机械工业出版社-图书展示-教材-本科教材-电气工程\自动化-MIMO-OFDM无线通信基带接收机设计-机械|电工电子|汽车|计算机|建筑|经管|教材|中小学教辅|生活|大众|数字出版--Powered By SiteEngine

译者序
前言
致谢
第一部分无线通信基础
第1章引言/
11数字广播系统/
111数字音频广播/
112数字视频广播/
12移动蜂窝系统/
121载波聚合/
122多天线配置/
123中继传输/
124协作多点传输和接收/
13无线网络系统/
131个人区域网/
132本地局域网/
133城域网/
134广域网/
总结/
参考文献/
第2章数字调制/
21单载波调制/
211调制信号的功率谱密度/
212PSK、QAM和ASK16/
213CPFSK连续相位频移键控和MSK最小频移键控/
214脉冲形成和加窗/
22多载波调制/
221正交频分复用/
222OFDM相关问题/
223OFDM收发机架构/
23自适应OFDM/
总结/
参考文献/
第3章高级无线技术/
31多输入多输出/
311引言/
312MIMO基础/
313MIMO技术/
314MIMOOFDM系统举例/
32多址接入/
321频分多址/
322时分多址/
323码分多址/
324载波监听多址接入/
325正交频分多址接入/
326空频分多址接入/
33扩频和CDMA/
331PN码/
332直接扩频序列/
333跳频扩频/
总结/
参考文献/
第4章纠错码/
41引言/
42分组码/
421线性码/
422循环码/
43ReedSolomon码/
431有限域/
432编码/
433译码/
434缩短RS码/
44卷积码/
441编码/
442维特比译码器/
443打孔卷积码/
45软输入软输出译码算法/
451MAP译码器/
452LogMAP译码器/
453MaxLogMAP译码器/
46Turbo码/
461编码/
462译码/
47LDPC码/
471编码/
472译码/
总结/
参考文献/
第5章信号传播与信道模型/
51引言/
52无线信道传播/
521路径损耗与阴影衰落/
522多径衰落/
523多径信道参数/
524MIMO信道/
53前端的电子效应/
531载波频率偏移/
532采样时钟偏移/
533相位噪声/
534IQ不平衡和直流偏移/
535功率放大器的非线性/
54信道模型/
541前端影响的模型/
542多径瑞利衰落模型/
543通信标准中所使用的信道模型/
总结/
参考文献/
第二部分MIMOOFDM接收机处理
第6章同步/
61引言/
62同步/
621同步错误/
622同步错误的影响/
623同步估计与补偿/
63同步错误检测与估计/
631符号定时检测/
632载波频率偏移估计/
633残余CFO和SCO估计/
634载波相位估计/
635IQ不平衡估计/
64MIMO系统的同步错误检测与估计/
641MIMOOFDM系统的符号定时检测/
642MIMOOFDM系统的载波频率偏差估计/
643MIMOOFDM系统残余CFO和SCO估计/
644MIMOOFDM系统的载波相位估计/
645MIMOOFDM系统的IQ不平衡估计/
65同步错误恢复/
651载波频率偏差补偿/
652采样时钟偏差补偿/
653IQ不平衡补偿/
总结/
参考文献/
第7章信道估计与均衡/
71引言/
72导频图案/
721SISOOFDM系统中的导频图案/
722MIMOOFDM系统中的导频图案/
73SISOOFDM信道估计/
731基于块状导频符号的信道估计/
732基于梳状导频符号的信道估计/
733基于网格状导频符号的信道估计/
74MIMOOFDM信道估计/
75自适应信道估计/
76均衡/
761单抽头均衡器/
762多抽头均衡器/
77迭代接收机/
771迭代同步和信道估计/
772比特交织编码调制及迭代解码（BICMID）/
总结/
参考文献/
第8章MIMO检测/
81简介/
82线性检测/
821迫零检测/
822最小均方误差检测/
83具有信道预处理功能的MIMO检测/
831排序/
832QR分解/
833最小均方误差排序QR分解/
834排序连续干扰消除/
835减格/
84球形解码器/
841深度优先树形检索/
842宽度优先树形检索/
843最佳优先树形检索/
844复杂度的度量/
845球形解码器设计空间探索/
85软输出球形解码器/
851重复树形检索/
852单树形检索/
853LLR裁剪/
86迭代MIMO检测算法/
861列表球形解码器/
862软输入软输出球形解码器/
863迭代SICMMSE检测算法/
87预编码/
871波束控制/
872空间解相关/
873有限反馈/
88空间块码/
总结/
参考文献/
第三部分MIMOOFDM
接收机硬件设计
第9章电路设计/
91导论/
92快速傅里叶变换模块/
921FFT算法/
922结构/
923对比/
93延迟缓冲器/
