太赫兹无线通信 陈智 等 编 下载 mobi 免费 pdf 百度网盘 epub 2025 在线 电子书

本书系统介绍了太赫兹器件技术、太赫兹传播和信道建模方法、太赫兹通信物理层信号处理的关键技术，以及上层潜在无线电资源分配和优化方法。鉴于研究领域的广泛性，本书列举了待解决的问题、面临的主要挑战以及未来的研究方向。本书还介绍了太赫兹通信在3GPP、IEEE和ITU标准的应用，及其在物理实验测试台中的现场实验性能。本书通过介绍太赫兹通信的原理、关键技术及其在6G系统中的应用，反映了太赫兹无线通信技术的前沿进展，使读者对太赫兹无线通信的发展有整体认识。本书聚焦前沿技术，注重理论联系实际，内容丰富，既可供从事太赫兹通信技术领域研究与应用的科技人员学习参考，也可作为高等院校信息与通信工程、电子科学与技术等学科师生的参考用书。

第1章研究动机及应用001

1．1无线通信的发展历程005

1．1．11G006

1．1．22G006

1．1．33G007

1．1．44G007

1．1．55G008

1．1．66G009

1．2下一代无线通信系统愿景与需求009

1．2．16G愿景与发展规划009

1．2．2面向6G的太赫兹通信应用场景014

1．3太赫兹无线通信的优势019

1．3．1毫米波与太赫兹019

1．3．2红外线与太赫兹020

1．3．3可见光与太赫兹021

1．4本章小结022

参考文献023

第2章全球合作及标准化027

2．1国内外发展现状028

2．1．1美国028

2．1．2欧洲030

2．1．3日韩032

2．1．4中国033

2．2太赫兹通信标准化进程035

2．3本章小结038

参考文献038

第3章太赫兹无线通信信号产生041

3．1真空电子学太赫兹辐射源042

3．1．1新型慢波结构切伦科夫太赫兹辐射源042

3．1．2电子回旋谐振脉塞太赫兹辐射源048

3．1．3史密斯珀塞尔效应太赫兹辐射源049

3．2光子学太赫兹辐射源052

3．3固态半导体电子学太赫兹辐射源059

3．4太赫兹量子级联激光器062

3．5本章小结064

参考文献064

第4章太赫兹固态通信系统射频收发前端071

4．1太赫兹肖特基势垒二极管072

4．1．1太赫兹肖特基势垒二极管基本原理073

4．1．2太赫兹二极管基本特性075

4．1．3太赫兹平面肖特基二极管080

4．1．4太赫兹平面肖特基二极管建模082

4．1．5太赫兹平面肖特基二极管的改进085

4．2太赫兹混频器088

4．2．1太赫兹混合集成混频技术088

4．2．2太赫兹GaAs单片集成混频技术105

4．2．3太赫兹异质集成混频技术112

4．2．4太赫兹高次谐波混频技术120

4．3太赫兹倍频器134

4．3．1太赫兹频段二倍频技术135

4．3．2太赫兹频段三倍频技术160

4．4太赫兹分支波导定向耦合器172

4．4．1分支波导定向耦合器基本理论172

4．4．2基于模式匹配法（MMM）的新型耦合器准确建模方法178

4．4．3改进型小型化耦合器电路研究185

4．5太赫兹腔体滤波器191

4．6本章小结194

参考文献195

第5章太赫兹天线199

5．1太赫兹天线的基本类型202

5．1．1金属天线202

5．1．2介质天线203

5．1．3新材料天线204

5．2典型的太赫兹天线208

5．2．1太赫兹光导天线208

5．2．2太赫兹喇叭天线213

5．2．3太赫兹透镜天线218

5．2．4太赫兹微带天线220

5．2．5太赫兹片上天线223

5．3太赫兹天线的加工技术228

5．3．1太赫兹微机械加工技术228

5．3．2新型太赫兹工艺技术229

5．4本章小结230

参考文献230

第6章纳米微细结构超材料237

6．1纳米微细结构超材料概述239

6．2被动型超材料结构241

6．2．1具有单一功能的太赫兹波前调制超材料241

6．2．2具有复用功能的太赫兹波前调制超材料263

6．3主动型超材料结构268

6．3．1温控超材料器件269

6．3．2电控超材料器件273

6．3．3光控超材料器件278

6．4本章小结282

参考文献282

第7章太赫兹实验测试台289

7．1太赫兹分谐波混频器测试291

7．1．1太赫兹分谐波混频器变频损耗测试291

7．1．2太赫兹分谐波混频器等效噪声温度测试293

7．2太赫兹倍频器测试296

7．3太赫兹无源电路测试298

7．4太赫兹固态高速通信实验301

7．4．1220GHz高速通信实验验证系统301

7．4．2220GHz双通道高速通信实验验证系统320

7．5本章小结331

参考文献332

第8章基本传播特性335

8．1自由空间传播336

8．2太赫兹反射、散射等传播机制337

