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産品特色

編輯推薦

　　完全針對移動與無綫通信主題設計，廣泛且深入地探討核心內容，並結閤*新應用與技術，如LTE、無綫局域網的發展、軟件定義的無綫電、物聯網、雲計算、App、NFC、Femtocell、MIMO等。

內容簡介

　　移動與無綫通信技術的迅猛發展深刻地影響每個人的生活，本書以通俗易懂的語言，結閤*新應用與技術,廣泛且深入地探討核心內容。全書共分5篇20章，內容包括解析電磁波的秘密：正確認知電磁波的無綫通信作用和生物效應；認識無綫通信的術語：1G、2G、3G與4G，閤作式通信與中繼技術，無綫寬帶上網；瞭解無綫通信的環境：詳解基站、無綫基站與天綫塔颱等無綫通信設施；移動與無綫通信的應用：SMS、MMS、MVPN、公共無綫局域網絡、WiMAX、LTE、NFC、RFID以及移動商務等相關應用與開發技術；移動與無綫通信技術：App、移動定位服務或雲服務。
　　本書每章前有學習概念的提示，章末附常見問題和課後習題，適閤作為移動與無綫通信相關課程的教材，也可作為手機應用開發、雲計算課程的教學參考書。

內頁插圖

目錄

*篇 認識電磁波
第1章 認識圍繞著我們的鄰居——電磁波 1
1.1 簡易電磁學 2
1.2 認識電磁波 4
1.2.1 電磁波的來源 4
1.2.2 電磁波的種類 5
1.2.3 電磁波的傳播 5
1.3 從電磁波的應用開始認識無綫通信 8
1.3.1 電磁波的應用——衛星與太空通信 8
1.3.2 電磁波的應用——數字電視的原理 10
1.3.3 與個人計算機有關的無綫通信小常識 11
1.4 電磁波的生物效應 12
1.4.1 電磁波對人體可能産生的危害 12
1.4.2 如何保護自己免受電磁波的危害 13
1.5 科技新發展——電磁波屏蔽材料 13
常見問題 14
課後習題 14
第2章 承載信號的傳輸介質 15
2.1 傳輸介質的種類 16
2.2 導嚮介質 17
2.2.1 雙絞綫 17
2.2.2 同軸電纜 19
2.2.3 光縴 20
2.3 非導嚮介質 25
2.3.1 紅外綫 25
2.3.2 無綫電微波 25
2.3.3 無綫電波 26
2.4 可靠的通信方式 26
常見問題 27
課後習題 27
第二篇 通信的原理與技術
第3章 信號與通信 30
3.1 認識信號 30
3.1.1 信號的特徵 31
3.1.2 數據與信號之間的轉換 35
3.2 無綫通信裏使用的信號 36
3.2.1 無綫電頻譜 37
3.2.2 有綫世界裏的無限資源與無綫世界裏的有限資源 38
3.3 傳輸的減損 38
3.3.1 衰減 39
3.3.2 延遲失真 40
3.3.3 噪聲 40
3.3.4 信道容量與奈奎斯特帶寬 41
3.3.5 香農容量公式 41
3.4 無綫電波傳輸的原理與特性 43
3.4.1 理論上預測的模型——大規模的傳播模型 43
3.4.2 理論上預測的模型——小規模的傳播模型 47
3.5 無綫電信號強度的迷惑 56
3.5.1 電壓駐波比 56
3.5.2 EIRP的定義 57
3.5.3 測量的單位 57
常見問題 59
課後習題 60
第4章 隱藏在信號中的信息 61
4.1 通信信道的特徵 62
4.1.1 頻域的特徵 62
4.1.2 時域的特徵 63
4.1.3 數字通信信道的基本限製 64
4.2 數據與信號的轉換 65
4.2.1 數字數據轉換成數字信號 65
4.2.2 數字數據轉換成模擬信號 66
4.2.3 模擬數據轉換成數字信號 67
4.2.4 模擬數據轉換成模擬信號 68
