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第一部分 背景知识2

第1章3GPP LTE-A网络的支撑技术2

1.1简介2

1.2 IMT-A的一般特征和需求3

1.2.1业务4

1.2.2频谱4

1.2.3技术性能4

1.3 LTE-A的需求7

1.3.1和容量相关的需求8

1.3.2系统性能9

1.3.3实施部署10

1.4 LTE-A的支撑技术10

1.4.1载波聚合10

1.4.2先进的MIMO技术13

1.4.3协作多点发送或接收15

1.4.4中继16

1.4.5家用eNodeB的增强18

1.4.6机器类通信19

1.4.7自优化网络（SON）20

1.4.8控制和用户平面延迟的改善22

1.5小结23

参考文献23

第2章 无线信道建模的基本原理25

2.1传播原理25

2.1.1自由空间传播和天线增益25

2.1.2反射和透射26

2.1.3绕射27

2.1.4散射28

2.1.5波导28

2.1.6多径传播29

2.2确定性的信道描述30

2.2.1时变冲激响应30

2.2.2 MIMO矩阵的方向性描述31

2.2.3极化32

2.2.4超宽带信道的描述33

2.3统计性信道描述33

2.3.1路损及阴影衰落34

2.3.2小尺度衰落34

2.3.3宽平稳非相关散射信道（WSSUS）36

2.3.4推广的WSSUS37

2.4信道建模方法37

2.4.1确定性建模方法37

2.4.2模型架构38

2.4.3分簇39

2.4.4统计性建模41

2.4.5基于几何的统计模型43

2.4.6绕射多径分量44

2.4.7多链路统计信道模型45

参考文献45

第二部分 无线信道50

第3章 室内模型50

3.1引言50

3.2室内大尺度衰落51

3.2.1室内大尺度模型51

3.2.2室内大尺度特性53

3.2.3室内传输的重要因素58

3.3室内小尺度衰落61

3.3.1基于几何的随机信道模型61

3.3.2时延域的统计特性63

3.3.3角度域的统计参数65

3.3.4室内场景下的交叉极化鉴别度67

3.3.5室内MIMO信道的3-D建模68

3.3.6俯仰角分布的影响69

参考文献70

第4章 室外信道73

4.1引言73

4.2参考信道模型73

4.3小尺度变化76

4.3.1一阶统计特性77

4.3.2二阶统计特性79

4.4路径损耗和大尺度变化86

4.5小结87

致谢88

参考文献88

第55章 室外到室内的信道91

5.1引言91

5.2模型理论91

5.3经验传播模型94

5.3.1路径损耗的衰减指数模型94

5.3.2包括建筑物穿透平均损耗的路径损耗衰减指数模型96

5.3.3基于分区的室外到室内模型96

5.3.4包括建筑物穿透损耗的路径损耗衰减指数模型96

5.3.5 COST 231建筑物穿透损耗模型97

5.3.6穿透建筑物的附加路径损耗模型98

5.3.7扩展COST 231在LOS情况下的建筑物穿透损耗100

5.3.8 WINNER Ⅱ室外到室内路径损耗模型100

5.4确定模型101

5.4.1FDTD102

5.4.2基于射线的方法102

5.4.3智能射线投影法（Intelligent Ray Launching Algorithm，IRLA）103

5.5混合模型104

5.5.1天线辐射方向图105

5.5.2校准105

5.5.3 IRLA案例的学习：INSA106

5.5.4 IRLA实例学习：兴海107

致谢108

参考文献108

第6章 车载信道111

6.1引言111

6.2无线信道测量111

6.2.1信道探测器112

6.2.2车载天线114

6.2.3车载测量方案114

6.3车载信道特性116

6.3.1信道的时变性116

6.3.2车载信道参数的时变性120

6.3.3经验结果122

6.4车载通信的信道模型125

6.4.1信道建模技术125

6.4.2基于几何的随机信道建模126

6.4.3低复杂度的GSCM仿真129

6.5新车载通信技术131

6.5.1 OFDM物理层（PHY）和接入层131

6.5.2中继技术131

6.5.3合作编码和分布式传感132

6.5.4展望132

参考文献132

第7章 多用户MIMO信道136

7.1引言136

7.2多用户MIMO测量136

7.2.1测量概述136

7.2.2测量技术137

7.2.3相位噪声138

7.2.4测量天线139

7.2.5测量场景139

7.3多用户信道特征描述141

7.4多用户信道模型144

7.4.1分析模型144

7.4.2常规簇模型146

7.4.3簇模型的详细实现149

