前言

无线频谱资源是一种重要的战略性资源，是所有的无线电业务开展所必需的资源，包括频率、时隙、码字等，然而无线频谱资源又是一种有限的资源，无线通信业务的不断增长使其对无线频谱资源的需求急剧膨胀，导致无线频谱资源的日益紧张。美国联邦通信委员会（Federal Communication Commission,FCC）指出问题的根源不是频谱的真正缺乏，而是目前采用的静态频谱分配原则使频谱没有被充分利用。因此，具有高效无线通信资源利用率的新型无线通信技术成为研究的热点，其中最具有代表性的是超宽带技术与认知无线电技术。超宽带技术是一种充分利用现有频谱资源的衬底式传输技术，以重叠共享方式与现有无线通信系统共同占用频谱，但由于超宽带系统在通信过程中缺乏射频环境信息，因此易对其他通信系统产生干扰。认知无线电技术是一种智能无线通信技术，具有频谱检测和自适应参数调节能力。因此，将认知无线电技术引入超宽带系统，设计出一种新型的智能通信系统——认知超宽带无线通信系统。它既可以充分发挥超宽带技术的高保密性、高速率、低功耗等优势，又可以充分利用认知无线电技术灵活的频谱接入方式，有效地解决两种技术各自面临的困境，充分发挥各自的特点，为解决目前无线频谱资源困境提供了一个新的思路。本书围绕这一热点课题展开，并将研究重点放在脉冲信号的生成方法、降低系统切换开销的频谱移动性管理和提高传输效率的并行传输系统设计上。

本书在综合分析、整理国内外大量文献的基础上，结合作者在认知超宽带无线通信系统方面的部分研究成果，力图系统地讲解认知超宽带无线通信系统的基本概念以及认知超宽带系统的频谱检测技术、自适应脉冲设计方法、频谱移动性管理方法，并在正交脉冲的基础上对认知超宽带系统进行了改进，提高了系统的有效性。部分章节采用了Matlab软件进行仿真，并通过仿真结果验证系统性能，具有较强的可理解性，所有仿真设计均来自作者的科研项目，具有可扩展性。

全书由10章构成。第1章到第3章为认知超宽带系统的基础知识部分，分别阐述了超宽带无线通信技术基本原理、应用及其面临的挑战，认知无线电技术原理与特点及脉冲超宽带与认知无线电相结合的必要性和可行性。第4章和第5章系统地介绍了认知超宽带系统的频谱检测技术和多窗谱估计联合奇异值变换检测技术。第6章讲述了脉冲超宽带系统常用脉冲及典型脉冲超宽带系统。第7章和第8章介绍了超宽带脉冲信号设计要求、单带自适应脉冲设计方法及多带自适应脉冲设计方法。第9章介绍了认知超宽带系统的频谱移动管理方法——部分避让频谱切换机制，给出了不同相邻状态的转移概率，并归纳了部分避让机制的频谱切换流程。第10章介绍了一种具有较高有效性的改进型超宽带系统——多带多路并行传输脉冲超宽带系统，给出了系统的发射接收框架，论证了系统的可行性，推导了系统在高斯信道中的误码率，并与多带单路串行超宽带系统性能进行了对比，该方案频谱使用具有更高的灵活性和交互性，可以自适应地调整频谱结构和数据传输速率，提供高可靠性和高频谱利用率的无线传输，为促进智能网络和无线设备的发展、实现以用户为中心的无线通信世界提供可行性方案和技术储备。

希望本书能够为国内超宽带无线通信系统的研究和开发人员提供一些直接的帮助和建议，如果可以做到这一点，将会是作者最大的欣慰。

由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免有错误和不足之处，恳请读者批评指正。

赵冰

2019年1月于黑龙江大学