们也关注了网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）在无线网络中的应用，它们如何推动无线网络的智能化和弹性。无线网络安全与性能优化：在无线通信环境中，安全性至关重要。本部分将探讨无线网络面临的主要安全威胁，如窃听、干扰和欺骗，并介绍相应的安全机制，如加密、认证和密钥管理。此外，我们将讨论无线网络性能的优化技术，包括功率控制、负载均衡以及资源管理策略，旨在最大化网络的吞吐量、最小化延迟并提高用户体验。第四部分：未来趋势与挑战本部分将展望无线通信领域的未来发展方向，并讨论当前面临的关键挑战。 5G及 beyond：我们将深入分析第五代（5G）移动通信技术的关键特性，包括增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（uRLLC），以及其潜在的应用场景。同时，也将探讨面向第六代（6G）及未来移动通信技术的研究方向，如太赫兹通信、人工智能与无线通信的融合等。新兴应用与技术：本部分还将探讨物联网（IoT）、车联网（V2X）、智能家居等新兴应用对无线通信提出的新需求。我们将分析这些应用对无线网络在连接性、功耗、实时性等方面提出的挑战，并介绍相关的解决方案，如低功耗广域网（LPWAN）技术。本书力求理论与实践相结合，通过清晰的讲解和丰富的案例，帮助读者全面理解无线通信网络的设计原理，为从事无线通信领域的研究、开发和工程实践提供宝贵的参考。