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第1章 概论 1

1.1 引言 1

1.2 极化的历史 1

1.3 极化信息处理概况 3

1.3.1 雷达通信中的极化信息处理 3

1.3.2 光通信中的极化信息处理 8

1.3.3 卫星通信中的极化信息处理 10

1.3.4 无线通信中的极化信息处理 12

1.4 无线通信中极化信息处理面临的主要问题 13

1.4.1 无线信道去极化效应研究 14

1.4.2 无线通信中极化信息处理关键技术研究 14

1.4.3 面向极化信息处理的实验平台搭建与性能验证 15

参考文献 16

第2章 极化基础理论 22

2.1 极化概述 22

2.1.1 电磁波基本场方程 22

2.1.2 极化概念与极化椭圆 24

2.2 电磁波的极化表征 30

2.2.1 完全极化波表征 30

2.2.2 部分极化波表征 34

2.2.3 瞬态极化波表征 38

2.2.4 随机极化波表征 40

2.2.5 电磁波极化表征方法的相互关系 44

2.3 极化基及其变换 46

2.4 极化时频分布表征 48

2.4.1 电磁波瞬态极化短时傅里叶变换 48

2.4.2 电磁波瞬态极化Wigner-Ville分布 49

2.5 任意极化状态的产生 53

2.6 极化电波的最佳接收问题 55

2.6.1 任意极化接收原理 55

2.6.2 极化匹配与失配 56

参考文献 59

第3章 无线极化信道 60

3.1 概述 60

3.2 经典MIMO信道模型 60

3.3 无线极化信道模型 62

3.3.1 极化信道物理模型 63

3.3.2 极化信道解析模型 71

3.3.3 标准化工作中的极化信道模型 76

3.4 无线信道去极化效应分析 81

3.4.1 极化相关性与极化功率不平衡 81

3.4.2 极化模式色散和极化相关损耗 85

3.5 无线极化信道未来挑战及研究方向 91

参考文献 92

第4章 无线信号极化调制与解调 95

4.1 概述 95

4.2 无线信号极化调制解调理论 96

4.2.1 极化调制原理 96

4.2.2 极化解调原理 98

4.2.3 极化调制收发信机设计 99

4.2.4 极化调制性能 101

4.3 极化和传统幅—相联合调制解调理论 105

4.3.1 联合调制原理 105

4.3.2 联合解调原理 106

4.3.3 PAPM收发信机设计 108

4.4 极化调制理论在绿色无线通信中的应用 109

4.4.1 基于极化调制理论的功放能效优化 110

4.4.2 基于联合调制理论的功放能效优化 119

4.4.3 基于联合调制理论的多载波系统功放能效优化 125

4.5 无线信号极化调制未来挑战及研究方向 132

参考文献 133

第5章 极化频谱感知 137

5.1 概述 137

5.2 极化感知模型 138

5.3 极化似然比检验 140

5.3.1 基于似然比检验的极化感知 141

5.3.2 加性高斯白噪声下的极化似然比检验 144

5.4 极化匹配滤波器 147

5.5 极化能量感知 149

5.5.1 基于能量最优加权的极化感知 150

5.5.2 基于虚拟变极化的极化能量感知 154

5.5.3 感知性能仿真分析 157

5.6 基于广义似然比检验的极化感知 162

5.6.1 ？已知，ση2未知的广义似然比检验 163

5.6.2 ση2已知，？未知的广义似然比检验 164

5.6.3 ？和ση2均未知的极化盲感知算法 166

5.6.4 感知性能仿真分析 171

5.7 基于瞬态Stokes矢量的极化感知 175

5.7.1 基于瞬态归一化Stokes矢量的极化感知 175

5.7.2 基于瞬态Stokes子矢量的极化感知 180

5.7.3 感知性能仿真分析 184

5.8 考虑PMD现象的极化感知 187

5.8.1 PMD现象及其对感知性能的影响 188

5.8.2 频域差分极化感知算法设计 191

5.8.3 极化距离方差盲感知算法设计 192

5.8.4 感知性能仿真分析 197

5.9 非理想噪声下的极化感知 199

5.9.1 非理想噪声问题 200

5.9.2 非理想噪声下的极化盲感知 201

5.9.3 基于预白化的极化感知 202

5.9.4 感知性能仿真分析 205

5.10 考虑空间到达角的极化感知 206

5.10.1 极化频谱感知中的到达角问题 207

5.10.2 W未知，？和ση2已知的广义似然比检验 210

5.10.3 ？和W未知，ση2已知的广义似然比检验 212

5.10.4 ση2，？和W未知的广义似然比检验 213

5.10.5 感知性能仿真分析 215

5.11 极化频谱感知未来挑战及研究方向 217

参考文献 218

第6章 无线极化频谱共享 223

6.1 概述 223

6.2 基于变极化的极化域频谱共享 224

6.2.1 系统及信号描述 224

6.2.2 极化域频谱共享模型 225

6.2.3 基于干扰约束的极化域频谱共享算法 228

6.2.4 基于半盲极化适配的极化域频谱共享算法 229

6.2.5 频谱效率分析 232

6.2.6 仿真分析 235

6.3 基于联合变极化和波束成形的极化-空域频谱共享 239

6.3.1 系统及信号描述 240

6.3.2 极化-空域频谱共享模型 242

6.3.3 基于联合变极化和波束成形的极化-空域频谱共享算法 245

6.3.4 理论分析 248

6.3.5 仿真分析 252

6.4 PMD现象下的极化域／极化-空域频谱共享 258

6.4.1 影响PMD现象的因素分析 258

6.4.2 PMD现象对极化频谱共享的影响分析 260

6.4.3 基于子载波分簇的极化频谱共享算法 261

6.4.4 实验和仿真分析 263

6.5 具有极化频谱共享功能的OFDM发射机原理框图设计 267

6.5.1 具有PSS功能的OFDM发射机原理框图 267

6.5.2 具有PSSS功能的OFDM发射机原理框图 268

6.5.3 具有DCPSS功能的OFDM发射机原理框图 269

6.6 极化频谱共享未来挑战及研究方向 270

参考文献 271

第7章 基于极化信息处理的无线频谱共享系统实验平台 274

7.1 平台结构设计 274

7.1.1 平台网络结构 274

7.1.2 平台节点架构 275

7.2 平台的设计与实现 278

7.2.1 物理层的设计与实现 279

7.2.2 MAC层的设计与实现 282

7.2.3 PHY-MAC接口设计与实现 287

7.3 遇到的问题及解决方法 288

7.3.1 RFX2400子板引入的相位差问题 288

7.3.2 平台发送端相位差校准问题 291

7.3.3 调制／解调方式选择问题 292

7.4 平台测试及分析 293

7.4.1 相位差校准测试及分析 294

7.4.2 任意极化状态的发送和识别测试及分析 294

7.4.3 极化域频谱共享平台的性能测试 295

参考文献 299

附录 英文缩略语 300