931SRAM/寄存器文件延迟缓冲器/
932基于点的延迟缓冲器/
933门控时钟策略/
934对比/
94直角坐标到极坐标转换电路/
941反正切函数/
942幅度方程/
943对比/
95极坐标转直角坐标电路/
951三角函数近似/
952多项式近似/
953对比/
总结/
参考文献/
第10章MIMO IC设计实例/
101简介/
102QR分解/
1021系统描述/
1022算法设计/
1023架构设计/
1024实验结果/
1038×8软输出球形译码器/
1031模块描述/
1032算法设计/
1033架构设计/
1034实验结果/
总结/
参考文献/
第11章移动MIMO WiMAX片上系统设计/
111WiMAX标准简介/
112移动WiMAX OFDM和桢结构/
113WiMAX基带接收机设计/
1131自动增益控制/
1132包检测/
1133符号定时恢复/
1134载波频率偏移补偿/
1135信道估计/
1136MIMO检测器/
1137外接收机/
114WiMAX媒体接入控制设计/
115WiMAX SoC实现与场测/
1151实验测试和性能评估/
1152台湾高铁场测/
总结/
参考文献/
术语表/

正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing, OFDM)已经成为无线通信系统中最受欢迎的调制技术。为了说明OFDM接收机的设计需求，我们于2007年写了本书的第1版。近年来，无线通信技术取得了迅速发展，尤其是在多输入多输出(MultipleInput MultipleOutput, MIMO)技术领域，这也将无线通信的发展带到了一个新纪元。MIMO技术能够实现高吞吐量、更大的小区覆盖范围和更好的服务质量。然而，MIMO技术使得基带收发机设计的复杂度变得更高。鉴于这些变化，本书第2版的目标在于向读者展示MIMOOFDM系统中的一些重要问题和技术。与第1版一样，本书适合于具有超大规模集成电路设计和信号处理背景的优秀本科生和研究生使用。对于从事无线通信系统算法研究和硬件实现的工程师，本书介绍了一些MIMOOFDM设计技术的综合研究现状这将是很有价值的参考资料。
本书的主题包括MIMOOFDM无线通信系统中的理论、算法、整体架构和电路设计。本书旨在强调公式背后的理念而非数学推导，为了便于对概念的理解，本书同时提供了一些例子。最后3章比较特殊，针对无线MIMOOFDM系统，读者可以学习如何开发面向硬件实现的信号处理算法和如何为无线MIMOOFDM系统设计集成电路。我们通过设计实例来说明这些技术，包括两个MIMO模块，QR分解和软输出球形解码，这些都是至关重要的MIMO模块。最后，本书提供了一个完整片上系统(System on Chip, SoC)的实例，它描述了面向IEEE 802.16e WiMAX 标准的MIMOOFDM基带调制解调器。
本书分为三个部分，第一部分回顾背景知识，包括基础的调制方案、MIMO的概念和多址技术、纠错编码、信号传播和信道建模。第二部分首先深入探讨了MIMOOFDM接收机、同步技术和信道估计中两个基本的信号处理任务，然后简要介绍一些MIMO技术，包括空间复用、预编码和空间分集。这一部分还为读者提供了MIMOOFDM基带接收机设计中现代信号处理的算法。第三部分涉及硬件设计的相关问题，为读者展示了面向OFDM和MIMO接收机的基本模块和重要组件。最后，本书以一个MIMOOFDM片上系统的实例结尾，涵盖开发MIMOOFDM基带接收机的许多问题。下面给出每章内容更为详细的介绍。
第1章介绍几种重要的无线通信标准及其演进过程，包括数字广播系统、移动蜂窝系统、无线数据网络系统。这些系统都采用了OFDM和MIMOOFDM技术，突显了MIMOOFDM技术在无线通信领域的重要性。
第2章讨论数字调制技术，包括单载波调制和多载波调制。传统单载波调制技术是作为多载波OFDM调制技术的前期基础。该章将阐述一些基本的OFDM处理方法，如离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)和逆离散傅里叶变换(Inverse Discrete Fourier Transform, IDFT)、保护间隔插入、保护频带预留和频率滤波。OFDM调制信号的高峰均功率比特性也有所说明。最后，本章介绍了自适应OFDM技术，该技术正在渐渐成为一个具有良好前景的提高频谱效率和能效的解决办法。
第3章介绍高级无线技术。首先，该章介绍一些基本MIMO技术的概念及其优势。之后讨论了多址方案，即一种支持大量用户在同一个通信链路通信的机制。此外，该章还介绍了扩展频谱技术，码分多址技术就是从扩频技术中得来的。该章还给出了一些重要的常用码分多址和扩展频谱系统的扩频码。