4.3 調製技術簡介 68
4.3.1 模擬調製技術 69
4.3.2 數字調製技術 70
4.3.3 數字調製技術的分類 75
常見問題 78
課後習題 79
第5章 通信工程：多路復用與交換 80
5.1 網絡的形成 80
5.1.1 交換的起源 81
5.1.2 交換與多路復用在網絡中扮演的角色 82
5.1.3 多路復用的起源 82
5.2 架構網絡的通信技術 83
5.2.1 多路復用技術 84
5.2.2 通信的協調 85
5.2.3 交換技術 85
5.3 多路復用與交換的設備 87
5.3.1 多路復用器 87
5.3.2 交換機 89
5.3.3 網絡接口 90
5.4 容量工程 91
5.5 移動交換中心 92
常見問題 93
課後習題 93
第6章 無綫通信的多路訪問技術 94
6.1 共享傳輸介質的原理 95
6.2 有趣的隱藏節點問題 97
6.3 無綫訪問技術簡介 98
6.3.1 無綫多路訪問技術的簡單分類 98
6.3.2 介質訪問控製協議 99
6.4 各種多路訪問技術 99
6.4.1 頻分多址 100
6.4.2 時分多址 101
6.4.3 擴頻多址 102
6.4.4 空分多址 104
6.4.5 正交頻分多路復用 104
6.4.6 其他多路訪問技術 107
6.4.7 多樣性的概念 107
6.5 蜂窩係統的容量 108
常見問題 108
課後習題 108
第三篇 從有綫通信網絡到無綫通信網絡
第7章 電信網絡 110
7.1 從我們自己傢裏的電話談起 110
7.2 通信係統的架構 111
7.2.1 通信網絡的由來 113
7.2.2 通信技術與計算機技術的結閤 114
7.3 通信網絡與電信服務 115
7.3.1 電信網絡的服務與市場化 116
7.3.2 國際電信法規變革一覽 117
7.4 無綫網絡與傳統電話網絡相連 118
7.4.1 互連的組成 119
7.4.2 互連的操作 119
7.4.3 互連的類型 119
7.5 通信運營商互連 120
7.6 展望電信網絡的未來 120
7.6.1 PSTN的發展 120
7.6.2 VoIP的原理 121
7.6.3 無綫智能網絡 123
7.7 企業電話係統的規劃 124
7.8 無綫交換機 125
7.9 無綫本地迴路 126
7.9.1 無綫本地迴路的係統與架構 128
7.9.2 WLL所采用的各種技術 129
7.9.3 市場上WLL的設備與係統 130
常見問題 130
課後習題 131
第8章 計算機網絡 132
8.1 數據通信與網絡模型 132
8.1.1 通信網絡模型 133
8.1.2 標準化 138
8.2 常見的分類法 138
8.3 局域網 139
8.3.1 局域網協議與標準化 139
8.3.2 共享傳輸介質的原理 140
8.3.3 局域網的未來發展 141
8.4 廣域網 141
8.5 網絡軟件係統 143
8.6 鳥瞰計算機網絡世界 144
8.7 網絡的規劃 145
8.7.1 需求分析與環境評估 147
8.7.2 規劃方法 149
常見問題 150
課後習題 151
第9章 無綫通信網絡 152
9.1 無綫通信的定義與簡單的分類 152
9.1.1 無綫通信網絡簡介 153
9.1.2 從覆蓋範圍來看無綫通信網絡 154
9.1.3 無綫網絡的架構 155
9.1.4 無綫網絡的主要介質 156
9.2 無綫通信網絡的曆史 157
9.3 無綫通信的産品 159
9.4 無綫通信的網絡模型 159
9.5 無綫通信的服務與覆蓋的範圍 164
9.6 與無綫通信相關的標準 165
9.7 無綫通信應用的分類 167

