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第1章　移动通信系统及智能天线 1

1.1　移动通信系统的发展与基本原理 1

1.2　移动通信系统中的天线技术 2

1.2.1　天线基础知识 2

1.2.2　蜂窝移动通信系统的基站天线、直放站天线与室内天线 4

1.2.3　电波传播的几个基本概念 6

1.2.4　移动通信中的天线技术 8

1.3 CDMA蜂窝移动通信 11

1.3.1 CDMA的发展背景 11

1.3.2 CDMA的基本概念 11

1.3.3 CDMA蜂窝移动通信网的特点 12

1.3.4　CDMA移动通信系统的关键技术 13

1.3.5 第三代移动通信系统（3G）的发展历史 15

1.3.6　第三代移动通信系统的无线接口标准 15

1.3.7　第三代移动通信系统的演进策略 16

1.3.8　第三代移动通信系统的网络结构 18

1.4　智能天线的研究现状 19

1.5　智能天线的工作方式 20

第2章　地面无线通信系统的电波传播和信道模型 22

2.1　电波传播基础 22

2.1.1 自由空间的传播模型 23

2.1.2　反射 24

2.1.3　绕射 26

2.2　衰落信道 27

2.2.1 阴影衰落 27

2.1.4　散射 27

2.2.2　选择性衰落 28

2.3　智能天线的空间信道模型 31

2.3.1 智能天线的阵列信号处理 31

2.3.2　向量信道的冲激响应 32

2.3.3　空间信道模型 33

2.4　室内信道模型 39

2.4.1　室内环境的传播损耗 39

2.4.2　室内无线信道的建模 40

第3章　基站及终端天线技术 42

3.1　天线基本参数 42

3.1.1 方向图 42

3.1.2　方向性系数、效率和增益 44

3.1.3　有效长度、极化特性和频带宽度 50

3.1.4　有效面积和有效长度 52

3.1.5　天线输入阻抗 52

3.1.6　等效各向均匀辐射功率 53

3.2　基站常用天线 54

3.2.1　对称振子 54

3.2.2　天线阵列——线性阵列 57

3.2.3 天线阵列——圆环阵列 62

3.3　基站天线倾斜 63

3.3.1 系统容量与基站天线倾斜的关系 64

3.3.2 多区基站天线倾斜方案及容量分析 67

3.4　终端常用天线 71

3.4.1　单鞭天线 71

3.4.2　螺旋天线 73

3.4.4　微带贴片天线 75

3.4.3　倒F天线 75

3.4.5　介质天线 83

3.4.6　终端中的天线阵列 86

3.5　多天线间的耦合 89

3.5.1　天线间耦合的表征 89

3.5.2　天线间耦合及遮挡的影响分析 90

3.5.3　天线和散射体间的耦合 94

第4章　阵列方向图综合技术 95

4.1　天线方向图基础知识 95

4.1.1 阵列天线方向图基础 95

4.1.2　天线电参数 99

4.1.3　阵列天线自由度 100

4.2.1 Dolph-Chebyshev方向图综合 101

4.2　方向图综合的解析方法 101

4.2.2 Taylor单参数方向图综合法 102

4.3　方向图综合的半解析半数值方法 103

4.4　方向图综合的数值方法 111

4.4.1　线阵赋形方向图的相位加权 111

4.4.2　基于递归最小二乘算法的方向图综合新方法 113

4.4.3　方向图综合的自适应迭代算法 115

4.4.4　具有指定零陷宽度的线性阵列天线方向图综合方法 128

4.5　智能计算在方向图综合中的应用 131

4.5.1 遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用 131

4.5.2　粒子群优化算法在阵列天线方向图综合中的应用 142

第5章　数字波束形成技术 150

5.1　数字波束形成原理 150

5.1.1　概述 150

5.1.2 系统结构和信号模型 151

5.2　最佳滤波 155

5.2.1 MMSE准则 155

5.2.2 Max-SINR准则 157

5.2.3 MV准则 158

5.3　自适应波束形成算法 159

5.3.1　概述 159

5.3.2　非盲波束形成算法 160

5.3.3　盲波束形成算法 169

5.3.4 多用户波束形成 179

5.3.5　波束空间波束形成 186

5.3.6　宽带自适应天线阵 190

5.4　阵列校正 193

5.4.1　校正的概念和作用 193

5.4.2　校正算法 194

第6章　波达方向估计 202

6.1　概述 202

6.2　DOA算法的预备知识 203

6.2.1　阵列输入矢量 203

6.2.2　输入矢量的相关矩阵 205

6.3　DOA估计的传统方法 206

6.3.1　延迟-相加法 207

6.3.2 Capon最小方差法 207

6.4 MUSIC算法 208

6.4.1 MUSIC算法的基本原理 209

6.4.2 MUSIC算法的渐进性能分析 211

6.4.3 MUSIC估计算法的最小方差下限 213

6.4.4　求根MUSIC算法 216

6.4.5　循环MUSIC算法 217

6.4.6　波束空间MUSIC算法 218

6.4.7　提高计算速度的方法 219

6.4.8 Smart MUSIC算法 220

