物联网无线信道与电波传播理论

鲜明的专业特色：以物联网领域的天线、无线传播特性和信道建模方法为主题。 原创的研究成果：提出了以“广义奇偶模理论”为数理基础的单腔多模谐振物联网天线设计方法，充分揭示人体效应对短距离无线传播特性的影响规律，属于作者团队的原创性研究成果。

全书内容涵盖了物联网环境中的天线、电波传播以及无线信道关键技术，包括物联网天线理论与技术、物联网无线传播环境衰落信道模型、物联网室内无线体域网传播环境信道模型、物联网智慧办公场景多进多出（MIMO）信道模型、物联网室内环境无线衰落信道仿真与测量系统和物联网边缘无线环境电磁兼容技术与方法。 本书主要面向无线通信、天线与传播等领域的科研人员，可用作普通高等院校无线通信、电子信息类相关专业博士和硕士研究生的参考书，还可用作有关行业工程技术研发人员的参考书。

朱洪波 南京邮电大学教授、博士生导师，中国（无锡）物联网研究院院长、南京邮电大学原副校长、物联网研究院院长，江苏省“泛在无线通信与物联网”科技创新团队带头人，主要研究方向为物联网、移动通信网络等。

第1章 绪论 1 1.1 物联网发展的背景与意义 1 1.1.1 物联网实现万物按需互联 1 1.1.2 物联网推动智能化生产 3 1.1.3 物联网开启智能生产和智慧生活时代 4 1.2 物联网边缘无线环境及其主要特征 6 1.3 物联网边缘无线环境无线传输研究现状分析 9 1.3.1 物联网边缘无线环境无线传输特性 9 1.3.2 物联网边缘无线环境无线传输国内外研究现状 12 1.4 物联网边缘无线环境无线传输关键技术 20 1.4.1 天线技术 20 1.4.2 衰落信道建模 21 1.4.3 体域网信道建模 21 1.4.4 多天线衰落信道建模 21 1.4.5 无线衰落信道仿真与测量仪器 22 1.4.6 电磁兼容与抗干扰技术 23 参考文献 23 第2章 物联网天线理论与技术 27 2.1 物联网天线的分类 27 2.1.1 射频识别天线 29 2.1.2 可穿戴/可植入天线 31 2.1.3 多物理量传感天线 33 2.1.4 能量收集天线 35 2.1.5 片上封装天线 36 2.1.6 本节小结 39 2.2 面向物联网应用的多模谐振子理论及模式综合设计方法 39 2.3 高增益物联网天线的多模谐振设计方法 42 2.4 宽波束物联网天线的多模谐振设计方法 44 2.5 多通道物联网无线信道测量天线的多模谐振设计方法 46 2.6 圆极化物联网天线的多模谐振设计方法 48 2.7 物联网小基站天线的多模谐振设计方法 50 2.8 小型物联网终端天线的多模谐振设计方法 54 2.9 车载物联网天线的多模谐振设计方法 59 2.10 本章小结 63 参考文献 66 第3章 物联网无线传播环境衰落信道模型 77 3.1 智慧办公场景路径损耗模型 77 3.1.1 智慧办公场景无线通信路径损耗建模的特点 77 3.1.2 人员密度相关的室内路径损耗模型 78 3.1.3 室内路径损耗特性测试方法 82 3.2 智慧办公场景功率时延谱特性 84 3.2.1 智慧办公场景功率时延谱建模特点 84 3.2.2 基于离散抽头延迟线的功率时延谱模型 84 3.2.3 模型参数提取和模型验证 89 3.2.4 功率延迟特性测试方法 94 3.3 室内楼梯环境路径损耗模型 96 3.3.1 室内楼梯环境路径损耗建模的特点 96 3.3.2 接收天线高度相关的路径损耗模型 97 3.3.3 模型参数提取 101 3.3.4 模型分析与验证 101 3.3.5 室内楼梯环境路径损耗特性测试方法 104 3.4 室内楼梯环境均方根时延扩展衰落模型 105 3.4.1 室内楼梯环境均方根时延扩展建模的特点 105 3.4.2 相关性分析及RMS时延扩展与路径损耗经验关系 106 3.4.3 接收天线高度相关的RMS时延扩展模型 111 3.4.4 仿真算法与模型验证 114 3.5 本章小结 116 参考文献 116 第4章 物联网室内无线体域网传播环境信道模型 119 4.1 物联网室内无线体域网传播环境中自回归信道冲激响应模型 119 4.1.1 物联网室内无线体域网传播环境信道建模的特点 119 4.1.2 