精彩書摘

　　第4章 隱藏在信號中的信息
　　本章的重要概念
　　1. 編碼（encoding）是什麼？
　　2. 調製（modulation）是什麼？
　　3. 信息是如何隱藏在信號中的？
　　4. 數字通信技術有什麼優點？
　　5. 信號的特性對數據傳輸速率有什麼影響？
　　模擬或數字信息都可以轉換成模擬或數字信號，這種轉換也稱為編碼，編碼的方式取決於通信需求、所用介質與通信設施。信號在傳送之前必須調製（modulate）成承載介質所用的信號特徵，例如某個頻段（spectrum），接收端收到信號以後再經過解調（demodulate）得到原來的信號。數字調製技術在無綫通信係統中扮演著非常重要的角色，一旦無綫電頻譜的分配確定之後，這些技術可以幫我們將信息轉換成所分配的承載頻率能傳送的信號，而且能在接收端還原為原來的信息。
　　假如數據傳輸時必須以數字信號的形式來處理（digital signaling），那麼不管原來的數據是數字還是模擬的，都要先編碼（encode）成數字信號。若數據傳輸時必須以模擬信號的形式來處理（analog signaling），則不管原來的數據是數字還是模擬的，都要先調製（modulate）成模擬信號。圖4-1所示為編碼與調製技術的信號處理示意圖。
　　圖4-1 編碼與調製技術
　　調製時的輸入信號稱為調製信號（modulating signal）或基帶信號（baseband signal），調製的結果是載波信號（carrier signal），也稱為已調製信號（modulated signal）。傳輸時所用的模擬信號的帶寬可以用中心頻率（center frequency，fc）來錶示，可以算是一種帶限（bandlimited）信號，或稱為帶通（bandpass）信號。
　　4.1 通信信道的特徵
　　通信信道（或通信頻道）是指物理介質與設備組成的係統，可用來傳送信息。通常通信信道可以用來進行數字或模擬通信，數字通信所傳送的信號取決於所要傳送的0與1的序列，模擬通信所傳送的信號取決於原來的模擬數據的特性。一般我們可以從頻率或時間的角度來分析通信信道的特徵，通過這樣的分析來瞭解頻道對所收到的信號有什麼樣的影響。
　　4.1.1 頻域的特徵
　　圖4-2顯示瞭一個以頻率f(Hz)振蕩的正弦波通過一個頻道後的特徵，通常頻道輸齣的信號頻率也是f，但是在振幅與相位上會改變，假設輸入的信號為 ，那麼輸齣的信號y(t)可以如下錶示：
　　圖4-2 頻域的頻道特徵
　　頻道對於信號振幅的影響可以用振幅響應函數（amplitude-response function）A(f)來錶示，也就是輸齣信號的振幅除以輸入信號的振幅。另外，對相位（phase）的影響稱為相移（phase shift）?( f )，錶示輸齣信號與輸入信號之間相位差。振幅響應函數與相移都與信號的頻率有關，從前麵的式子可以看到y ( t )是輸入x( t )被衰減A( f )與延遲?( f )的結果。我們可以改變頻率f，然後計算A( f )與?( f )。得到的結果代錶頻道在頻域（frequency domain）的特徵。通常頻率越高，頻道的衰減也越大，圖4-3所示為典型的低通頻道（low-pass channel）的特性，頻率非常高的部分可忽略，低頻的信號組成相位幾乎不變，頻率非常高的部分相移幾乎達90度。
　　圖4-3 振幅響應函數與相移函數
　　簡單地說，從頻域來瞭解信號與通信頻率就相當於探索通信使用的各種信號頻率，由於復閤信號（composite signal）是由多種頻率的信號所組成的，以這種方式來分析就可以很清楚地瞭解組成的信號有哪幾種頻率。
　　4.1.2 時域的特徵
　　圖4-4顯示瞭時域（time domain）的頻道特徵，在時間t = 0的時候有一個方波進入瞭頻道，接收端在一段傳送時間之後收到的信號的能量變成h(t)，h(t)被稱為頻道的脈衝響應（impulse response），我們可以看到h(t)擴展的效應，波形的寬度代錶輸齣信號是否跟得上輸入信號，以及信號在頻道上傳送得有多快。在數字通信中，單位時間內傳送的脈衝越多代錶數據傳輸速率越高，因此連續脈衝之間的間隔長短是很重要的因素，基本上取決於相鄰信號之間的乾擾情況。
　　圖4-4 時域的頻道特徵
　　假設我們在頻道上使用0Hz~W Hz的頻率，而且經由濾波器（filter）的使用讓頻道具有低通（low-pass）的特性。也就是說，若A( f ) = 1、?( f ) = 2πftd，則係統的脈衝響應可以錶示如下：
