本書系統(tǒng)介紹了太赫茲器件技術(shù)、太赫茲傳播和信道建模方法、太赫茲通信物理層信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)，以及上層潛在無線電資源分配和優(yōu)化方法。鑒于研究領(lǐng)域的廣泛性，本書列舉了待解決的問題、面臨的主要挑戰(zhàn)以及未來的研究方向。本書還介紹了太赫茲通信在3GPP、 IEEE 和 ITU 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，及其在物理實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)性能。本書通過介紹太赫茲通信的原理、關(guān)鍵技術(shù)及其在 6G 系統(tǒng)中的應(yīng)用，反映了太赫茲無線通信技術(shù)的前沿進(jìn)展，使讀者對(duì)太赫茲無線通信的發(fā)展有整體認(rèn)識(shí)。
本書聚焦前沿技術(shù)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容豐富，既可供從事太赫茲通信技術(shù)領(lǐng)域研究與應(yīng)用的科技人員學(xué)習(xí)參考，也可作為高等院校信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科師生的參考用書。
從目前發(fā)表文獻(xiàn)及書籍的情況來看，針對(duì)太赫茲通信的調(diào)研和介紹，非常重要卻又相當(dāng)匱乏。因此本書擬對(duì)太赫茲器件技術(shù)、太赫茲傳播和信道建模方法、太赫茲通信物理層信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)，以及上層潛在無線電資源分配和優(yōu)化方法進(jìn)行調(diào)查和評(píng)估，同時(shí)，還將列舉待解決的問題、主要的挑戰(zhàn)以及未來的研究方向。組織結(jié)構(gòu)方面，本書將對(duì)太赫茲通信的理論和實(shí)踐方面進(jìn)行系統(tǒng)介紹，涵蓋內(nèi)容相對(duì)系統(tǒng)且豐富，具有極大的參考價(jià)值。
陳智
電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，太赫茲技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主要研究方向無線與移動(dòng)通信、無線通信網(wǎng)絡(luò)、通信抗干擾技術(shù)。發(fā)表SCI收錄論文90余篇，撰寫學(xué)術(shù)專著3部，授權(quán)國家發(fā)明專利20余項(xiàng)。主持和承擔(dān)國家科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。
李玲香
電子科技大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師，國家科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)核心成員。長期從事無線通信技術(shù)領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作，主要研究方向包括太赫茲通信技術(shù)、通信感知一體化技術(shù)、無線安 全傳輸?shù)�。主持、參與多項(xiàng)國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目。
韓充
上海交通大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師，依托區(qū)域光纖通信網(wǎng)和新型光纖通信系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。主要研究方向?yàn)樘掌潫o線通信信道建模、物理層通信技術(shù)。承擔(dān)和參與6個(gè)太赫茲相關(guān)的國家、上海市級(jí)科研項(xiàng)目。
張波，國家優(yōu)青，電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槿虘B(tài)太赫茲關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)。目前承擔(dān)多項(xiàng)國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目。2015年與英方學(xué) 者共同進(jìn)行國家國際合作專項(xiàng)，突破太赫茲分諧波混頻器宇航級(jí)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
張雅鑫
電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，四川省杰出青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、電子科技大學(xué)百人計(jì)劃入選者�，F(xiàn)任中國電子學(xué)會(huì)太赫茲分會(huì)秘書長、四川省太赫茲科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。長期從事太赫茲波段無線通信系統(tǒng)研制以及電子與人工微結(jié)構(gòu)互作用產(chǎn)生和高速調(diào)控太赫茲輻射的新機(jī)制及器件的研究；主持多項(xiàng)國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，獲國防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
文岐業(yè)
