无线通信中的智能天线：IS-95和第3代CDMA应用

　　本书是第一部将智能天线知识与实测数据完美结合的专著。全书首先综述了IS-95PCS和蜂窝CDMA，然后从简单的波束形成网络到复杂的多用户空间处理系统，讨论了智能天线技术的应用，阐述了智能天线开发中的要点，分析了与CDMA相关的问题和基本设计方法。主要内容包括空-时无线信道的表征，最优空间滤波和自适应算法，以及RF定位系统。本书适于通信专业工程技术人员和在校研究生阅读。

　　JosephC.Liberti，Jr.1995年在弗吉尼亚理工大学获得博士学位后，加入了位于新泽西RebBank的贝尔通信研究所。他的研究领域包括无线电传播测量及建模，智能天线空-时自适应信号处理技术的开发，以及智能天线和其他新兴无线技术的系统级开发。他在无线电传播、智能天线和CDMA方面发表了大量论文，并在蜂窝系统监测和在多天线接收机中合并信号的信号处理技术方面拥有3项发明专利。加入贝尔通信研究所以来，Liberti博士继续其在智能天线方面的研究。他领导开发了几种高灵敏度的、基于阵列的系统，用来表征智能天线系统中的无线信道。对跳频和直扩等不同的信号类型进行了静态和动态空间无线信道的测量。这项工作还论证了智能天线在IS-95CDMA和PACS上的应用。此外他对定向和地理定位系统也进行过研究。除智能天线研究外，他还参与了利用美国无执照频段提供无线宽带数据通信和因特网接入的几个项目，并参与了基于GIS的无线规划和分析工具的开发工作。