第4章介绍了数字通信系统中必不可少的纠错编码技术，涵盖了几种主流的纠错编码和解码策略，包括分组码、卷积码和RS码。同时，对属于另一个类别的软输入软输出迭代解码策略也进行了讨论，其中软信息，如比特值的概率或对数似然比(Log Likelihood Ratio, LLR)在每次迭代中被交换和更新。属于此类的两个著名的编码方案：Turbo码和低密度奇偶校验(Low Density Parity Check, LDPC)码在高级无线通信系统中发挥重要作用。
如果对信号传播过程中的损耗没有一个全面了解，就不可能进行无线接收机的设计。第5章讨论了传播机制、衰落现象和其他在信道和收发机前端的非理想。经过无线信道后，通信信号将产生路径损耗和阴影效应，这极大地削弱了接收信号的强度。此外，信号还可能存在延迟扩展、多普勒扩散和角度扩散，这使得信号产生具有不同时延、扭曲频谱和入射角度的副本，结果导致了频率选择性、时间选择性和空间选择性。前端电子器件的非理想化在设计无线接收机时也必须考虑在内。振荡器不匹配以及发射机和接收机之间的相对运动也会导致载波频率偏移和采样时钟偏移。上下行转换路径的不匹配分支可能导致I/Q不平衡和直流偏移。具有有限线性范围的功率放大器是另一个导致振幅和相位畸变的因素。在第5章中，会详细地讨论说明上述所有细节。
同步是所有通信系统的关键问题之一（有线和无线的问题类似）。相位同步和载频同步的算法以及单输入单输出(Singleinput Singleoutput, SISO)系统中采样时钟信号和MIMOOFDM接收机是第6章的主要话题。该章首先描述了载波频率偏移、载波相位误差、采样时钟偏移、符号定时偏移和I/Q不平衡对SISO和MIMOOFDM接收信号的影响。然后，对于不同的同步误差，该章给出了几种估计算法并对性能进行了比较。最后介绍了时域和频域补偿方法，它们的优缺点同时可以帮助设计者丰富设计经验，并作出合理的设计决策。
第7章分析了SISO和MIMOOFDM接收机的信道估计问题。当进行信道估计时，接收机通常依赖于参考信号，如前导序列信号和导频信号。因此，信道估计算法可以根据可用的参考信号模型进行分类。同时，为了获得更好的估计结果信道统计和信道功率时延信息也常被使用。尽管OFDM的一个突出优势在于简单但有效的一抽头均衡，但可以进一步提高系统性能的越来越复杂的均衡技术也得到了研究和说明。我们也讨论了OFDM接收机中多抽头均衡器的设计，因为它们可以解决因移动信道或不完美同步引起的载波间干扰问题。
MIMO配置方法有望继续提高传输效率和QoS的通信性能。因此，第8章侧重于MIMO内核技术，即信号检测。我们介绍了不少MIMO检测技术，它们已经用于过去的时分复用方案。具体包括线性检测、连续干扰消除、球形解码等。具有反馈到发射机的完全或者部分信道状态的信息后，MIMO预编码技术可以将复杂的空间通道分解为平行和独立的子信道，从而减轻接收机中信号检测的设计压力。由于最大似然检测方法的正交属性，对于空时分组码这种检测方法是可行且可实现的。
第9章介绍了广泛用于OFDM系统体系结构和电路设计的方法，包括快速傅里叶变换处理器、延迟缓冲器和矩形坐标、极坐标相互转换电路。首先该章介绍了一些基于硬件实现的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)方法，其次给出了一些FFT结构。其中，流水线结构可以以采样率执行FFT，但它需要消耗更多的硬件资源。另外，基于内存的结构是区域有效的，但可能需要更高的时钟频率以及内存寻址方面的复杂控制。延迟缓冲器可以有效地实现移位寄存器或SRAM，这取决于它的长度。最后，本章还介绍了几个直角坐标到极坐标的转换电路，用于相位或幅度是复数的情况。此外，该章末尾介绍了极坐标到直角坐标的转换电路，用于产生正弦波形。
第10章介绍了高吞吐量MIMO检测的两种基本的硬件设计方法。对可以进行信道预处理或线性MIMO检测功能的QR分解模块进行了说明。首先讨论了QR分解的算法复杂度，然后解释了流式坐标旋转算法(Coordinated Rotation Digital Computer, CORDIC)结构的设计理念，这种理念结合了复数Givens和实数Givens旋转。第二个例子是软输出MIMO检测器，它支持从2×2到8×8的天线配置。我们将努力给读者展示以下映射关系，即从新近提出的修改后的基于最佳优先的快速下降(Modified bestfirst with Fast Descent, MBFFD)MIMO检测方法到电路设计理念，包括流水线四双堆(quadDEAP)体系结构和列表枚举方案。通过这两个例子，我们相信读者可以深入理解MIMO检测器的关键设计策略。
本书的最后一章给出了一个完整的MIMOOFDM基带调制解调器片上系统方案，它符合IEEE 802.16e WiMAX标准。基带调制解调器集成了同步、信道估计、MIMO检测、信道解码模块，同时媒体访问控制层硬件/固件展示了贯穿整本书的算法和电路中的应用。
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