電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人選。主要從事電子材料與功能器件的研究工作。近年來致力于太赫茲波傳輸 調(diào)控技術(shù)和功能器件的研究，以及太赫茲通信和成像系統(tǒng)的開發(fā)。主持和主研多項(xiàng)國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目。獲得授權(quán)國家發(fā)明專利8件。獲得教 育部自然科學(xué)1等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng)，獲電子科技大學(xué)第 一屆學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)
李少謙
電子科技大學(xué)通信抗干擾技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，歷任副教授、教授、博士生導(dǎo)師，歷任副主任、主任，通信與信息工程學(xué)院院長。長期從事先進(jìn)無線與移動(dòng)通信技術(shù)研究。主持完成了三十余項(xiàng)國家科研項(xiàng)目。獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一次，國防科技獎(jiǎng)和部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)六次，申請(qǐng)發(fā)明專利六十余項(xiàng)，獲專利授權(quán)四十余項(xiàng)；在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊和國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇，出版專著多部，培養(yǎng)碩士、博士研究生百余名。
第 1章 研究動(dòng)機(jī)及應(yīng)用001
1.1 無線通信的發(fā)展歷程 005
1.1.1 1G 006
1.1.2 2G 006
1.1.3 3G 007
1.1.4 4G 007
1.1.5 5G 008
1.1.6 6G 009
1.2 下一代無線通信系統(tǒng)愿景與需求 009
1.2.1 6G愿景與發(fā)展規(guī)劃 009
1.2.2 面向6G的太赫茲通信應(yīng)用場(chǎng)景 014
1.3 太赫茲無線通信的優(yōu)勢(shì) 019
1.3.1 毫米波與太赫茲 019
1.3.2 紅外線與太赫茲 020
1.3.3 可見光與太赫茲 021
1.4 本章小結(jié) 022
參考文獻(xiàn) 023
第 2章 全球合作及標(biāo)準(zhǔn)化 027
2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 028
2.1.1 美國 028
2.1.2 歐洲 030
2.1.3 日韓 032
2.1.4 中國 033
2.2 太赫茲通信標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 035
2.3 本章小結(jié) 038
參考文獻(xiàn) 038
第3章 太赫茲無線通信信號(hào)產(chǎn)生 041
3.1 真空電子學(xué)太赫茲輻射源 042
3.1.1 新型慢波結(jié)構(gòu)切倫科夫太赫茲輻射源 042
3.1.2 電子回旋諧振脈塞太赫茲輻射源 048
3.1.3 史密斯 珀塞爾效應(yīng)太赫茲輻射源 049
3.2 光子學(xué)太赫茲輻射源 052
3.3 固態(tài)半導(dǎo)體電子學(xué)太赫茲輻射源 059
3.4 太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器 062
3.5 本章小結(jié) 064
參考文獻(xiàn) 064
第4章 太赫茲固態(tài)通信系統(tǒng)射頻收發(fā)前端 071
4.1 太赫茲肖特基勢(shì)壘二極管 072
4.1.1 太赫茲肖特基勢(shì)壘二極管基本原理 073
4.1.2 太赫茲二極管基本特性 075
4.1.3 太赫茲平面肖特基二極管 080
4.1.4 太赫茲平面肖特基二極管建模 082
4.1.5 太赫茲平面肖特基二極管的改進(jìn) 085
4.2 太赫茲混頻器 088
4.2.1 太赫茲混合集成混頻技術(shù) 088
4.2.2 太赫茲GaAs單片集成混頻技術(shù) 105
4.2.3 太赫茲異質(zhì)集成混頻技術(shù) 112
4.2.4 太赫茲高次諧波混頻技術(shù) 120
4.3 太赫茲倍頻器 134
4.3.1 太赫茲頻段二倍頻技術(shù) 135
4.3.2 太赫茲頻段三倍頻技術(shù) 160
4.4 太赫茲分支波導(dǎo)定向耦合器 172
4.4.1 分支波導(dǎo)定向耦合器基本理論 172
4.4.2 基于模式匹配法（MMM）的新型耦合器精確建模方法 178
4.4.3 改進(jìn)型小型化耦合器電路研究 185
4.5 太赫茲腔體濾波器 191
4.6 本章小結(jié) 194
參考文獻(xiàn) 195
第5章 太赫茲天線 199
5.1 太赫茲天線的基本類型 202
5.1.1 金屬天線 202
5.1.2 介質(zhì)天線 203
5.1.3 新材料天線 204
5.2 典型的太赫茲天線 208
5.2.1 太赫茲光導(dǎo)天線 208
5.2.2 太赫茲喇叭天線 213
5.2.3 太赫茲透鏡天線 218
5.2.4 太赫茲微帶天線 220
5.2.5 太赫茲片上天線 223
5.3 太赫茲天線的加工技術(shù) 228
5.3.1 太赫茲微機(jī)械加工技術(shù) 228
5.3.2 新型太赫茲工藝技術(shù) 229
5.4 本章小結(jié) 230
參考文獻(xiàn) 230
第6章 納米微細(xì)結(jié)構(gòu)超材料 237
