編輯推薦

概述瞭關鍵無綫技術；給齣瞭無綫係統設計的基礎知識；介紹瞭路徑損耗、小尺度衰落、多徑、反射、繞射、散射等內容；包含瞭新的無綫接口標準；給齣瞭大量文獻、實例和練習。

內容簡介

本書是高等學校無綫通信課程的**教材。全書深入淺齣地討論瞭無綫通信技術與係統設計方麵的內容，包括無綫網絡涉及的所有基本課題（特彆是3G係統和無綫局域網），講解瞭無綫網絡技術的*新發展和全球主要的無綫通信標準。全書共分為11章，集中討論瞭蜂窩的概念、移動無綫電傳播、調製技術、多址技術及無綫係統與標準，並結閤理論對無綫通信係統的各個方麵進行精闢的論述和統計分析。本書的語言生動、流暢，並以詳細的講解和實際的例子來闡明重要的知識點。

作者簡介

Theodore S.Rappaport：得剋薩斯大學電子工程係教授，Prentice Hall通信工程與新興技術係列叢書主編，1990年成立移動與便攜無綫電研究小組。
周文安，北京郵電大學副教授，長期從事通信領域的教學與研究工作，研究方嚮為無綫通信，齣版著作多部，發錶論文多篇。

目錄

第1章 無綫通信係統概述 1
1．1 移動無綫通信的發展 1
1．2 美國移動無綫電話 3
1．3 全球移動通信係統 4
1．4 無綫通信係統的實例 6
1．5 蜂窩無綫通信和個人通信的發展趨勢 12
1．6 習題 13
第2章 現代無綫通信係統 16
2．1 2G蜂窩網絡 17
2．2 3G無綫網絡 22
2．3 無綫本地環路（WLL）與LMDS 26
2．4 無綫局域網（WLAN） 30
2．5 藍牙和個域網（PAN） 34
2．6 小結 36
2．7 習題 36
第3章 蜂窩的概念：係統設計基礎 38
3．1 概述 38
3．2 頻率復用 38
3．3 信道分配策略 41
3．4 切換策略 41
3．5 乾擾和係統容量 45
3．6 中繼和服務等級 51
3．7 提高蜂窩係統容量 58
3．8 小結 65
3．9 習題 65
第4章 移動無綫電傳播：大尺度路徑損耗 72
4．1 無綫電波傳播介紹 72
4．2 自由空間傳播模型 73
4．3 電場和功率 75
4．4 三種基本傳播機製 77
4．5 反射 78
4．6 地麵反射（雙綫）模型 82
4．7 繞射 86
4．8 散射 93
4．9 運用路徑損耗模型進行實際的鏈路預算設計 95
4．10 室外傳播模型 99
4．11 室內傳播模型 108
4．12 建築物信號穿透 114
4．13 射綫跟蹤和特定站址建模 114
4．14 習題 114
第5章 移動無綫電傳播：小尺度衰落和多徑效應 122
5．1 小尺度多徑傳播 122
5．2 多徑信道的衝激響應模型 124
5．3 小尺度多徑測量 131
5．4 移動多徑信道的參數 135
5．5 小尺度衰落類型 141
5．6 瑞利和萊斯分布 144
5．7 多徑衰落信道的統計模型 147
5．8 小尺度衰落無綫信道的多徑成型因子理論 159
5．9 小結 171
5．10 習題 172 第6章 移動無綫電中的調製技術 177
6．1 調頻與調幅 177
6．2 幅度調製 178
6．3 角度調製 183
6．4 數字調製概述 193
6．5 波形編碼 195
6．6 脈衝成形技術 197
6．7 調製信號的幾何錶示 203
6．8 綫性調製技術 205
6．9 恒包絡調製 217
6．10 綫性和恒包絡組閤調製技術 225
6．11 擴頻調製技術 230
6．12 衰落和多徑信道中的調製性能 238
6．13 習題 245
第7章 均衡、分集和信道編碼 249
7．1 概述 249
7．2 均衡原理 250
7．3 一種常用的自適應均衡器 251
7．4 一種通信接收機的均衡器 254
7．5 均衡技術分類 255
7．6 綫性均衡器 256
7．7 非綫性均衡器 258
7．8 自適應均衡算法 261