8．2．1反射、散射、绕射以及透射效应337

8．2．2太赫兹频段内的反射射线传播337

8．2．3太赫兹频段内的散射射线传播339

8．2．4太赫兹频段内的绕射射线传播340

8．3大气分子吸收及雨雾衰减342

8．3．1大气分子吸收效应342

8．3．2天气因素的影响346

8．4本章小结348

参考文献348

第9章信道建模351

9．1太赫兹信道建模概述352

9．2确定性信道建模353

9．2．1单输入单输出系统的射线追踪法354

9．2．2单输入单输出系统的时域有限差分法355

9．2．3超密集多输入多输出系统的射线追踪法356

9．3统计性信道建模358

9．3．1单输入单输出系统的统计性信道模型358

9．3．2超密集多输入多输出系统的统计性信道模型360

9．4常用的太赫兹信道模型364

9．4．1多径传播模型364

9．4．2无线片上信道模型366

9．4．3车载信道模型373

9．5本章小结378

9．5．1单输入单输出信道建模378

9．5．2超密集多输入多输出信道建模380

参考文献381

第10章信道测量387

10．1太赫兹信道测量概述388

10．2室内信道测量389

10．2．1基于矢量网络分析仪的信道测量与信道测量系统389

10．2．2基于太赫兹时域光谱仪的信道测量与信道测量系统398

10．3室外信道测量400

10．3．1基于滑动相关法的信道测量400

10．3．2基于滑动相关法的太赫兹信道测量系统401

10．4本章小结403

参考文献404

第11章信道编码、调制与波形设计407

11．1信道编码409

11．1．1信道误差模型411

11．1．2低权重信道编码414

11．2飞秒脉冲调制415

11．2．1基于飞秒脉冲的TS-OOK调制416

11．2．2单用户场景性能分析418

11．2．3多用户场景性能分析421

11．3分层调制422

11．3．1调制器、解调器结构423

11．3．2分层带宽调制星座图425

11．3．3性能分析426

11．4宽带波形设计427

11．4．1太赫兹频段中的多宽带通信427

11．4．2宽带波束设计430

11．5本章小结433

参考文献433

第12章超大规模MIMO传输435

12．1超大规模天线阵列436

12．1．1等离子体纳米天线阵列437

12．1．2超大规模MIMO通信441

12．1．3UM-MIMO通信系统445

12．2信道状态信息获取447

12．2．1传统信道估计方法448

12．2．2信道反馈方法分析452

12．3波束成形技术453

12．3．1基于UM-MIMO的联合两级波束成形454

12．3．2波束控制码本的宽带波束成形460

12．4本章小结464

参考文献464

第13章波束对准和追踪467

13．1稀疏编码468

13．1．1稀疏编码算法469

13．1．2稀疏信号处理问题470

13．1．3基于稀疏性的波束空间MIMO470

13．2波束快速对准472

13．2．1基于DoA的波束对准472

13．2．2基于PBS的BDMA波束对准478

13．3宽带波束追踪489

13．3．1基于AoSA-MUSIC-T的DoA追踪489

13．3．2先验辅助信道追踪493

13．4本章小结497

参考文献498

第14章无源智能超表面反射501

14．1IRS应用场景503

14．1．1IRS覆盖增强场景503

14．1．2IRS安全通信场景505

14．1．3IRS无人机通信场景507

14．1．4IRS边缘计算场景508

14．1．5IRS感知与定位场景510

14．1．6IRS非正交多址接入场景511

14．2IRS关键技术512

14．2．1IRS硬件设计512

14．2．2IRS信道估计514

14．3IRS容量优化516

14．3．1IRS波束成形518

14．3．2IRS资源分配519

14．3．3IRS稳健设计521

14．4IRS面临的挑战与机遇522

14．4．1IRS信道测量与建模522

14．4．2IRS测试平台搭建523

14．4．3IRS部署与组网525

14．5本章小结527

参考文献527

第15章无线网络干扰和覆盖529

15．1随机几何理论和无线网络531

15．1．1一般点过程和泊松点过程532

15．1．2泊松点过程的性质534

15．2二维空间场景干扰及覆盖536

15．2．1一般网络下干扰和覆盖的建模536

15．2．2太赫兹网络干扰和覆盖模型539

15．3三维空间场景干扰及覆盖542

15．4太赫兹网络性能参数544

15．5本章小结545

参考文献545

第16章媒体接入控制与多址接入547

