OFDM移动通信技术原理与应用

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OFDM移动通信技术原理与应用
《OFDM移动通信技术原理与应用》
本书介绍正交频分复用（OFDM）技术的原理及其在无线通信领域内的应用。全书共分10章。第1章简要介绍无线通信系统的发展历程以及无线衰落信道的基本特性；第2章介绍OFDM技术的基本原理与特性；第3章叙述了OFDM技术内峰值平均功率比的问题，并且讨论若乾抑制过高峰均比的方法；第4章详细介绍OFDM技术内非常关键的同步问题；第5章介绍OFDM技术内的信道估计；第6章针对动态功率、比特分配在 OFDM系统内的灵活应用进行讨论；第7章介绍各种编码在OFDM技术内的应用，并且讨论最新的编码方法；第8章分析多种不同的多址方案与OFDM技术的结合；第9章详细介绍OFDM在多个领域内的应用，其中包括DAB、DVB、WLAN和ADSL等；最后第10章简单介绍未来移动通信系统（NextG）的关键概念，以及适于传输高速数据流的 MIMO OFDM系统。 本书可作为通信工程技术人员和通信专业的本科生、研究生的参考书。

第1章　引言　1
1.1　移动通信概述　1
1.1.1　移动通信发展历史　1
1.1.2　双工复用模式和多址接入方法　3
1.1.3　第三代移动通信系统　5
1.1.4　当前无线接入系统发展状况　8
1.1.5　当前宽带接入系统　8
1.2　无线衰落信道的传播特征　10
1.2.1　无线信道的大尺度衰落　11
1.2.2　阴影衰落　12
1.2.3　无线信道的多径衰落　12
1.2.4　无线信道的时变性以及多普勒频移　13
1.3　单载波与多载波通信系统　15
1.3.1　单载波传输系统　15
1.3.2　多载波传输系统　15
1.3.3　OFDM系统的主要优缺点　16
1.4　OFDM系统发展历史　18
1.4.1　历史　18
1.4.2　现状　18
1.5　本书的主要安排　19
参考文献　21

第2章　正交频分复用系统的基本原理　23
2.1　数字通信基本原理简介　23
2.1.1　数字通信系统基带传输模型　24
2.1.2　无符号间乾扰的基带传输特性　25
2.1.3　多进制数字调制方法　26
2.1.4　最佳接收机设计　28
2.2　OFDM系统的基本模型　30
2.3　快速傅里叶变换在OFDM系统中的应用　33
2.3.1　DFT实现方法　33
2.3.2　傅里叶变换的过采样　34
2.4　保护间隔和循环前缀　36
2.5　带外功率辐射以及加窗技术　41
2.6　OFDM参数选择实例　44
2.7　OFDM与单载波系统实现复杂度的比较　45
2.8　小结　46
参考文献　47

第3章　OFDM系统中的峰值平均功率比　48
3.1　OFDM系统中的峰值平均功率比及其分布　48
3.1.1　峰值平均功率比的定义　48
3.1.2　放大器的非线性对OFDM系统峰值平均功率比的影响　49
3.1.3　OFDM系统内峰值平均功率比的分布　50
3.2　利用信号预畸变技术减小OFDM系统内的峰均比　52
3.2.1　限幅方法　52
3.2.2　压缩扩展变换(C变换)　53
3.3　编码方法　55
3.3.1　编码原理的说明　56
3.3.2　编码和译码　59
3.4　非畸变减小PAR的方法　62
3.4.1　最小PAR门限值的理论极限　62
3.4.2　选择性映射(SLM)减小PAR　63
3.4.3　部分传输序列(PTS)减小OFDM系统内的峰均比　65
3.4.4　PTS与SLM方法比较　75
3.5　离散与连续信号PAR性能的差异　77
3.5.1　连续信号和离散信号的峰均比　77
3.5.2　连续信号峰均比的上界　78
3.5.3　BPSK调制特例条件下连续信号的峰均比求解　78
3.5.4　连续信号和过采样离散信号的结果分析　80
3.6　小结　80
参考文献　81

第4章　正交频分复用系统的同步问题分析　83
4.1　同步简介　83
4.1.1　一般数字通信系统中的同步　83
4.1.2　OFDM系统中的同步要求　84
4.2　载波频率偏差对OFDM系统的影响　84
4.2.1　载波频率偏差对OFDM的影响　84
4.2.2　载波频率偏差造成的信噪比损耗　90
4.2.3　乾扰自消除降低载波频率偏差的影响　91
4.3　符号定时偏差对OFDM系统的影响　95
4.4　样值定时偏差对OFDM系统的影响　97
4.4.1　OFDM系统中的采样　97
4.4.2　采样偏差分析　98
4.4.3　样值偏差造成的信噪比损耗　99
4.5　利用导频实现载波同步的方法　100
4.5.1　跟踪阶段　101
4.5.2　捕获阶段　101
4.5.3　性能分析　102
4.6　最大似然方法联合实现符号定时同步和载波同步的方法　104
4.6.1　系统模型　104
4.6.2　ML估计　105
4.6.3　脉冲成型ML估计　110
4.6.4　M个连续符号的ML估计　112
4.6.5　性能比较　114
4.7　小结　115
参考文献　116

第5章　调制解调与信道估计　118
5.1　非差分调制与相乾检测　118
5.1.1　非差分调制　118
5.1.2　相乾检测　118
5.2　差分调制与差分检测　119
5.2.1　差分调制　119
5.2.2　差分检测　121
5.2.3　准相乾检测　123
5.3　OFDM系统内的信道估计　123
5.3.1　二维信道估计　123
5.3.2　二维维纳滤波器理论　125
5.3.3　级连的一维信道估计　126
5.3.4　二维滤波器的设计　127
5.3.5　判决引导信道估计　132
5.3.6　性能分析　133
5.4　小结　140
参考文献　141

第6章　动态子载波、比特和功率分配算法　143
6.1　AWGN信道中实现信道容量最大化的注水功率分布　143
6.2　传输速率最大化的高效功率分配算法　144
6.2.1　系统模型　144
6.2.2　最佳功率分配方案　145

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