移動衰落信道

前言

　　2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領導同志邀請各高校十幾位通信領域方面的老師，商量引進國外教材問題。與會同志對出版社提出的計劃十分贊同，大家認為，這對我國通信事業(yè)、特別是對高等院校通信學科的教學工作會很有好處?！　〗滩慕ㄔO是高校教學建設的主要內容之一。編寫、出版一本好的教材，意味著開設了一門好的課程，甚至可能預示著一個嶄新學科的誕生。20世紀40年代M11r林肯實驗室出版的一套28本雷達叢書，對近代電子學科、特別是對雷達技術的推動作用，就是一個很好的例子。　　我國領導部門對教材建設一直非常重視。20世紀80年代，在原教委教材編審委員會的領導下，匯集了高等院校幾百位富有教學經驗的專家，編寫、出版了一大批教材；很多院校還根據學校的特點和需要，陸續(xù)編寫了大量的講義和參考書。這些教材對高校的教學工作發(fā)揮了極好的作用。近年來，隨著教學改革不斷深入和科學技術的飛速進步，有的教材內容已比較陳舊、落后，難以適應教學的要求，特別是在電子學和通信技術發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應這種情況，更是一個必須認真考慮的問題。解決這個問題，除了依靠高校的老師和專家撰寫新的符合要求的教科書外，引進和出版一些國外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進一批英文原版教材，是會有好處的。　　一年多來，電子工業(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個“國外電子與通信教材系列”項目組，選派了富有經驗的業(yè)務骨干負責有關工作，收集了230余種通信教材和參考書的詳細資料，調來了100余種原版教材樣書，依靠由20余位專家組成的出版委員會，從中精選了40多種，內容豐富，覆蓋了電路理論與應用、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學用書，也可作為有關專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語直接授課。希望這些教材的引進和出版對高校通信教學和教材改革能起一定作用?！　≡谶@里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認真負責、嚴謹細致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現(xiàn)了中國教育工作者和出版工作者的良好美德?！　‰S著我國經濟建設的發(fā)展和科學技術的不斷進步，對高校教學工作會不斷提出新的要求和希望。我想，無論如何，要做好引進國外教材的工作，一定要聯(lián)系我國的實際。教材和學術專著不同，既要注意科學性、學術性，也要重視可讀性，要深入淺出，便于讀者自學；引進的教材要適應高校教學改革的需要，針對目前一些教材內容較為陳舊的問題，有目的地引進一些先進的和正在發(fā)展中的交叉學科的參考書；要與國內出版的教材相配套，安排好出版英文原版教材和翻譯教材的比例。我們努力使這套教材能盡量滿足上述要求，希望它們能放在學生們的課桌上，發(fā)揮一定的作用。　　最后，預?！皣怆娮优c通信教材系列”項目取得成功，為我國電子與通信教學和通信產業(yè)的發(fā)展培土施肥。也懇切希望讀者能對這些書籍的不足之處、特別是翻譯中存在的問題，提出意見和建議．以便再版時更正。

內容概要

本書的目的是向讀者介紹移動衰落信道建模、分析和仿真的基本原理。全書共分8章，內容包括移動無線信道的基本理論，隨機變量、隨機過程和確定性信號的基本知識，作為參考模型的瑞利過程和萊斯過程的基本性質，確定性信道建模原理以及確定性過程的基本性質和統(tǒng)計特性，確定性過程模型參數(shù)的計算方法，頻率非選擇性與頻率選擇性隨機信道模型及其確定性信道模型，快速信道仿真器等。    本書層次結構清晰，內容全面，敘述由淺入深，文獻資料詳實，充分反映了國際上近年來移動信道建模的理論方法和最新研究成果，可以幫助讀者盡快了解和跟蹤移動衰落信道研究的最新發(fā)展。    本書可作為在無線通信領域的企業(yè)和研究機構工作的工程師、計算機科學家和物理學家們的工具書，也可作為高等院校電子與通信工程及相關專業(yè)高年級本科生與研究生的教科書，還可供對目前一般隨機信道和確定性信道建模問題進行研究的科學工作者參考。

作者簡介

Matthias Patzold，分別于1985年和1989年獲得德國魯爾大學電子工程專業(yè)碩士和博士學位。1998年在德國Technical University of Hamburg Harburg指導通信工程專業(yè)博士研究生，自2001年起為挪威Agder大學移動通信研究組全職教授，已出版3本專著并且發(fā)表了150多篇學術論文。Patzo

