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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