6.5 ESPRIT算法 221

6.5.1 基本ESPRIT算法的工作原理 221

6.5.2 酉ESPRIT算法 223

6.6　快速子空间分解算法 226

6.6.1　算法基本原理 226

6.6.2　适用于快速子空间分解算法的信号源数目估计 228

6.7　相干信号的DOA估计 229

6.7.1 空间平滑处理技术 229

6.8.1 高阶矩与高阶累积量的定义 230

6.8　基于高阶累积量的DOA估计算法 230

6.7.2 多维MUSIC算法 230

6.8.2 基于四阶累积量ESPRIT的DOA估计算法 232

6.9　DOA估计的最大似然方法 234

6.9.1　基本算法 234

6.9.2　非均匀噪声DOA估计的最大似然估计算法 235

6.10　其他DOA算法简介 238

6.10.1 基于迭代最小二乘投影CMA的DOA估计算法 238

6.10.2　不需要进行矩阵本征值分解的方法 239

6.11　利用特征分解检测信源数 239

6.11.1 SH、MDL、AIC准则 239

6.11.2　利用Gerschgorin半径进行信源数目估计 240

7.1.1 多天线系统的基本概念 243

7.1　MIMO系统概述 243

第7章　多天线技术 243

7.1.2 MIMO信道的一般描述 245

7.2 MIMO系统的容量 248

7.2.1　容量概述 248

7.2.2　确定性信道的容量 249

7.2.3　随机MIMO信道的容量 252

7.3　MIMO的编码技术 253

7.3.1 空时编码及编码准则 253

7.3.2　空时格形码 256

7.3.3　空时分组码 257

7.3.4　分层空时结构 261

7.3.5　其他的空时编码 262

7.4.1 ML接收机 263

7.4 MIMO系统的接收机算法 263

7.4.2 线性接收机 264

7.4.3 QR分解算法 265

7.4.4　连续干扰对消 267

7.4.5 小结 269

第8章　RF定位技术 270

8.1　概述 270

8.2　定向PL系统 271

8.3　定距PL系统 273

8.3.1 真实距离PL系统 273

8.3.2 椭圆型PL系统 275

8.3.3 双曲型PL系统 276

8.4　TDOA估计方法 276

8.4.2　TDOA估计的广义模型 277

8.4.1　波达时延估计 277

8.4.3　双曲型PL估计方法 278

8.4.4　无约束非线性最小二乘算法 279

8.4.5　约束非线性最小均方算法 280

8.5　双曲型定位技术的定位精度 281

8.5.1 MSE和CRB下界 281

8.5.2　圆周概率误差 282

8.5.3　几何精度因子 282

8.6　小结 283

第9章　智能天线的硬件实现 284

9.1　多波束智能天线系统的硬件构架 284

9.1.1 固定多波束天线系统 285

9.1.2　波束切换型智能天线 288

9.1.3 多波束形成网络 289

9.2 自适应智能天线系统的硬件构架 291

9.2.1　概述 291

9.2.2 自适应智能天线的硬件实现 292

9.3　基于软件无线电的智能天线 299

9.3.1 智能天线与软件无线电 299

9.3.2　利用软件无线电的智能天线技术 300

9.3.3　基于软件无线电的智能天线系统构架——单个天线和固定多波束天线 301

9.3.4　基于软件无线电的智能天线系统构架——切换型多波束天线 303

9.3.5　基于软件无线电的智能天线系统构架——扫描波束的阵列天线 308

9.3.6　基于软件无线电的智能天线系统构架——其他方案 310

9.4　终端智能天线的实现 313

9.4.1　手持移动终端的智能天线 313

9.4.2 自适应双天线阵列在手机中的应用 314

9.4.3　用于WCDMA的手机智能天线 316

9.5　射频前端和阵列天线的一体化设计 317

9.5.1　射频前端和阵列天线的一体化设计要考虑的问题 317

9.5.2　公共微波射频链路 318

9.6　小结 319

第10章　智能天线系统介绍 320

10.1　美国Metawave公司的智能天线技术 320

10.1.1 SpotLight？ GSM波束切换智能天线系统 321

10.1.2 SpotLight？ 2200智能天线 324

10.2 美国ArrayCom公司的IntelliCell智能天线技术 326

10.2.1 IntelliCell原理 326

10.2.2 IntelliCell技术的优点 328

10.2.3 IntelliCell技术的应用 328

10.3　欧洲TSUNAMI智能天线项目 329

10.4　日本移动通信DBF实验系统 330

10.5　韩国KMW公司的动态多波束天线技术 331

10.5.1 系统简介 331

10.5.2　动态多波束系统结构 332

10.5.3　动态多波束系统应用 333

10.6　中国大唐在智能天线技术方面的研究 335

10.7　其他智能天线技术 336

10.7.1 罗顿科技室内智能天线系统 336

10.7.2 自我调节的天线 337

10.8　智能天线实验平台 338

10.8.1　智能天线实验平台的研究 338

10.8.2　一个实用的智能天线实验平台方案 339

附录 344

参考文献 350