多频带脉冲超宽带系统关键技术及优化方法

认知超宽带无线通信系统是一种新型的智能通信系统，它既具有超宽带技术的高保密性、高速率、低功耗等优势，又具有认知无线电技术频谱接入的灵活性，可有效地提高无线频谱的利用率，缓解无线电资源日益匮乏的压力。鉴于认知超宽带技术在诸多领域中具有广泛的应用前景，本书集合了近年来的研究成果，侧重于提高系统有效性的设计方法研究，并给出了多路多带并行传输系统的系统构架及性能分析，可供该领域相关研究人员参考。

赵冰，博士，黑龙江大学电子工程学院副教授、硕士生导师、通信工程专业实验室主任。承担通信原理、卫星通信、多媒体通信等本科课程。主持国家自然科学基金1项，黑龙江省博士后落户科研启动项目1项，参与多项重量、省级科研项目，发表SCI/EI检索论文20余篇，曾获黑龙江大学青年教师教学竞赛二等奖。研究方向为超宽带无线数字通信系统、数字信号处理。

第1章超宽带通信系统1
1.1超宽带无线通信的发展1
1.2超宽带通信基本概念及实现方式6
1.2.1超宽带通信基本概念6
1.2.2超宽带通信实现方式8
1.3超宽带通信的特点13
1.4超宽带通信的应用与监管16
1.4.1超宽带通信的应用16
1.4.2超宽带通信的监管17
参考文献17
第2章认知无线电技术20
2.1频谱资源现状20
2.2认知无线电技术研究现状22
2.3认知无线电系统概念26
2.4认知无线电基本任务与工作原理28
2.4.1基本任务28
2.4.2工作原理28
2.5认知无线电关键技术31
2.5.1频谱检测技术31
2.5.2频谱共享技术32
2.5.3频谱管理技术33
2.5.4功率控制技术34
2.6认知无线电技术的应用35
参考文献37
第3章认知超宽带系统40
3.1认知无线电要求与IR-UWB特性41
3.2认知超宽带系统的工作原理43
3.3认知超宽带结构44
3.4认知超宽带特点及应用45
参考文献48
第4章认知超宽带频谱检测技术49
4.1频谱检测技术概述49
4.2授权用户发射端检测50
4.2.1能量检测法51
4.2.2匹配滤波器检测法52
4.2.3循环平稳特征检测法53
4.3授权用户接收端检测54
4.3.1本振泄漏检测55
4.3.2干扰温度检测56
4.4协作检测57
4.5频谱检测面临的挑战59
参考文献60
第5章多窗谱估计联合奇异值变换检测技术62
5.1很好窗函数62
5.1.1窗函数的选取62
5.1.2很好窗函数特征分析64
5.2多窗谱估计检测算法67
5.2.1多窗谱估计算法概述67
5.2.2算法性能仿真70
5.3干扰温度估计71
5.3.1联合奇异值分解降噪算法71
5.3.2改进的多窗谱估计联合奇异值分解算法78
参考文献79
第6章超宽带脉冲信号波形81
6.1超宽带成形脉冲设计要求及评价指标81
6.1.1成形脉冲设计要求81
6.1.2成形脉冲评价指标81
6.2典型UWB成形脉冲83
6.2.1高斯系列脉冲83
6.2.2升余弦脉冲86
6.2.3Hermite脉冲87
6.2.4扁长椭球波函数脉冲89
6.3基于脉冲调制的TH-PPMUWB信号分析89
6.3.1TH-PPM信号波形89
6.3.2TH-PPM脉冲信号的功率谱密度分析90
6.4脉冲波形设计的影响因素92
参考文献92
第7章基于PSWF的UWB单带脉冲设计94
7.1UWB单带脉冲设计要求94
7.2扁长椭球波函数（PSWF）95
7.2.1基本概念95
7.2.2扁长椭球波函数近似算法97
7.3单带脉冲设计99
7.3.1UWB辐射掩蔽99
7.3.2典型单带脉冲波形100
7.4正交组合脉冲设计103
7.5自适应脉冲设计105
7.6UWB组合脉冲的优化算法107
7.7脉冲性能分析112
7.7.1脉冲设计算法运行时间112
7.7.2脉冲频谱利用率113
参考文献114
第8章多带自适应脉冲设计115
8.1多带脉冲设计原理115
8.2多带脉冲的正交化121
8.3自适应脉冲性能分析123
8.3.1频谱利用率123
8.3.2抗干扰性能分析125
8.3.3多用户下的系统性能分析129
参考文献134
第9章认知超宽带频谱移动管理135
9.1频谱移动性管理135
9.1.1频谱切换概述135
9.1.2频谱切换对认知设备的要求136
9.2频谱切换策略137
9.2.1即时频谱切换策略137
9.2.2频谱池切换策略141
9.3频谱切换机制142
9.3.1预留信道机制142
9.3.2请求排队机制144
9.4部分避让机制146
参考文献149
第10章多带多路并行超宽带系统150
10.1多带多路并行系统模型150
10.1.1发送端模型150
10.1.2接收端模型151
10.2子路组合脉冲153
10.3系统性能分析154
10.3.1系统有效性分析155
10.3.2系统可靠性分析157