　　相當於下麵s(t)延遲的結果：
　　圖4-5所示為s(t)的麯綫，當t=0時，s(t)=1，脈衝主要集中在-T與T之間，所以脈衝的寬度約為1/W秒。當帶寬W增加時，脈衝的寬度變小，脈衝之間的間隔更短，錶示數據傳輸速率可以提高。我們可以看到輸齣的h(t)在t=0之前就有輸齣，在實踐中隻能看成是一種理想濾波器的情況，無法實現，不過s(t)可以在真實的係統中做到。
　　圖4-5 s(t)的麯綫
　　4.1.3 數字通信信道的基本限製
　　基頻傳輸（baseband transmission）是指在低通（low-pass）信道上傳送數字信息，數字傳輸係統的質量取決於數據傳輸速率，即比特率（Bit Rate）與位誤碼率（Bit Error Rate，BER），這兩個因素會受到信道帶寬與SNR的影響。下麵用一個簡單的傳輸係統來探討相關的概念，假設p(t)代錶接收端收到的基本波形，t=0時送齣*個脈衝，若輸入的位為1，則收到的信號為+Ap(t)，若輸入的位為0，則收到的信號為?Ap(t)，假設傳送延遲為0。T秒之後，發送器送齣另一個脈衝，可能的值為+Ap(t?T)t或?Ap(t?T)t。接收端所收到的信號可以用下麵的式子來錶示：
　　當接收端在查看所收到的脈衝時，所見到的其實是上麵的式子，也就是在查看時間之間所有抵達的脈衝的和，這樣會造成碼間乾擾（Intersymbol Interference，ISI）。假如所用的基本波形在t=kT（k不為0）時剛好為0，例如圖4-5的s(t)，那麼t=kT時剛好都無碼間乾擾，s(t)是一種奈奎斯特脈衝（Nyquist pulse）。奈奎斯特數據（Nyquist rate）可以定義為在沒有碼間乾擾的情況下，一個低通信道所能達到的信號速率（signaling rate），這就是數字通信信道的基本限製。假如帶寬為W Hz，那麼奈奎斯特信號速率可以錶示為：
　　rmax=2W脈衝/秒
　　4.2 數據與信號的轉換
　　既然數據在傳送前必須先轉換成信號，通信技術要能夠把數字或模擬形式的數據轉變成數字或是模擬信號。我們可以考慮4種可能的轉換技術：數字數據→數字信號、模擬數據→數字信號、數字數據→模擬信號以及模擬數據→模擬信號。雖然數據和信號之間的轉換有這些復雜的步驟，對於現代通信設備來說，諸如此類的操作都能在瞬間完成，而且相當穩定。
　　4.2.1 數字數據轉換成數字信號
　　綫路編碼（Line Coding）技術就是數字通信係統中把二進製信息（binary information）轉換成數字信號的方法。數字信號（Digital Signal）可以看成是一連串不連續的電壓脈衝（Voltage Pulse），每個脈衝代錶一個信號碼元（Signal Element）。數字數據（Digital Data）是一連串0與1的組閤。把0與1的組閤（即數字數據）轉換成信號碼元（即數值信號）的技術叫作“編碼方案”（Encoding Scheme）。另一種說法是把二進製信息轉換成數字信號，這種方法也叫作綫路編碼。圖4-6所示為兩種編碼方法的例子。0或1各代錶一個二進製位。這兩種方法分彆代錶兩大類的數字信號編碼。
　　（1）以當前狀態來編碼：例如高電壓錶示0，低電壓錶示1。
　　（2）以狀態轉變來編碼：例如在時限內由高電壓到低電壓錶示0，由低電壓到高電壓錶示1。
　　圖4-6 兩種編碼方法的例子
　　非歸零反相編碼（Non -Return to Zero Inverted，NRZI）在傳送一個位（bit）的時間內（也稱作One-bit time）保持一定的電壓，假如傳送之初有電壓的變化（即從低電壓到高電壓或從高電壓到低電壓），那麼所傳送的是1，假如傳送之初沒有電壓的變化，所傳送的就是0；曼徹斯特（Manchester）編碼方法則是以傳送一個位的時間內所産生的電壓變化來代錶0或1，假如在位傳送時間的中點電壓由高變低，就代錶0，假如電壓由低變高，就代錶1。
　　有兩個和編碼相關的重要概念：數據傳輸速率（Data Rate）與調製速率（Modulation Rate）。數據傳輸速率以每秒傳送的位數來錶示（b/s）；調製速率以每秒産生的信號碼元數量來錶示，以波特（Baud）為度量的單位。我們把數字信號調製編碼技術的主要概念綜閤一下，數字數據用數字信號的形式來傳送，需要用到編碼方案，編碼方案大緻可以分為以下兩類：
　　1．非歸零（Non-Return to Zero，NRZ）編碼
　　（1）非歸零電平（NRZ-L）編碼
　　（2）非歸零反相（NRZ-I）編碼
　　……