第1章   介绍 1
1.1   无线蜂窝的概念 1
1.2   无线通信的演变 4
1.2.1   无线通信中的关键词和概念 6
1.2.2   数字蜂窝和PCS技术 8
1.2.3   CDMA无线本地环 9
1.2.4   MMDS和LMDS 10
1.2.5   第3代(3G)无线系统 10
1.3   扩频和码分多址 12
1.3.1   直接序列扩频 12
1.3.2   DS-CDMA系统中的多址干扰 16
1.3.3   CDMA中的功率控制和远近效应 19
1.3.4   跳频扩频 21
1.4   天线系统 21
1.5   无线电波传播的基本概念 23
1.6   小尺度衰落 25
1.7   大尺度路径损耗 25
1.7.1   对数距离路径损耗模型 26
1.7.2   对数正态阴影分布 27
1.8   小结 29
第2章   IS-95 PCS和蜂窝CDMA 30
2.1   蜂窝和PCS频率分配 30
2.2   IS-95 CDMA PCS系统的工作原理 31
2.3   IS-95 PCS的典型链路预算 35
2.3.1   IS-95 1 900 MHz前向链路预算 35
2.3.2   IS-95 1 900 MHz反向链路预算 36
2.4   IS-95反向业务信道传输 37
2.4.1   可变速率声码器 37
2.4.2   差错控制—帧质量标记和卷积
编码 40
2.4.3   符号重复和块交织 42
2.4.4   沃尔什函数和64元正交调制 42
2.4.5   数据突发随机化和门控 44
2.4.6   长码扩频 45
2.4.7   正交（短码）扩频 48
2.4.8   反向接入信道 49
2.4.9   反向接入—基站处信号间的相互
作用 50
2.5   IS-95前向信道信号 51
2.5.1   前向信道发射机结构 52
2.5.2   导频信道 52
2.5.3   同步信道 53
2.5.4   寻呼信道 53
2.5.5   前向业务信道 53
2.5.6   功率控制子信道 56
2.5.7   下行链路功率控制 57
2.6   IS-95的演进和cdma2000 57
2.7   小结 58
第3章   智能天线介绍：无线系统的空间
处理 59
3.1   智能天线技术的主要优点 59
3.2   智能天线技术介绍 60
3.3   向量信道冲击响应和空间特征 64
3.4   空间处理接收机 65
3.5   固定波束形成网络 66
3.6   切换波束系统 68
3.7   自适应天线系统 69
3.8   宽带智能天线 72
3.9   空间分集. 分集合并和分扇区 75
3.10   智能天线中的数字无线接收机技术
和软件无线电 77
3.11   发射波束形成 81
3.12   阵列校准 84
3.13   小结 86
第4章   智能天线技术在CDMA上的应用 87
4.1   非相干CDMA空间处理器 87
4.2   相干CDMA空间处理器和空间处理瑞
克接收机 88
4.3   多用户空间处理 92
4.4   利用智能天线动态地重分扇区 92
4.5   CDMA下行链路波束形成 93
4.6   小结 96
第5章   利用空间滤波增加CDMA系统的
覆盖距离和容量 97
5.1   CDMA的距离扩展 97
5.2   IS-95基站采用空间滤波的单小区系统 100
5.3   基站处使用空间滤波的多小区系统
的反向信道性能 104
5.4   WLL用户端的反向信道空间滤波 110
5.5   使用智能天线时的覆盖距离和容量分析
— 一种基于向量的方法 112
5.6   小结 118
第6章   空-时无线信道的特征 119
6.1   无线多径信道模型. 环境和信号参数 119
6.1.1   宏小区环境 122
6.1.2   微小区环境 124
6.1.3   角度扩展 124
6.1.4   测量信道的时变性 126
6.2   智能天线的空-时信道模型 127
6.2.1   Lee模型 127
6.2.2   Lee模型的Stapleton推广 128
6.2.3   离散均匀分布 128
6.2.4   几何单反射统计信道模型 129
6.2.5   几何单反射圆周模型—宏小区
模型 130
6.2.6   几何单反射椭圆模型—微小区
模型 131
6.2.7   高斯广义稳态非相关散射模型 132
6.2.8   高斯波达角 133
6.2.9   时变向量信道模型—Raleigh模型 133
6.2.10   两个GSM仿真模型—TU和BU
模型 134
6.2.11   TU模型 135
6.2.12   BU模型 135
6.2.13   均匀扇区分布模型 135
6.2.14   改进的Saleh-Valenzuela模型 136
6.2.15   推广的抽头延迟线法 136
6.2.16   椭圆形子域模型—Lu. Lo和Litva
模型 137
6.2.17   基于测量的信道模型 137
6.2.18   光线追踪模型 138
6.3   空间信道测量 139
6.4   空间信道模型的应用 141
6.5   小结 141
第7章   几何单反射椭圆模型 142
7.1   GBSBEM中多径分量参数的仿真 147
7.2   GBSBEM模型中波达方向的边缘分布 153
7.3   多普勒频谱和衰落包络 154
7.4   最大路径延迟tm 的选择 157
7.5   小结 158
第8章   最优空间滤波和自适应算法 159
8.1   多径对最优空间滤波的影响 161
8.1.1   平坦衰落信道 163
8.1.2   频率选择/时间弥散性信道 164
8.1.3   多径下的阵列性能 164
8.2   轻载和过载自适应阵列的性能 166
8.3   自适应算法 167
8.3.1   盲自适应算法 168
8.3.2   最小二乘恒模算法 169
8.4   CDMA中的自适应算法 172
8.4.1   多目标最小二乘恒模算法 173
8.4.2   Gram-Schmidt 正交化 174
8.4.3   相位模糊 175
8.4.4   分拣过程 175
8.5   多目标判决导向算法 177
8.6   最小二乘解扩重扩多目标阵列 178
8.6.1   LS-DRMTA的推导 178
8.6.2   LS-DRMTA的优点 183
8.7   最小二乘解扩重扩多目标恒模算法 183
8.7.1   LS-DRMTCMA的推导 185
8.7.2   LS-DRMTCMA的优点 186
8.8   小结 186
第9章   波达方向估计算法 187
9.1   DOA估计的传统法 187
9.1.1   延迟-相加法 187
9.1.2   Capon最小方差法 188
9.2   DOA估计的子空间法 190
9.2.1   MUSIC算法 190
9.2.2   MUSIC算法的改进 194
9.2.3   求根-MUSIC算法 194
9.2.4   循环MUSIC算法 195
9.2.5   ESPRIT算法 196
9.3   最大似然法 199
9.4   相干信号条件下的DOA估计 201
9.4.1   空间平滑技术 202
9.4.2   多维MUSIC 204
9.5   基于迭代最小二乘投影的CMA 204
9.6   DOA估计的综合法 205
9.7   利用特征分解检测信源数 207
9.7.1   SH. MDL和AIC准则 207
9.7.2   利用变换Gerschgorin半径进行信源
数估计 208
9.8   小结 210
第10章   RF定位系统 211
10.1   定向PL系统 212
10.2   真实距离PL系统 213
10.3   椭圆型PL系统 214
10.4   双曲型PL系统 214
10.5   双曲型PL系统和DF PL系统 216
10.6   TDOA估计法 216
10.6.1   TDOA估计的广义模型 216
10.6.2   广义互相关法 217
10.6.3   双曲型定位估计技术 219
10.6.4   双曲型PL估计法 220
10.7   定位精度的量度 222
10.7.1   MSE和Cram巖-Rao下界 222
10.7.2   圆周误差概率 223
10.7.3   几何精度因子 223
10.8   小结 224
附录A   多址干扰和高斯近似 225
附录B   Q. erf和erfc函数 233
附录C   数学用表 237
附录D   缩略语 244
参考文献 257
索引 274