書籍目錄

第1章　緒論  1.1　移動無線系統(tǒng)的沿革  1.2　移動無線信道的基本理論  1.3　本書的結構第2章　隨機變量、隨機過程和確定性信號  2.1　隨機變量    2.1.1　重要的概率密度函數(shù)    2.1.2　隨機變量的函數(shù)  2.2　隨機過程    2.2.1　平穩(wěn)過程    2.2.2　遍歷過程    2.2.3  電平通過率和平均衰落持續(xù)時間  2.3　確定性連續(xù)時間信號  2.4　確定性離散時間信號第3章　作為參考模型的瑞利過程和萊斯過程  3.1　萊斯過程和瑞利過程的一般描述  3.2　萊斯過程和瑞利過程的基本性質  3.3　萊斯過程和瑞利過程的統(tǒng)計特性    3.3.1　振幅和相位的概率密度函數(shù)    3.3.2　電平通過率和平均衰落持續(xù)時間    3.3.3　瑞利過程衰落時間間隔的統(tǒng)計特性第4章　確定性過程的理論導論  4.1　確定性信道建模的原理  4.2　確定性過程的基本性質  4.3　確定性過程的統(tǒng)計特性    4.3.1　振幅和相位的概率密度函數(shù)　　4.3.2　電平通過率和平均衰落持續(xù)時間    4.3.3　低電平衰落時間間隔的統(tǒng)計特性    4.3.4　性能估計的各態(tài)歷經和標準第5章　確定性過程模型參數(shù)的計算方法  5.1　離散多普勒頻率和多普勒系數(shù)的計算方法    5.1.1　等距法(MED)    5.1.2　均方誤差法(MSEM)    5.1.3　等面積法(MEA)    5.1.4　蒙特卡羅法(MCM)    5.1.5　lp-norm法(LPNM)    5.1.6　精確多普勒擴展法(MEDS)    5.1.7　Jakes法(JM)　5.2　多普勒相位的計算方法　5.3　確定性瑞利過程的衰落時間間隔第6章　頻率非選擇性隨機信道模型和確定性信道模型  6.1　Suzuki擴展過程I型    6.1.1　短期衰落的建模與分析   　 6.1.1.1　幅度和相位的概率密度函數(shù)  　  6.1.1.2　電平通過率和平均衰落持續(xù)時間    6.1.2　長期衰落的建模與分析    6.1.3　隨機Suzuki擴展過程I型    6.1.4　確定性Suzuki擴展過程I型    6.1.5　仿真結果和應用  6.2　Suzuki擴展過程Ⅱ型    6.2.1　短期衰落的建模和分析   　 6.2.1.1　幅度和相位的概率密度函數(shù)   　 6.2.1.2　電平通過率和平均衰落持續(xù)時間    6.2.2　隨機Suzuki擴展過程Ⅱ型    6.2.3　確定性Suzuki擴展過程Ⅱ型    6.2.4　仿真結果和應用  6.3　廣義萊斯過程    6.3.1　隨機廣義萊斯過程    6.3.2　確定性廣義萊斯過程　　……第7章　頻率選擇性隨機信道模型和確定性信道模型第8章　快速信道仿真器附錄A　Jakes功率譜密度和相應的自相關函數(shù)的推導附錄B　具有基本高斯隨機過程不同譜形狀的萊斯過程的電平通過率的推導附錄C　確定性萊斯過程的電平通過率和平均衰落持續(xù)時間的精確解的推導附錄D　在Jakes功率譜密度下應用蒙特卡羅法引入的相對模型誤差的分析附錄E　基于COST207的其他L路徑信道模型的技術規(guī)范MATLAB程序縮略語符號參考文獻索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　移動無線系統(tǒng)的沿革　　過去的幾年，移動通信無疑已成為通信市場中增長最快的領域。專家們認為現(xiàn)在我們僅僅處于全球發(fā)展的起始階段，未來幾年，該領域還將得到相當大的發(fā)展。如果想要尋找導致這一快速變化發(fā)展的要素的話，人們立即就會發(fā)現(xiàn)有許多方面的原因。的確，通信服務的自由化、歐洲市場的開放和管制撤銷，1GHz附近和1GHz以上頻率資源的開放以及改進的調制和編碼技術，還有半導體工藝的快速發(fā)展（例如，大規(guī)模集成CMOS和GaAs技術），以及對特殊復雜環(huán)境中電磁波傳播過程的深入了解，這些都對移動通信技術的發(fā)展做出了巨大的貢獻。　　這一巨大發(fā)展的起源可追溯到40多年前，當時的第一代移動無線系統(tǒng)是完全基于模擬技術的，其應用受到用戶容量和接人能力的嚴格限制。德國的第一個移動通信網絡服務于1958—1977年之間，當時被簡單地命名為A網，并且是基于人工交換技術的。1972年引入的B網首次使用了直接撥號功能。然而，在這一網絡中呼叫方必須知道被叫方的位置，并且僅有的27000的用戶容量也很快被使用殆盡。1994年12月31日B網退出使用。1986年引入的蜂窩C網第一次使移動用戶的自動定位和向下一個小蜂窩小區(qū)漫游成為可能，它工作在450 MHz的頻率范圍并擁有當時可供全德國范圍使用的750000的用戶容量?！　〉诙苿訜o線系統(tǒng)以網絡的數(shù)字化為特征。在歐洲發(fā)展的GSM標準（GSM：移動特別小組）被廣泛地認為是世界上最精心設計的標準。1992年開始使用的D網是基于GSM標準的，它工作在900 MHz的頻率范圍并能提供當時可供全歐洲范圍使用的用戶容量。除此之外，從1994年開始同D網并行發(fā)展的E網（數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，DCS 1800）工作在1800MHz的頻率范圍，這兩個網絡僅僅在它們各自的頻率范圍上有所區(qū)別。

編輯推薦

　　本書結合作者在不同國家的多所大學從事多年的教學經驗積累，介紹了移動通信衰落信道建模與仿真分析的基本原理和設計方法，并把抽象的數(shù)學推導與直觀的計算機仿真分析結合為一體?！　≈v解了隨機信道模型和確定性信道模型的基本原理，重點講解了頻率非選擇性信道和頻率選擇性信道的建模與仿真，討論了用于設計、實現(xiàn)和分析有效信道仿真器與快速信道仿真器的方法，書中提供了大量的MATLAB程序，便于讀者對提出的模型進行評估與仿真，分別于1985年和1989年獲得德國魯爾大學電子工程專業(yè)碩士和博士學位

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