無(wú)線通信基礎(chǔ)及應(yīng)用

前言

　　目前無(wú)線通信在世界各地都得到了快速發(fā)展，已經(jīng)成為電信行業(yè)中發(fā)展最快、最活躍的領(lǐng)域之一。從蜂窩電話到無(wú)線局域網(wǎng)和個(gè)人域網(wǎng)，無(wú)線通信設(shè)備的普及程度幾乎超過(guò)了任何工業(yè)產(chǎn)品。自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，我國(guó)在無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)和科研方面的發(fā)展也大大加速。從開發(fā)生產(chǎn)第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)產(chǎn)品到獨(dú)立提出3G系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA，再到TD-SCDMA開始大規(guī)模商用，充分說(shuō)明我國(guó)在無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展令人矚目。在這種形勢(shì)下，無(wú)線通信已經(jīng)成為通信工程及其相關(guān)專業(yè)的一門重要課程?！　o(wú)線通信涉及的技術(shù)內(nèi)容非常廣泛，不僅各種不同類型的無(wú)線通信系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，無(wú)線通信的基礎(chǔ)技術(shù)也在不斷發(fā)展變化。因此，不論是從教材編寫還是從學(xué)習(xí)時(shí)間上來(lái)說(shuō)，一門課程都難以完全解決問(wèn)題。采取分別對(duì)待全面性與深入性的學(xué)習(xí)方式也許會(huì)更好處理一些。換句話說(shuō)，就是分別從兩個(gè)方面考慮無(wú)線通信的學(xué)習(xí)問(wèn)題，即首先系統(tǒng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容，通過(guò)這一階段的學(xué)習(xí)達(dá)到對(duì)無(wú)線通信基本原理與技術(shù)的全面深刻的認(rèn)識(shí)，為以后的科研工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)打好專業(yè)基礎(chǔ)；然后根據(jù)需要，有針對(duì)性地深入學(xué)習(xí)具體的無(wú)線通信系統(tǒng)。本教材就是出于這樣一個(gè)目的為通信及信息工程類專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生而編寫的。　　在選材上，本教材主要關(guān)心無(wú)線通信領(lǐng)域的基本理論和共性技術(shù)，內(nèi)容上力求深入淺出、通俗易懂。　　本教材分6章編寫。第1章為緒論，主要介紹無(wú)線通信系統(tǒng)的一些基本概念、無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢(shì)。本章的目的是為以后章節(jié)的學(xué)習(xí)做一個(gè)鋪墊。第2章是無(wú)線通信基礎(chǔ)，主要介紹電磁波的基本知識(shí)和無(wú)線信道傳播特性，包括大尺度損耗特性與小尺度衰落特性。無(wú)線信道特性是研究和設(shè)計(jì)無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而且無(wú)線信道特性分析也是學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)。因此，第2章的編寫力求選擇最核心的內(nèi)容，并且力求以便于理解的方式進(jìn)行表述。第3章是無(wú)線通信基本技術(shù)，主要介紹無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基本的共用技術(shù)，包括編解碼技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、多址接人技術(shù)、抗衰落技術(shù)等。第4章為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要介紹移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)，包括蜂窩網(wǎng)的頻率復(fù)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃以及移動(dòng)性管理技術(shù)等。第5章簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前常見的無(wú)線通信系統(tǒng)。本章的目的是使讀者對(duì)各種主要無(wú)線通信系統(tǒng)原理有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。為便于讀者跟蹤無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，第6章對(duì)近幾年無(wú)線通信領(lǐng)域普遍關(guān)心的新技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，其內(nèi)容包括軟件無(wú)線電技術(shù)、超寬帶無(wú)線通信技術(shù)、wiMAX技術(shù)、智能天線技術(shù)和認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)等?！　≡诒窘滩牡木帉戇^(guò)程中，蘇州大學(xué)的劉學(xué)觀教授提出了寶貴建議，海信集團(tuán)的李勇和毛洪波高級(jí)工程師、中國(guó)聯(lián)通青島分公司的譚佩良高級(jí)工程師、歌爾聲學(xué)股份有限公司的胡永生教授提供了部分素材，禹思敏教授審閱了全書并提出了寶貴的意見與建議。另外，本教材還得到了青島科技大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)與同事的支持。在此向他們表示誠(chéng)摯的謝意。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了無(wú)線通信的相關(guān)基礎(chǔ)理論及當(dāng)前典型的應(yīng)用系統(tǒng)。全書共分6章，內(nèi)容包括無(wú)線通信系統(tǒng)的基本概念、無(wú)線信道的傳播特性、信源與信道編碼技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)以及抗衰落技術(shù)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、典型的無(wú)線通信應(yīng)用系統(tǒng)、無(wú)線通信新技術(shù)等。    為便于閱讀，本書在編寫中力求深入淺出、理論聯(lián)系實(shí)際。并力求充分反映無(wú)線通信技術(shù)的新進(jìn)展。書中列舉了一些例題，在每章后面都附有習(xí)題。    本書可作為高等學(xué)校無(wú)線電技術(shù)、通信與電子系統(tǒng)等專業(yè)高年級(jí)本科生的教材，也可作為通信工程技術(shù)人員和科研人員繼續(xù)學(xué)習(xí)的參考用書。    ★本書配有電子教案，需要者可登錄出版社網(wǎng)站，免費(fèi)下載。

