前言

無線頻譜資源是一種重要的戰略性資源，是所有的無線電業務開展所必需的資源，包括頻率、時隙、碼字等，然而無線頻譜資源又是一種有限的資源，無線通信業務的不斷增長使其對無線頻譜資源的需求急劇膨脹，導致無線頻譜資源的日益緊張。美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）指出問題的根源不是頻譜的真正缺乏，而是目前采用的靜態頻譜分配原則使頻譜沒有被充分利用。因此，具有高效無線通信資源利用率的新型無線通信技術成為研究的熱點，其中最具有代表性的是超寬帶技術與認知無線電技術。超寬帶技術是一種充分利用現有頻譜資源的襯底式傳輸技術，以重疊共享方式與現有無線通信系統共同占用頻譜，但由于超寬帶系統在通信過程中缺乏射頻環境信息，因此易對其他通信系統產生干擾。認知無線電技術是一種智能無線通信技術，具有頻譜檢測和自適應參數調節能力。因此，將認知無線電技術引入超寬帶系統，設計出一種新型的智能通信系統——認知超寬帶無線通信系統。它既可以充分發揮超寬帶技術的高保密性、高速率、低功耗等優勢，又可以充分利用認知無線電技術靈活的頻譜接入方式，有效地解決兩種技術各自面臨的困境，充分發揮各自的特點，為解決目前無線頻譜資源困境提供了一個新的思路。本書圍繞這一熱點課題展開，并將研究重點放在脈沖信號的生成方法、降低系統切換開銷的頻譜移動性管理和提高傳輸效率的并行傳輸系統設計上。

本書在綜合分析、整理國內外大量文獻的基礎上，結合作者在認知超寬帶無線通信系統方面的部分研究成果，力圖系統地講解認知超寬帶無線通信系統的基本概念以及認知超寬帶系統的頻譜檢測技術、自適應脈沖設計方法、頻譜移動性管理方法，并在正交脈沖的基礎上對認知超寬帶系統進行了改進，提高了系統的有效性。部分章節采用了Matlab軟件進行仿真，并通過仿真結果驗證系統性能，具有較強的可理解性，所有仿真設計均來自作者的科研項目，具有可擴展性。

全書由10章構成。第1章到第3章為認知超寬帶系統的基礎知識部分，分別闡述了超寬帶無線通信技術基本原理、應用及其面臨的挑戰，認知無線電技術原理與特點及脈沖超寬帶與認知無線電相結合的必要性和可行性。第4章和第5章系統地介紹了認知超寬帶系統的頻譜檢測技術和多窗譜估計聯合奇異值變換檢測技術。第6章講述了脈沖超寬帶系統常用脈沖及典型脈沖超寬帶系統。第7章和第8章介紹了超寬帶脈沖信號設計要求、單帶自適應脈沖設計方法及多帶自適應脈沖設計方法。第9章介紹了認知超寬帶系統的頻譜移動管理方法——部分避讓頻譜切換機制，給出了不同相鄰狀態的轉移概率，并歸納了部分避讓機制的頻譜切換流程。第10章介紹了一種具有較高有效性的改進型超寬帶系統——多帶多路并行傳輸脈沖超寬帶系統，給出了系統的發射接收框架，論證了系統的可行性，推導了系統在高斯信道中的誤碼率，并與多帶單路串行超寬帶系統性能進行了對比，該方案頻譜使用具有更高的靈活性和交互性，可以自適應地調整頻譜結構和數據傳輸速率，提供高可靠性和高頻譜利用率的無線傳輸，為促進智能網絡和無線設備的發展、實現以用戶為中心的無線通信世界提供可行性方案和技術儲備。

希望本書能夠為國內超寬帶無線通信系統的研究和開發人員提供一些直接的幫助和建議，如果可以做到這一點，將會是作者最大的欣慰。

由于作者水平有限，加之編寫時間倉促，書中難免有錯誤和不足之處，懇請讀者批評指正。

趙冰

2019年1月于黑龍江大學