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第1章 短距离无线通信与可靠性1

1.1 短距离无线通信2

1.1.1 有利因素2

1.1.2 短距离与中／长距离无线通信技术比较3

1.1.3 高速与低速系统比较4

1.1.4 频率监管与可用频段综述5

1.2 可靠性的定义7

1.2.1 物理层可靠性7

1.2.2 MAC层可靠性11

1.2.3 路由层可靠性11

1.3 相关无线标准概述13

1.3.1 蓝牙15

1.3.2 IEEE 802.15.5（mesh网）16

1.3.3 IEEE 802.15 TG6（体域网）19

1.3.4 IEEE 802.15 TG7（可见光通信）20

1.3.5 ISA SP100.11a（过程控制与监测）21

参考文献22

第一部分 高速系统27

第2章 高速UWB和60GHz通信27

2.1 综述和应用场景27

2.2 ECMA-368——高速UWB标准30

2.2.1 发射机结构32

2.2.2 信号模型33

2.2.3 系统参数35

2.3 ECMA-387——毫米波无线通信技术标准36

2.3.1 发射机结构38

2.3.2 信号模型43

2.3.3 系统参数45

2.4 IEEE 802.15.3c——MMW无线电标准49

2.4.1 SC-PHY50

2.4.2 HSI-PHY52

2.4.3 音频／视频PHY53

参考文献54

第3章 高速短距离无线通信系统中的信道估计57

3.1 高速系统信道模型57

3.1.1 大尺度传播的影响58

3.1.2 小尺度传播的影响59

3.1.3 离散时间模型63

3.2 信道估计算法概述64

3.2.1 信道频域响应估计的信号模型66

3.2.2 LS信道频率响应估计69

3.2.3 LMMSE信道频率响应估计70

3.2.4 ML信道频率响应估计72

3.2.5 多级信道频率响应估计74

3.2.6 复杂度比较78

3.3 信道估计误差对性能的影响79

3.3.1 平均未编码SER80

3.3.2 FER性能82

参考文献83

第4章 高速短距离无线通信系统中的自适应编码调制87

4.1 自适应编码调制88

4.2 MB-OFDM系统中的AMC89

4.3 ECMA-368中的WPAN链路结构91

4.3.1 超帧结构和DRP91

4.3.2 块确认机制91

4.4 阴影效应下的分组级UWB信道模型92

4.4.1 UWB信道中的身体遮蔽效应92

4.4.2 信道模型中的信道状态定义94

4.4.3 信道状态转移95

4.5 WPAN链路性能分析96

4.5.1 系统模型96

4.5.2 马尔科夫过程分析96

4.5.3 丢包率和吞吐量99

4.6 仿真结果100

4.7 60GHz毫米波无线电系统中的AMC102

4.7.1 ECMA-387中的AMC机制102

4.7.2 ECMA-387中的MAC协议103

4.8 结论103

参考文献104

第5章 高速通信中的MIMO技术106

5.1 MIMO系统的原理106

5.2 UWB系统中的MIMO技术108

5.2.1 信道模型108

5.2.2 空间相关性109

5.2.3 信道容量110

5.2.4 多径的作用112

5.2.5 时间反转预滤波112

5.2.6 小结115

5.3 60GHz系统中的MIMO技术115

5.3.1 MIMO信道模型116

5.3.2 空间相关性116

5.3.3 波束赋形118

5.3.4 接收机性能121

5.3.5 小结124

5.4 结论125

参考文献125

第二部分 低速系统130

第6章 ZigBee网络和低速超宽带通信130

6.1 概述和应用实例130

6.2 ZigBee132

6.2.1 ZigBee和IEEE 802.15.4的信道分配133

6.2.2 ZigBee和IEEE 802.15.4的数据传输方式134

6.2.3 干扰消除的网络信道管理138

6.3 脉冲无线电超宽带（IEEE 802.15.4a）140

6.3.1 信道分配140

6.3.2 发射机结构和信号模型142

6.3.3 框架结构和系统参数145

6.3.4 测距和位置感知146

6.4 无线个域网的低时延MAC层（IEEE 802.15.4e）148

6.4.1 EGTS148

6.4.2 LLP150

