Millimeter Wave Technology in Wireless PAN, LAN, and MAN pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Xiao, Shao-qiu

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 172.83

装帧:HRD

isbn号码:9780849382277

丛书系列:

图书标签:

毫米波
无线PAN
无线LAN
无线MAN
无线通信
毫米波技术
5G
6G
高速无线
短距离通信
无线接入

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具体描述

Driven by the demand for high-data-rate, millimeter wave technologies with broad bandwidth are being explored in high-speed wireless communications. These technologies include gigabit wireless personal area networks (WPAN), high-speed wireless local area networks (WLAN), and high-speed wireless metropolitan area networks (WMAN). As a result of this technological push, standard organizations are actively calling for specifications of millimeter wave applications in the above wireless systems. Providing the guidance needed to help you navigate through these new technologies, "Millimeter Wave Technology in Wireless PAN, LAN, and MAN" covers the fundamental concepts, recent advances, and potential that these millimeter wave technologies will offer with respect to circuits design, system architecture, protocol development, and standardization activities.The book presents essential challenges and solutions related to topics that include millimeter wave monolithic integrated circuit (MMIC), packaging technology of millimeter wave system and circuits, and millimeter wave channel models. With numerous figures, tables and references, this text allows speedy access to the fundamental problems, key challenges, open issues, future directions, and further readings on millimeter wave technologies in relation to WPAN, WLAN, and WMAN.

毫米波技术在无线 PAN、LAN 和 MAN 中的应用（此图书简介旨在介绍无线通信领域中毫米波技术在个人局域网（PAN）、局域网（LAN）和城域网（MAN）中的应用潜力与挑战，内容不涉及具体书籍《Millimeter Wave Technology in Wireless PAN, LAN, and MAN》的具体章节或内容结构。）引言：无线通信的未来之钥——毫米波随着移动设备数量的爆炸式增长和对更高数据速率的永无止境的追求，传统的无线频谱资源正面临前所未有的拥堵。为了突破当前无线通信技术的瓶颈，业界和学术界将目光投向了尚未充分利用的高频段——毫米波（mmWave）频段，即通常指 30 GHz 至 300 GHz 范围内的电磁波。毫米波技术因其固有的宽带宽特性，被视为实现下一代（如 6G 及以后）无线通信系统，特别是高密度和超高速接入场景的关键技术。它有望为无线个人局域网（PAN）、局域网（LAN）以及城域网（MAN）带来数量级的数据速率提升和更低的延迟。第一部分：毫米波技术的物理特性与挑战毫米波技术并非没有代价。理解其独特的传播特性是成功部署的基础。大气衰减与穿透性：毫米波段的电磁波在空气中传输时，会受到氧气和水蒸气的强烈吸收，导致路径损耗（Path Loss）远高于现有 Sub-6 GHz 技术。这种高衰减特性意味着覆盖范围的显著缩减，对网络设计提出了严峻的考验。此外，毫米波对障碍物的穿透能力极差，即使是人体、墙壁或茂密的树叶也能造成严重的信号阻挡和遮蔽效应（Blockage）。波束赋形与大规模 MIMO 的核心作用：尽管路径损耗高，但毫米波频段的波长极短，使得在有限的设备尺寸内集成大量的发射和接收天线成为可能。这是实现大规模多输入多输出（Massive MIMO）和高精度波束赋形（Beamforming）技术的前提。波束赋形通过将信号能量集中到一个狭窄的方向，可以有效弥补路径损耗，实现高增益通信。然而，这同时也引入了对信道状态信息（CSI）的精确估计和快速跟踪的严格要求，特别是在移动场景中。组件集成与成本控制：毫米波系统要求射频（RF）前端的收发机、混合信号处理单元以及天线阵列必须高度集成化，以保持尺寸和功耗的合理水平。先进的半导体工艺（如 CMOS、SiGe 等）在这些高频下的性能、功耗效率以及最终的制造成本，是决定毫米波技术能否大规模商业化的核心因素。第二部分：在不同网络拓扑中的具体部署考量毫米波的特性决定了它更适合于高容量、短距离的特定应用场景，而非传统意义上的广域覆盖。无线个人局域网 (WPAN) 的超高速连接：在 PAN 层面，毫米波的应用侧重于极高吞吐量的数据传输，例如在同一房间内或近距离内的高清视频流传输、虚拟现实/增强现实（VR/AR）头戴设备与处理单元之间的数据回传，或快速设备间数据同步。这里的挑战在于如何设计低功耗、小尺寸的集成天线，并确保在用户频繁移动或手部遮挡下的连接可靠性。无线局域网 (WLAN) 的容量爆炸：在 LAN 环境中（如办公室、会议室或工厂车间），毫米波技术被视为 Wi-Fi 6E 及未来 Wi-Fi 7/802.11be 扩展的关键使能技术。它能提供数 Gbps 级别的接入速率，满足密集用户场景的需求。关键设计在于无缝切换与高密度部署。基站（接入点）的部署密度需要显著增加，并需要复杂的负载均衡和干扰管理策略，以确保相邻小区的用户体验不受影响。无线城域网 (WMAN) 的回传与接入：在 MAN 领域，毫米波的应用主要集中在无线光纤替代（Wireless Fiber Alternative）和热点区域的容量增强。利用高频段的带宽优势，可以实现极高容量的固定无线接入（FWA）链路，连接到光纤主干网的汇聚点，或者作为宏基站和小型小区的密集回传链路。在接入侧，它能为体育场馆、交通枢纽等超密集用户区域提供高容量接入层。WMAN 的部署必须兼顾视距（LoS）和非视距（nLoS）的链路保障，这要求波束管理系统具备极高的鲁棒性和快速恢复能力。第三部分：关键使能技术与未来展望要充分发挥毫米波的潜力，必须依赖一系列突破性的技术创新。高精度波束管理 (Beam Management)：由于信号极易被遮挡，毫米波系统必须能够快速探测、选择和跟踪最佳传播路径。这包括初始的波束搜索、持续的波束跟踪以及在遇到瞬间遮挡时的快速切换（如转向反射路径）。波束管理协议的效率直接决定了系统的实际吞吐量和用户体验的流畅度。先进的信道建模与理解：毫米波信道与 Sub-6 GHz 信道特性迥异，其传播路径主要由反射和衍射组成，且高度依赖于环境的几何结构。建立精确、实时的多径信道模型，特别是针对动态环境下的遮挡和绕射路径的建模，是优化波束赋形和资源分配的基础。毫米波与低频段的协同（Hybrid Beamforming）：鉴于毫米波的覆盖限制，未来的无线网络架构必然是异构和分层的。毫米波技术需要与成熟的 Sub-6 GHz 技术形成有效的协同。混合波束赋形技术结合了数字域和模拟域的波束控制，旨在以可接受的硬件复杂度和功耗，实现对毫米波高增益和低频段广覆盖的取舍与平衡。结论：毫米波技术代表了无线通信领域向更高频率、更大带宽迈进的必然趋势。尽管其固有的高路径损耗、对视距的依赖性以及组件复杂性带来了巨大的工程挑战，但通过大规模天线阵列、精确的波束赋形和创新的网络架构设计，毫米波有望在下一代 PAN、LAN 和 MAN 中扮演核心角色，提供前所未有的用户体验和网络容量。其成功部署将是一个涉及射频前端设计、先进信号处理算法、以及新型网络拓扑协同的系统性工程。