体域无线信道测量场景与测量方案 120 4.1.3 体域无线信道的自回归模型 123 4.1.4 仿真信道生成算法与模型验证 132 4.2 物联网室内无线体域网传播环境遮挡 身高双因子路径损耗模型 135 4.2.1 复杂体域环境信道建模特点 135 4.2.2 测量设置和方案 135 4.2.3 双因子路径损耗模型建立和验证 138 4.3 物联网室内无线体域网传播环境分集信道模型 144 4.3.1 体域分集信道建模特点 144 4.3.2 测量方案 145 4.3.3 分集信道模型建立 147 4.4 本章小结 152 参考文献 153 第5章 物联网智慧办公场景MIMO信道模型 156 5.1 智慧办公场景MIMO信道模型 156 5.1.1 物联网边缘无线环境MIMO信道建模的特点 156 5.1.2 MIMO信道矩阵模型 157 5.1.3 模型参数提取 158 5.1.4 模型参数含义 159 5.1.5 MIMO信道矩阵模型的实测验证 160 5.2 不同天线数的大规模MIMO信道传播特性分析 163 5.2.1 物联网边缘无线环境大规模MIMO信道建模的特点 163 5.2.2 大规模MIMO信道测试平台 163 5.2.3 模型参数提取 165 5.2.4 信道容量性能分析和模型验证 168 5.3 包含用户手持效应因子的智慧办公场景MIMO信道模型 171 5.3.1 智慧办公场景MIMO信道建模的特点 171 5.3.2 手持效应因子 172 5.3.3 模型参数提取 173 5.3.4 模型生成算法 176 5.3.5 模型验证 177 5.4 本章小结 180 参考文献 180 第6章 物联网室内环境无线衰落信道仿真与测量系统 182 6.1 物联网无线衰落信道仿真器架构 182 6.2 短距离物联网边缘无线环境无线衰落信道仿真器 185 6.3 智慧医疗环境离体分集信道仿真系统 192 6.3.1 GUI设计及运行机理 192 6.3.2 数值仿真结果统计 194 6.4 智慧办公场景多天线信道测量和仿真一体化系统 194 6.5 物联网边缘无线环境无线多通道同步信道测量仪器 196 6.5.1 多通道同步信道测量仪器组成原理 197 6.5.2 测试与应用 199 6.6 本章小结 204 参考文献 204 第7章 物联网边缘无线环境电磁兼容技术与方法 206 7.1 物联网边缘无线环境电磁兼容原理与方法 206 7.1.1 无线电频谱资源 206 7.1.2 电磁兼容的基本概念 209 7.1.3 电磁兼容基本原理与方法 211 7.1.4 频谱资源兼容性规划与设计 213 7.2 物联网边缘无线环境干扰分析 215 7.2.1 物联网边缘无线环境干扰信号的理论模型 215 7.2.2 物联网边缘无线环境干扰性能分析 219 7.2.3 本节小结 222 7.3 硬件实现的频域抗干扰方法——陷波宽带天线 222 7.3.1 “内嵌集成”法——将窄带反谐振结构集成于辐射单元内部 223 7.3.2 “馈线/枝节嵌入”法——将窄带反谐振结构内嵌于馈线或 调谐枝节上 224 7.3.3 “分形结构”法——采用分形结构的辐射单元或馈电结构 225 7.3.4 “电调捷变”法——增加可调元件改变陷波频率 226 7.3.5 本节小结 227 7.4 硬件实现的空域抗干扰方法—— 零向频扫天线 228 7.4.1 扇形零向频扫天线的模式综合设计 228 7.4.2 零向频扫天线的优化设计 236 7.4.3 零向频扫天线的性能分析 239 7.4.4 本节小结 243 7.5 软件实现的抗干扰方法——干扰协调 243 7.5.1 基于盲信源分离的接入策略分析 244 7.5.2 异构网络中面向能效的基站协作策略 248 7.5.3 基于接收机设计的窄带干扰抑制方法 254 7.5.4 本节小结 259 7.6 基于干扰模型的物联网多终端频谱兼容接入技术 259 7.6.1 面向机器类服务需求的无线频谱兼容空口技术 260 7.6.2 稀疏码分多址调制扩频原理 261 7.6.3 稀疏码分多址系统的干扰模型 270 7.6.4 本节小结 279 7.7 本章小结 279 参考文献 279