参考文献152

第8章 宽带信道155

8.1大尺度信道特性155

8.1.1路径损耗：距离依赖性156

8.1.2路径增益：频率依赖性157

8.2 UWB信道冲激响应158

8.2.1 IEEE802.15.4a冲激响应158

8.2.2自由空间中天线冲激响应的影响159

8.2.3真实室内信道中天线冲激响应的表示160

8.2.4新UWB信道模型161

8.2.5 UWB信道冲激响应：实际应用的简化模型161

8.2.6 UWB信道冲激响应-结论162

8.3 UWB信道的频率选择性衰落162

8.3.1衰落深度164

8.3.2衰落的概率分布函数167

8.4多天线技术172

8.4.1宽带阵列描述172

8.4.2天线阵列：UWB OFDM系统173

8.5针对LTE-A的应用175

参考文献176

第9章 无线体域网信道178

9.1背景简介178

9.2可穿戴天线179

9.3近人天线分析181

9.3.1媒介的复介电常数和等效电导率181

9.3.2人体组织的特性182

9.3.3生物体组织内的能量损失184

9.3.4人体对可穿戴天线的Q因子、带宽的影响184

9.4人体表面典型传播模型的研究186

9.5植入天线的未来趋势189

9.6小结190

参考文献190

第三部分 仿真与性能194

第10章 射线跟踪模型194

10.1简介194

10.2传播中的主要物理现象195

10.2.1基本术语和准则195

10.2.2自由空间传播196

10.2.3反射和透射（Transmission）196

10.2.4绕射196

10.2.5散射197

10.3植被的影响198

10.3.1树冠绕射的建模198

10.3.2树阴影的建模198

10.3.3树的漫反射模型199

10.4射线跟踪方法199

10.4.1环境的建模200

10.4.2射线轨迹的几何计算201

10.4.3直接方法或射线发射201

10.4.4图像法射线跟踪202

10.4.5加速技术203

10.4.6混合技术204

10.4.7电磁波场强的确定和空时输出204

10.4.8扩展到超宽带信道模型205

参考文献206

第11章 有限差分建模209

11.1简介209

11.2求解麦克斯韦方程组的模型209

11.2.1 FDTD210

11.2.2部分流211

11.3 FD模型的实际应用213

11.3.1与射线跟踪模型的比较213

11.3.2降低复杂度213

11.3.3校准214

11.3.4天线方向图的影响215

11.3.5 3D估计215

11.4仿真结果217

11.4.1路径损耗预测217

11.4.2衰落预测217

11.5有限差分模型的展望220

11.5.1扩展到3D模型220

11.5.2与射线跟踪模型联合使用220

11.5.3宽带信道建模的应用223

11.6小结与展望224

致谢224

参考文献224

第12章 无线网络规划的传播模型226

12.1 RNP地理数据226

12.1.1术语226

12.1.2生产技术227

12.1.3传播模型所需的具体细节228

12.1.4栅格层多分辨率229

12.1.5栅格-矢量多分辨率229

12.2传播模型的分类230

12.2.1通用站址路损模型230

12.2.2特定站址路损和信道模型231

12.3观测模型231

12.3.1 Lee模型232

12.3.2 Erceg模型232

12.4宏蜂窝下的半预测模型233

12.4.1宏蜂窝下半预测模型通用公式233

12.4.2 COST231-Walfisch-Ikegami模型235

12.4.3其他模型237

12.5城市区域的确定性模型237

12.5.1城市波导效应238

12.5.2不同环境间的转换238

12.5.3建筑物内的穿透效应238

12.5.4确定性模型的基本原理238

12.5.5室外到室内技术242

12.5.6参数校准243

12.6 RNP传播模型的准确性243

12.6.1测量活动243

12.6.2调整过程244

12.6.3模型准确性245

12.7覆盖概率246

参考文献247

第13章 使用IMT-A信道模型进行系统级仿真250

13.1简介250

13.2 IMT-A评估指南250

13.2.1通用的系统级仿真方法251

13.2.2系统级性能指标252

13.2.3测试环境和场景设置253

13.2.4天线的建模255

13.3 IMT-A信道模型256

13.3.1链路的大尺度属性257

13.3.2小尺度参数的初始化261

13.3.3系数的产生261

13.3.4 CIR和CTF的计算有效时间演进262

13.4信道模型校准263