書籍目錄

第1章　緒論  1.1　無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)成  1.2　無(wú)線通信系統(tǒng)的主要規(guī)格指標(biāo)  1.3　無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展  1.4　無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)  1.5　現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)例    1.5.1　無(wú)線尋呼系統(tǒng)    1.5.2　蜂窩電話    1.5.3　集群通信系統(tǒng)    1.5.4　無(wú)繩電話    1.5.5　無(wú)線局域網(wǎng)    1.5.6　個(gè)人域網(wǎng)    1.5.7　固定無(wú)線接入  1.6　無(wú)線通信面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)  習(xí)題第2章　無(wú)線通信基礎(chǔ)2.1　無(wú)線信道傳播概述    2.1.1　電磁波的基本知識(shí)    2.1.2　無(wú)線電波的傳播方式    2.1.3　電磁波的極化2.2　大尺度路徑損耗  2.2.1　概述  2.2.2  自由空間傳播模型  2.2.3　輻射電場(chǎng)與功率的關(guān)系  2.2.4　電磁波基本傳播機(jī)制  2.2.5　無(wú)線信道傳輸損耗模型  2.3　小尺度衰落和多徑效應(yīng)    2.3.1　小尺度多徑傳播    2.3.2　多徑信道的沖激響應(yīng)模型    2.3.3　無(wú)線多徑信道特性測(cè)量    2.3.4　無(wú)線多徑信道特性參數(shù)    2.3.5　小尺度衰落信道類型    2.3.6　陰影衰落和衰落儲(chǔ)備  習(xí)題第3章  無(wú)線通信基本技術(shù)  3.1　信源編碼  　3.1.1　語(yǔ)音編碼　  3.1.2　數(shù)據(jù)壓縮編碼　3.2　信道編碼  　3.2.1　信道編碼的基本概念　  3.2.2　線性分組碼　  3.2.3　循環(huán)碼　  3.2.4　卷積碼　  3.2.5 Turb0編碼  3.3　調(diào)制技術(shù)　  3.3.1　調(diào)制技術(shù)概述　  3.3.2　最小頻移鍵控（MSK）　  3.3.3  x/4 QPSK　  3.3.4　正交振幅調(diào)制（QAM）技術(shù)　  3.3.5　正交頻分復(fù)用調(diào)制  3.4　多址技術(shù)　  3.4.1　頻分多址（FDMA）　  3.4.2　時(shí)分多址（TDMA）　　  3.4.3　空分多址（SDMA）  　  3.4.4　擴(kuò)頻多址（SSMA）/碼分多址（CDMA）　  3.4.5　分組無(wú)線電（PR）/隨機(jī)多址（RA）　3.5　抗衰落技術(shù)    3.5.1  分集接收    3.5.2　均衡技術(shù)    3.5.3　RAKE接收技術(shù)  習(xí)題第4章　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  4.1　概述    4.1.1　移動(dòng)通信的概念及特點(diǎn)    4.1.2　移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本組成    4.1.3　移動(dòng)通信的分類  4.2　頻率復(fù)用技術(shù)和系統(tǒng)容量    4.2.1　頻率復(fù)用技術(shù)    4.2.2　干擾和系統(tǒng)容量　4.3　移動(dòng)性管理    4.3.1　位置管理    4.3.2　切換控制  4.4　蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃    