本书以近年来通信领域的若干前沿热点问题为研究对象，并借鉴和参考国内外的相关研究成果而编写。主要内容包括：软件无线电通信技术、超宽带技术、人体区域无线通信系统、机器间通信系统和量子通信系统。在编写的过程中，注意与前后相关课程“通信与网络”“现代通信网络技术”“近距离通信”“物联网技术与应用”“无线传感器网技术”“通信工程管理”在内容上的呼应和互补，保持了整套教材的自洽性。在内容安排上，兼顾通信理论的新发展和实践应用，给出了具体的通信系统实现的实例，有助于学生加深对新技术的理解。
本书适合作为普通高学院校电子信息类专业的教材，也可作为通信工程、网络工程、物联网工程等工程技术人员的参考用书。

随着电子技术、数字信号处理技术和互联网技术的飞速发展，传统通信领域正面临着冲击与革新。先进的数字信号处理方法配以高速数字处理系统可以取代传统的通信系统，且具有良好的兼容性和可扩展性。这种软件无线电技术已经在当今移动通信基站中加以应用，并成为推动通信领域发展的新的助推器。作为当前个体感知技术的热点，可穿戴设备及其相关技术发展迅猛，由此衍生出人体区域无线通信系统的概念，内容涉及链路层的物理实现方式、MAC协议和终端设计方法等。基于机器到机器通信方式的物联网通信技术，已成为通信领域新的热点，在M2M通信协议、体系架构、系统实现方面还处于发展阶段，该领域的发展近年来方兴未艾，具有广阔的应用前景。另外，高效安全的信息传输日益受到人们的重视，近年来发展起来的量子通信技术成为保障信息安全的重要技术手段，内容涉及量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，该项技术已逐步从理论走向实验，并向实用化方向发展。上述新技术共同推动着通信理论和技术向着更为广阔的领地发展。
通信理论和技术发展越来越快，新技术、新系统不断涌现。作为人才培养主战场的高等学校，有责任将该领域的新理论和技术传授给学生，本书正是在这一背景下进行编写的。本书介绍了通信工程领域的若干热点和前沿技术问题，内容包括：软件无线电通信技术、超宽带技术、人体区域无线通信系统、机器间通信系统和量子通信系统。本书在编写过程中，注意与前后相关课程在内容上的呼应和互补；在内容安排上，兼顾通信理论的新发展和实践应用，给出了具体的通信系统实现的实例。
本书是中国铁道出版社与中南大学信息科学与工程学院合作出版的电子信息大类丛书之一，从选题、编写到定稿，集合了众多学者的智慧。施荣华教授主持了本套丛书的编写工作，并指导了本书的内容安排。王国才老师负责与中国铁道出版社的联络合作事宜。
本书由雷文太、董健任主编，石金晶任副主编。具体编写分工：雷文太编写了第1、3、4章，董健编写了第2章，石金晶编写了第5章，全书由雷文太统稿。在编写过程中得到了中南大学信息科学与工程学院领导和老师们的大力支持，在此致以诚挚的谢意。
由于编者水平有限，书中疏漏与不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者
2016年7月

第1章软件无线电通信技术1

11SDR概述1

12SDR关键技术2

13SDR系统组成3

14SDR平台的架构5

141以软件为中心的SDR 架构5

142用于SDR 信号处理的硬件结构7

15SDR开发工具9

151基于可控制硬件的软件无线电平台10

152基于可编程硬件的SDR平台10

153基于通用处理器的软件无线电平台12

16SDR典型应用14

小结16

思考与练习17

参考文献17

第2章超宽带技术18

21超宽带技术概述18

211超宽带技术的产生与发展18

212超宽带技术的特点20

22超宽带通信的关键技术21

221脉冲成形技术21

222调制与多址技术23

223接收机的关键技术25

23超宽带通信的系统方案27

231单频带系统28

232多频带系统29

24超宽带技术的应用及研究方向30

241超宽带技术的应用30

242超宽带技术的研究方向32

小结33

思考与练习33

参考文献34

第3章人体区域无线通信系统36

31WBAN概述36

32WBAN物理链路实现技术37









321ZigBee37

322WLAN37

323MICS38

324蓝牙技术38

325超宽带技术38

326WBAN物理链路实现技术的对比分析39

33WBAN系统中的MAC协议40

331IEEE 80215标准41

332基于PSMA和ER的MAC协议42

333UWB242

334U-MAC和DCC-MAC43

335冲激脉冲UWB的多波段MAC44

336脉冲串44

337仅发射的MAC44

338WBAN系统中MAC协议对比分析45

34WBAN通信场景下的MAC协议的设计和模拟46

341UWB-WBAN系统实现方式46

342仿真模型47

343跨层设计50

344仿真场景和性能参数55

345仿真结果56

35基于超宽带冲激脉冲的收发端设计60

351UWB发射机设计技术60

352UWB接收机设计技术62

353UWB传感节点设计63

36基于UWB MAC协议的WBAN系统实现65

361跨层MAC协议实现65

362多传感器EGG和温度监测系统的实现67

363双波段WBAN系统的在线评估68

小结73

思考与练习73

参考文献73

第4章机器间通信系统75

41M2M通信概述75

411M2M基本概念75

412M2M通信的典型应用78

413M2M的发展81

42M2M通信体系架构和标准83

4213GPP MTC架构83

422ETSI架构84

423EXALTED系统架构85

43M2M传输模型86

4313GPP和ETSI中的M2M传输模型86

432M2M传输模型架构86

44大规模M2M网络的实用分布式编码方案87

441相关工作88

442信号模型89

443灵活的GMSJC91

444性能分析93

445性能评估98

45IEEE 802154用于M2M网络通信的有效性分析102

451信道访问方案102

452模型建立103

453数值仿真和性能分析107

小结111

思考与练习111

参考文献112

第5章量子通信系统113

51量子通信系统概述113

511量子密码通信系统113

512非最大纠缠量子通信技术114

513超纠缠量子通信技术114

514混杂纠缠量子通信技术115

515量子通信与光网络融合机理及实现115

516量子通信系统安全机制116

52量子通信基本原理及特点116

521量子通信系统模型116

522量子信道120

523量子密钥分发系统120

524量子隐形传态121

525量子密集编码123

526量子通信网络123

53量子通信协议125

531量子密钥分发125

532量子秘密共享128

533量子匿名通信129

54量子通信发展现状与展望129

小结132

思考与练习132

参考文献132

雷文太，男，副教授，工学博士，2006年于国防科技大学电子科学与工程学院获得博士学位，2009-2011年在中南大学地球科学与信息物理学院地质资源与地质工程博士后流动站工作，2010年进入中南大学信息科学与工程学院任教，近年来一直致力于射频系统集成、先进信号处理方面的研究工作。主持国家自然科学基金1项，军工项目3项，完成中国博士后科学基金项目1项，撰写了1部学术专著，翻译了1部学术专著，获得了5项国家发明专利，申请公开了3项国家发明专利，近年发表学术论文20余篇。 董健，博士，副教授，IEEE、CIE(中国电子学会)会员。中南大学信息科学与工程学院教师，意大利特伦托大学ELEDIA研究中心访问学者。研究方向包括阵列天线优化、宽带多频天线设计、MIMO通信等。近年来发表SCI、EI论文80余篇；出版教材或学术专著4部，申请或授权发明专利10余项，获教育部科技成果鉴定1项。目前承担国家自然科学基金、教育部博士点基金、湖南省科技计划项目、广东省省部产学研项目等。主讲《通信原理》、《电磁场与电磁波》、《通信信号处理》、《现代天线技术》等本科研究生课程。