13.4.1大尺度校准指标264

13.4.2小尺度校准指标265

13.4.3 CIR和CTF校准266

13.5 LTE-A的链路-系统建模267

13.5.1系统级仿真与链路级仿真267

13.5.2 MIMO线性接收机的建模和预编码性能269

13.5.3有效SINR271

13.5.4误块率的建模272

13.6 3 GPP LTE-A系统级仿真器的校准274

13.6.1下行链路仿真假设275

13.6.2上行链路仿真假设275

13.6.3仿真校准结果275

13.7小结与展望278

参考文献279

第14章 新兴通信系统的信道仿真仪281

14.1引言281

14.2仿真仪系统281

14.3随机数的生成283

14.3.1伪随机噪声生成器283

14.3.2高斯查找表283

14.3.3均匀和（Sum of Uniform， SoU）分布283

14.3.4 Box-Muller284

14.4衰落生成器285

14.4.1高斯独立同分布286

14.4.2改进的Jakes模型286

14.4.3 Zheng模型286

14.4.4随机游走模型288

14.4.5 Rice K因子288

14.4.6相关性289

14.5信道卷积290

14.6仿真仪的发展291

14.7新型系统收发机应用实例291

14.7.1 MIMO-OFDM292

14.7.2单载波系统293

14.8小结295

参考文献295

第15章 MIMO OTA测试298

15.1概述298

15.1.1问题描述299

15.1.2 OTA测试概要299

15.2信道建模理论301

15.2.1基于几何建模301

15.2.2基于相关性建模302

15.3 DUT的使用和定义303

15.4 OTA的品质因子303

15.5多探针天线的MIMO OTA测试法304

15.5.1多探针天线系统305

15.5.2信道合成305

15.5.3场合成306

15.5.4场合成方法的两个例子308

15.5.5探针天线的近场效应和范围反射的补偿310

15.6其他的MIMO OTA测试方法310

15.6.1混响暗室310

15.6.2双阶段测试法315

15.7未来的趋势316

参考文献316

第16章 认知无线电网络：传感、接入和安全320

16.1引言320

16.2认知无线电320

16.2.1认知无线电和频谱管理320

16.2.2认知无线电网络322

16.2.3认知无线电与OSI323

16.3认知无线电网络的频谱感知323

16.3.1虚警和漏检324

16.3.2频谱感知技术324

16.3.3频谱感知的类型325

16.4 CRN中的频谱分配——介质接入控制326

16.4.1基于信道接入326

16.4.2基于公共控制信道的使用326

16.4.3 CR媒体访问接入协议328

16.5认知无线电网络的安全性332

16.5.1CRN的安全性：CCC安全框架334

16.5.2 CRN的安全性：CCC安全架构的步骤336

16.6 CRN的应用337

16.6.1商业应用337

16.6.2军事应用337

16.6.3公共安全应用337

16.6.4 CRN和LTE338

16.7小结338

致谢339

参考文献339

第17章 小型设备中的天线设计342

17.1天线基础342

17.1.1方向性、效率和增益343

17.1.2阻抗和反射系数344

17.2性能指标及对传播信道的影响344

17.2.1耦合和S参数344

17.2.2极化345

17.2.3平均有效增益346

17.2.4 MIMO信道的需求348

17.2.5分支功率比348

17.2.6相关性348

17.2.7复用效率349

17.3移动终端天线设计中的挑战349

17.4多天线小型化技术350

17.4.1折叠天线350

17.4.2铁氧体天线351

17.4.3中和线352

17.4.4笔记本电脑天线352

17.5具备多带宽的多天线353

17.6多用户和天线效应354

17.7小型基站天线355

17.8小结355

参考文献355

第18章 体域网中天线的统计特性357

18.1背景357

18.2场景358

18.3概念359

18.4身体耦合：理论模型361

18.4.1圆柱体上的基本源361

18.4.2椭圆柱体上的基本源365

18.5身体耦合：全波仿真367

18.5.1身体静止下的辐射方向图统计特性367

18.5.2身体运动下的辐射方向图的统计性369

18.6身体耦合：实际试验371

18.7体域网的相关性分析374

18.7.1体上通信374

18.7.2体外通信375

18.8小结377

致谢378

参考文献378