6.1 納米微細(xì)結(jié)構(gòu)超材料概述 239
6.2 被動(dòng)型超材料結(jié)構(gòu) 241
6.2.1 具有單一功能的太赫茲波前調(diào)制超材料 241
6.2.2 具有復(fù)用功能的太赫茲波前調(diào)制超材料 263
6.3 主動(dòng)型超材料結(jié)構(gòu) 268
6.3.1 溫控超材料器件 269
6.3.2 電控超材料器件 273
6.3.3 光控超材料器件 278
6.4 本章小結(jié) 282
參考文獻(xiàn) 282
第7章 太赫茲實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái) 289
7.1 太赫茲分諧波混頻器測(cè)試 291
7.1.1 太赫茲分諧波混頻器變頻損耗測(cè)試 291
7.1.2 太赫茲分諧波混頻器等效噪聲溫度測(cè)試 293
7.2 太赫茲倍頻器測(cè)試 296
7.3 太赫茲無源電路測(cè)試 298
7.4 太赫茲固態(tài)高速通信實(shí)驗(yàn) 301
7.4.1 220 GHz高速通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng) 301
7.4.2 220 GHz雙通道高速通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng) 320
7.5 本章小結(jié) 331
參考文獻(xiàn) 332
第8章 基本傳播特性 335
8.1 自由空間傳播 336
8.2 太赫茲反射、散射等傳播機(jī)制 337
8.2.1 反射、散射、繞射以及透射效應(yīng) 337
8.2.2 太赫茲頻段內(nèi)的反射射線傳播 337
8.2.3 太赫茲頻段內(nèi)的散射射線傳播 339
8.2.4 太赫茲頻段內(nèi)的繞射射線傳播 340
8.3 大氣分子吸收及雨霧衰減 342
8.3.1 大氣分子吸收效應(yīng) 342
8.3.2 天氣因素的影響 346
8.4 本章小結(jié) 348
參考文獻(xiàn) 348
第9章 信道建模 351
9.1 太赫茲信道建模概述 352
9.2 確定性信道建模 353
9.2.1 單輸入單輸出系統(tǒng)的射線追蹤法 354
9.2.2 單輸入單輸出系統(tǒng)的時(shí)域有限差分法 355
9.2.3 超密集多輸入多輸出系統(tǒng)的射線追蹤法 356
9.3 統(tǒng)計(jì)性信道建模 358
9.3.1 單輸入單輸出系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性信道模型 358
9.3.2 超密集多輸入多輸出系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性信道模型 360
9.4 常用的太赫茲信道模型 364
9.4.1 多徑傳播模型 364
9.4.2 無線片上信道模型 366
9.4.3 車載信道模型 373
9.5 本章小結(jié) 378
9.5.1 單輸入單輸出信道建模 378
9.5.2 超密集多輸入多輸出信道建模 380
參考文獻(xiàn) 381
第 10章 信道測(cè)量 387
10.1 太赫茲信道測(cè)量概述 388
10.2 室內(nèi)信道測(cè)量 389
10.2.1 基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信道測(cè)量與信道測(cè)量系統(tǒng) 389
10.2.2 基于太赫茲時(shí)域光譜儀的信道測(cè)量與信道測(cè)量系統(tǒng) 398
10.3 室外信道測(cè)量 400
10.3.1 基于滑動(dòng)相關(guān)法的信道測(cè)量 400
10.3.2 基于滑動(dòng)相關(guān)法的太赫茲信道測(cè)量系統(tǒng) 401
10.4 本章小結(jié) 403
參考文獻(xiàn) 404
第 11章 信道編碼、調(diào)制與波形設(shè)計(jì) 407
11.1 信道編碼 409
11.1.1 信道誤差模型 411
11.1.2 低權(quán)重信道編碼 414
11.2 飛秒脈沖調(diào)制 415
11.2.1 基于飛秒脈沖的TS-OOK調(diào)制 416
11.2.2 單用戶場(chǎng)景性能分析 418
11.2.3 多用戶場(chǎng)景性能分析 421
11.3 分層調(diào)制 422
11.3.1 調(diào)制器、解調(diào)器結(jié)構(gòu) 423
11.3.2 分層帶寬調(diào)制星座圖 425
11.3.3 性能分析 426
11.4 寬帶波形設(shè)計(jì) 427
11.4.1 太赫茲頻段中的多寬帶通信 427
11.4.2 寬帶波束設(shè)計(jì) 430
11.5 本章小結(jié) 433
參考文獻(xiàn) 433
第 12章 超大規(guī)模MIMO傳輸 435
12.1 超大規(guī)模天線陣列 436
12.1.1 等離子體納米天線陣列 437
12.1.2 超大規(guī)模MIMO通信 441
12.1.3 UM-MIMO通信系統(tǒng) 445
12.2 信道狀態(tài)信息獲取 447
12.2.1 傳統(tǒng)信道估計(jì)方法 448
12.2.2 信道反饋方法分析 452
12.3 波束成形技術(shù) 453
12.3.1 基于UM-MIMO的聯(lián)合兩級(jí)波束成形 454
12.3.2 波束控制碼本的寬帶波束成形 460
12.4 本章小結(jié) 464
參考文獻(xiàn) 464
第 13章 波束對(duì)準(zhǔn)和追蹤 467
13.1 稀疏編碼 468
13.1.1 稀疏編碼算法 469
13.1.2 稀疏信號(hào)處理問題 470
13.1.3 基于稀疏性的波束空間MIMO 470