前言/序言

　　序
　　移動與無綫通信對我們的生活影響非常大，經常低頭玩智能手機的人都是移動與無綫通信的用戶，要以一本書的篇幅來仔細探討這個領域是不容易的。本書試著從初學者的角度來看移動與無綫通信技術，當我們贊賞移動通信帶來的神奇應用時，不妨花點時間思考一下是什麼造就瞭這一切？未來可以期待什麼樣的新用途？這些都是本書的內容希望帶來的啓發。
　　本書的起源與目的
　　中國（含港澳颱地區）無綫通信的産業與市場相當龐大，手機的數量、GSM網絡和3G網絡的部署早已經是世界*，現在4G以後的服務也開始迅速推廣。無綫通信的原理與無綫通信網絡的特徵卻少有書籍進行詳細而完整的介紹。本書在內容上分成以下幾個部分。
　　（1）解開電磁波的迷惑：無綫通信帶來的方便是大傢所喜愛的，但是電磁波的生物效應卻是個隱憂，所以建立正確的認知是很重要的。
　　（2）通信的原理：詳細介紹通信的信號（signal）、調製（modulation）與多路訪問（multiple access）技術，幫助讀者建立在通信原理方麵的專業背景知識。
　　（3）認識無綫通信的術語：移動與無綫通信的專業術語多且有分歧，如1G、2G、3G與4G代錶什麼？CDMA與TDMA有什麼不同？IMT 2000與UMTS有什麼關聯？什麼是無綫寬帶上網？在本書裏均有相當直白而清楚的解說。
　　（4）瞭解無綫通信的環境：天綫在生活中經常看得到，但是我們可能很少去注意它。本書中有基站、無綫基站與天綫塔颱等無綫通信設施的照片與介紹，所謂百聞不如一見，引導大傢發現這些生活中的鄰居。
　　（5）想象移動與無綫通信的應用 移動與無綫通信 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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