16．1太赫兹MAC协议特性548

16．1．1物理层相关设计要点549

16．1．2MAC层相关设计要点553

16．1．3MAC协议决策和设计挑战557

16．2太赫兹MAC协议性能参数560

16．3多址接入技术564

16．3．1调度访问多址接入技术565

16．3．2随机访问多址接入技术571

16．4本章小结577

参考文献578

第17章定向组网技术579

17．1邻居节点发现技术580

17．1．1定向天线使用模式581

17．1．2经典的邻居节点发现技术583

17．1．3利用旁瓣信息的邻居节点发现算法584

17．1．4性能评估588

17．2多连接技术590

17．2．1多连接技术概念591

17．2．2技术要点及分析597

17．2．3多频段共存的太赫兹MAC协议603

17．3高低频协作技术608

17．3．1高低频协作的重要性608

17．3．2低频辅助的MAC协议609

17．3．3性能分析614

17．4本章小结617

参考文献618

第18章物理层安全传输619

18．1定向波束安全传输622

18．1．1太赫兹传输模型622

18．1．2问题描述624

18．1．3大规模阵列天线增强指向性624

18．1．4定向波束的安全性分析625

18．2基于距离自适应的跳频技术626

18．2．1系统模型627

18．2．2优化问题表述628

18．2．3优化问题的次很优解629

18．2．4距离自适应跳频的安全性分析632

18．3IRS辅助的物理层安全传输633

18．3．1系统模型和问题描述634

18．3．2预编码设计以及针对IRS相位的连续设计方法636

18．3．3基于交替优化思想的联合设计方法638

18．3．4仿真结果639

18．4本章小结643

参考文献643

名词索引645

陈智

电子科技大学教授、博士生导师，太赫兹技术重点实验室副主任。主要研究方向无线与移动通信、无线通信网络、通信抗干扰技术。发表SCI收录论文90余篇，撰写学术专著3部，授权国家发明专利20余项。主持和承担国家科研项目30余项。

李玲香

电子科技大学副教授、硕士生导师，国家科技创新团队核心成员。长期从事无线通信技术领域的科研与教学工作，主要研究方向包括太赫兹通信技术、通信感知一体化技术、无线安 全传输等。主持、参与多项国家、省部级科研项目。

韩充

上海交通大学副教授、博士生导师，依托区域光纤通信网和新型光纤通信系统国家重点实验室。主要研究方向为太赫兹无线通信信道建模、物理层通信技术。承担和参与6个太赫兹相关的国家、上海市级科研项目。

张波，国家优青，电子科技大学教授、博士生导师，主要研究方向为全固态太赫兹关键技术与系统。目前承担多项国家、省部级科研项目。2015年与英方学 者共同进行国家国际合作专项，突破太赫兹分谐波混频器宇航级应用的关键技术。

张雅鑫

电子科技大学教授、博士生导师，四川省杰出青年学术技术带头人、电子科技大学百人计划入选者。现任“中国电子学会太赫兹分会”秘书长、四川省太赫兹科学技术重点实验室副主任。长期从事太赫兹波段无线通信系统研制以及电子与人工微结构互作用产生和高速调控太赫兹辐射的新机制及器件的研究；主持多项国家、省部级科研项目，获国防科技进步二等奖1项。

文岐业

电子科技大学教授、博士生导师，四川省学术和技术带头人后备人选。主要从事电子材料与功能器件的研究工作。近年来致力于太赫兹波传输/调控技术和功能器件的研究，以及太赫兹通信和成像系统的开发。主持和主研多项国家、省部级科研项目。获得授权国家发明专利8件。获得教 育部自然科学1等奖等奖励6项，获电子科技大学第 一届“学术新人奖”

李少谦

电子科技大学通信抗干扰技术国家重点实验室，历任副教授、教授、博士生导师，历任副主任、主任，通信与信息工程学院院长。长期从事优选无线与移动通信技术研究。主持完成了三十余项国家科研项目。获国家技术发明奖一次，国防科技奖和部级科技进步奖六次，申请发明专利六十余项，获专利授权四十余项；在国内外学术期刊和国际国内学术会议上发表学术论文百余篇，出版专著多部，培养硕士、博士研究生百余名。

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从目前发表文献及书籍的情况来看，针对太赫兹通信的调研和介绍，非常重要却又相当匮乏。因此本书拟对太赫兹器件技术、太赫兹传播和信道建模方法、太赫兹通信物理层信号处理的关键技术，以及上层潜在无线电资源分配和优化方法进行调查和评估，同时，还将列举待解决的问题、主要的挑战以及未来的研究方向。组织结构方面，本书将对太赫兹通信的理论和实践方面进行系统介绍，涵盖内容相对系统且丰富，具有极大的参考价值。

书籍介绍

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