13.2 波束快速對(duì)準(zhǔn) 472
13.2.1 基于DoA的波束對(duì)準(zhǔn) 472
13.2.2 基于PBS的BDMA波束對(duì)準(zhǔn) 478
13.3 寬帶波束追蹤 489
13.3.1 基于AoSA-MUSIC-T的DoA追蹤 489
13.3.2 先驗(yàn)輔助信道追蹤 493
13.4 本章小結(jié) 497
參考文獻(xiàn) 498
第 14章 無源智能超表面反射 501
14.1 IRS應(yīng)用場(chǎng)景 503
14.1.1 IRS覆蓋增強(qiáng)場(chǎng)景 503
14.1.2 IRS安全通信場(chǎng)景 505
14.1.3 IRS無人機(jī)通信場(chǎng)景 507
14.1.4 IRS邊緣計(jì)算場(chǎng)景 508
14.1.5 IRS感知與定位場(chǎng)景 510
14.1.6 IRS非正交多址接入場(chǎng)景 511
14.2 IRS關(guān)鍵技術(shù) 512
14.2.1 IRS硬件設(shè)計(jì) 512
14.2.2 IRS信道估計(jì) 514
14.3 IRS容量優(yōu)化 516
14.3.1 IRS波束成形 518
14.3.2 IRS資源分配 519
14.3.3 IRS穩(wěn)健設(shè)計(jì) 521
14.4 IRS面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 522
14.4.1 IRS信道測(cè)量與建模 522
14.4.2 IRS測(cè)試平臺(tái)搭建 523
14.4.3 IRS部署與組網(wǎng) 525
14.5 本章小結(jié) 527
參考文獻(xiàn) 527
第 15章 無線網(wǎng)絡(luò)干擾和覆蓋 529
15.1 隨機(jī)幾何理論和無線網(wǎng)絡(luò) 531
15.1.1 一般點(diǎn)過程和泊松點(diǎn)過程 532
15.1.2 泊松點(diǎn)過程的性質(zhì) 534
15.2 二維空間場(chǎng)景干擾及覆蓋 536
15.2.1 一般網(wǎng)絡(luò)下干擾和覆蓋的建模 536
15.2.2 太赫茲網(wǎng)絡(luò)干擾和覆蓋模型 539
15.3 三維空間場(chǎng)景干擾及覆蓋 542
15.4 太赫茲網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù) 544
15.5 本章小結(jié) 545
參考文獻(xiàn) 545
第 16章 媒體接入控制與多址接入 547
16.1 太赫茲MAC協(xié)議特性 548
16.1.1 物理層相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 549
16.1.2 MAC層相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 553
16.1.3 MAC協(xié)議決策和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) 557
16.2 太赫茲MAC協(xié)議性能參數(shù) 560
16.3 多址接入技術(shù) 564
16.3.1 調(diào)度訪問多址接入技術(shù) 565
16.3.2 隨機(jī)訪問多址接入技術(shù) 571
16.4 本章小結(jié) 577
參考文獻(xiàn) 578
第 17章 定向組網(wǎng)技術(shù) 579
17.1 鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)技術(shù) 580
17.1.1 定向天線使用模式 581
17.1.2 經(jīng)典的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)技術(shù) 583
17.1.3 利用旁瓣信息的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)算法 584
17.1.4 性能評(píng)估 588
17.2 多連接技術(shù) 590
17.2.1 多連接技術(shù)概念 591
17.2.2 技術(shù)要點(diǎn)及分析 597
17.2.3 多頻段共存的太赫茲MAC協(xié)議 603
17.3 高低頻協(xié)作技術(shù) 608
17.3.1 高低頻協(xié)作的重要性 608
17.3.2 低頻輔助的MAC協(xié)議 609
17.3.3 性能分析 614
17.4 本章小結(jié) 617
參考文獻(xiàn) 618
第 18章 物理層安全傳輸 619
18.1 定向波束安全傳輸 622
18.1.1 太赫茲傳輸模型 622
18.1.2 問題描述 624
18.1.3 大規(guī)模陣列天線增強(qiáng)指向性 624
18.1.4 定向波束的安全性分析 625
18.2 基于距離自適應(yīng)的跳頻技術(shù) 626
18.2.1 系統(tǒng)模型 627
18.2.2 優(yōu)化問題表述 628
18.2.3 優(yōu)化問題的次最優(yōu)解 629
18.2.4 距離自適應(yīng)跳頻的安全性分析 632
18.3 IRS輔助的物理層安全傳輸 633
18.3.1 系統(tǒng)模型和問題描述 634
18.3.2 預(yù)編碼設(shè)計(jì)以及針對(duì)IRS相位的連續(xù)設(shè)計(jì)方法 636
18.3.3 基于交替優(yōu)化思想的聯(lián)合設(shè)計(jì)方法 638
18.3.4 仿真結(jié)果 639
18.4 本章小結(jié) 643
參考文獻(xiàn) 643
名詞索引 645
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