6.4.3 TSCH151

6.5 IEEE 802.15.4f（有源RFID）152

6.6 IEEE 802.15.4g（智能电网）153

参考文献154

第7章 信道估计对可靠性的影响158

7.1 引言158

7.2 存在信道估计误差的信号和信道模型159

7.2.1 信号和信道模型159

7.2.2 信道参数估计误差161

7.3 存在信道估计误差的系统可靠性163

7.3.1 SNR分析163

7.3.2 BER分析165

7.4 信道估计存在误差的情况下的系统优化169

7.4.1 导频符号的功率分配169

7.4.2 信号带宽171

7.4.3 RAKE接收机设计173

7.5 结论175

参考文献175

第8章 干扰抑制与检测179

8.1 多址干扰抑制179

8.1.1 MAI抑制接收机设计179

8.1.2 MAI抑制的编码设计196

8.2 窄带干扰（Narrowband Interference,NBI）抑制200

8.2.1 UWB和NB系统模型201

8.2.2 NBI避免202

8.2.3 NBI消除207

8.3 干扰感知209

8.4 结论212

参考文献212

第9章 WPAN动态信道分配中的Wi-Fi干扰特性222

9.1 自适应WPAN222

9.1.1 概述222

9.1.2 感知无线电网络的频谱感知223

9.2 Wi-Fi干扰下的WPAN224

9.2.1 干扰检测——WPAN的频谱感知224

9.2.2 试验台配置和场景225

9.2.3 Wi-Fi干扰模型228

9.2.4 检测窗的持续时间229

9.2.5 检测占空比231

9.3 干扰特性和性能恶化231

9.3.1 电波暗室232

9.3.2 室内1236

9.3.3 室内2241

9.3.4 不同频谱评价标准分析245

9.4 干扰环境下改善WPAN的可靠性——动态信道分配246

9.4.1 算法描述246

9.4.2 仿真结果248

9.5 结论251

致谢252

参考文献252

第10章 低速系统中的节能255

10.1 能源效率的背景255

10.2 MAC节能260

10.2.1 不对称单跳MAC261

10.2.2 对称多跳MAC267

10.3 结论272

参考文献272

第三部分 可靠性改进专题275

第11章 协作通信中的可靠性275

11.1 引言275

11.1.1 协作通信的可靠性275

11.1.2 方法概述277

11.2 采用虚拟波束赋形的协作通信278

11.2.1 基本原理279

11.2.2 网络和协议的基础组件280

11.2.3 基本网络：分析和结果282

11.2.4 路由285

11.3 采用无码率码的协作通信289

11.3.1 基本原理289

11.3.2 基础组件网络和协议291

11.3.3 基本网络：分析和结果292

11.3.4 路由299

参考文献302

第12章 协作网络中通过中继选择提高可靠性306

12.1 引言306

12.2 多中继网络中的信号传输307

12.3 中继选择的原因308

12.4 中继选择概述309

12.4.1 系统模型和数学背景310

12.4.2 中继选择策略312

12.5 有限反馈的集中式中继选择316

12.5.1 中断概率和有效速率317

12.5.2 DMT分析319

12.6 结论321

参考文献321

第13章 宽带中继架构中的基本性能限325

13.1 引言325

13.2 串行中继网络架构中的功率——带宽折中329

13.2.1 网络模型和定义329

13.2.2 功率——带宽折中特性描述333

13.2.3 小结338

13.3 并行中继网络架构中的功率——带宽折中338

13.3.1 网络模型与定义338

13.3.2 MRN功率-带宽折中的上边界342

13.3.3 采用实用LDMRB技术的MRN功率-带宽折中344

13.3.4 数值结果353

13.3.5 小结357

参考文献357

第14章 可靠MAC层和分组调度361

14.1 引言361

14.2 机会调度／多用户分集363

14.2.1 单播场景364

14.2.2 多播场景366

14.3 编码和调度369

14.3.1 单播场景369

14.3.2 多播场景372

14.4 媒体质量驱动调度376

14.5 结论378

参考文献379