4.4.1　蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要內(nèi)容    4.4.2　蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程    4.4.3　蜂窩系統(tǒng)業(yè)務(wù)量描述與業(yè)務(wù)量估計(jì)    4.4.4　蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)  習(xí)題第5章　無(wú)線通信系統(tǒng)第6章　無(wú)線通信新技術(shù)附錄A　帶通信號(hào)的基帶等效表示附錄B　式（2-3-28）的證明附錄C　無(wú)線通信中常用英文縮略詞參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　無(wú)線通信基礎(chǔ)　　2.1　無(wú)線信道傳播概述　　無(wú)線通信是利用電磁波（Electromagnetic Wave）在空間的傳播（Propagation）特性進(jìn)行信息傳輸與信息交換的通信方式。掌握電磁波傳播特性與分析方法是無(wú)線通信系統(tǒng)研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)?！　∮芯€通信是大家熟知的傳統(tǒng)的通信連接方式。目前主要使用的有線傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜和光纜。在有線通信系統(tǒng)中，有線介質(zhì)具有可靠的、可預(yù)知的信道傳輸特性，這是有線傳輸系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線通信的情況則要復(fù)雜得多。由于電磁波傳播環(huán)境的復(fù)雜性和無(wú)線信道傳播的時(shí)變特性，無(wú)線信道傳播特性往往難以準(zhǔn)確預(yù)知。因此，為了實(shí)現(xiàn)可靠的通信，無(wú)線傳輸在技術(shù)處理上要比有線傳輸復(fù)雜，而且實(shí)現(xiàn)難度也更大，這也使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)比有線網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。　　但是，由于無(wú)線通信系統(tǒng)不需要像有線通信那樣的電纜鋪設(shè)工程，應(yīng)用上受地形地域的影響小，在工程建設(shè)和使用上具有非常大的靈活性，所以無(wú)線通信技術(shù)一直受到廣泛的重視，是通信技術(shù)研究的重要方面。這就是在技術(shù)上成為可能之后，近30年來(lái)無(wú)線通信獲得廣泛應(yīng)用的主要原因。　　對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電磁波可以通過(guò)多種傳播方式從發(fā)射天線到達(dá)接收天線，如地球表面波傳播、空間波傳播、對(duì)流層反射和電離層反射等。不同的傳播方式具有不同的傳播特點(diǎn)和傳播機(jī)理，傳播特性會(huì)有很大的差別。此外，無(wú)線通信系統(tǒng)大多工作在城市地物環(huán)境，電磁波的傳播環(huán)境非常雜，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間基本上無(wú)視線傳播（LOS，Line of Sight）路徑，電磁波從發(fā)射機(jī)到達(dá)接收機(jī)一般要經(jīng)過(guò)多條路徑，多徑傳播現(xiàn)象普遍存在，而且高層建筑物引起的繞射損耗也非常大。圖2—1給出了城市無(wú)線多徑傳播環(huán)境示意圖。

圖書封面

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