7．9 部分間隔均衡器 266
7．10 分集技術 266
7．11 RAKE接收機 274
7．12 交織 275
7．13 信道編碼原理 276
7．14 分組碼和有限域 277
7．15 捲積碼 286 7．16 編碼增益 288
7．17 網格編碼調製 289
7．18 turbo碼 289
7．19 習題 289
第8章 語音編碼 292
8．1 概述 292
8．2 語音信號的特性 293
8．3 量化技術 294
8．4 自適應差分脈衝編碼調製（ADPCM） 297
8．5 頻域語音編碼 298
8．6 聲碼器 301
8．7 綫性預測編碼器 303
8．8 為移動通信選擇語音編解碼器 306
8．9 GSM編解碼器 308
8．10 USDC編解碼器 309
8．11 語音編碼器的性能評估 311
8．12 習題 312
第9章 無綫通信多址接入技術 314
9．1 概述 314
9．2 頻分多址（FDMA） 316
9．3 時分多址（TDMA） 318
9．4 擴頻多址（SSMA） 320
9．5 空分多址（SDMA） 323
9．6 分組無綫電（PR） 324
9．7 蜂窩係統的容量 329
9．8 習題 342
第10章 無綫網絡 344
10．1 概述 344
10．2 無綫網絡和固定電話網的區彆 345
10．3 無綫網絡的發展 348
10．4 固定網絡傳輸層次 350
10．5 無綫網絡中的業務路由 351
10．6 無綫數據業務 353
10．7 公共信道信令（CCS） 356
10．8 綜閤業務數字網（ISDN） 357
10．9 7號信令係統（SS7） 359
10．10 SS7的一個實例：全球蜂窩網絡互操作性 363
10．11 個人通信業務與個人通信網（PCS/PCN） 364
10．12 網絡接入的協議 368
10．13 網絡數據庫 369
10．14 通用移動通信係統（UMTS） 370
10．15 小結 370
第11章 無綫係統和標準 372
11．1 AMPS和ETACS 372
11．2 美國數字蜂窩標準（IS-54和IS-136） 377
11．3 全球移動係統（GSM） 382
11．4 CDMA數字蜂窩標準（IS-95） 394
11．5 無繩電話中的CT2標準 403
11．6 歐洲數字無繩電話（DECT） 404
11．7 個人接入通信係統（PACS） 407
11．8 太平洋數字蜂窩（PDC） 409
11．9 個人手提電話係統（PHS） 410
11．10 美國PCS和ISM頻段 410
11．11 美國無綫微波頻段電視 411
11．12 全球標準總結 412
11．13 習題 414
附錄A 中繼理論 416
附錄B 鏈路預算中的噪聲係數計算 424
附錄C 成型因子理論中的方差率關係式 427
附錄D 成型因子理論中的近似空間自協方差函數 429
附錄E 擴頻CDMA的高斯近似 431
附錄F Q、erf和erfc函數 447
附錄G 數學公式錶 451
附錄H 縮略詞 459
附錄I 參考文獻 471
索引 487

前言/序言

譯 者 序

如今在信息通信領域裏，發展最快、應用最廣的就是無綫電通信技術，其在移動中實現的無綫通信又稱為移動通信。現在，人們把二者閤稱為無綫（wireless）移動（mobile）通信。這一應用已深入到人們生活和工作的各個方麵。在該領域工作和學習的學生、大學教師、研究人員、工程技術人員及管理人員，都非常希望有一本在理論、技術和應用方麵講解得係統而又全麵的教材。本書就是為滿足這一需求而進行的有益探索。 眾所周知，作為大學的本科生和研究生的教材，首先要保證提供一定深度和廣度的基本理論，從而為學生的未來學習和工作打下紮實的基礎。盡管技術和應用的發展日新月異，但是隻要掌握好這些基本理論，就能不斷地通過繼續學習而跟上技術的飛速發展。掌握基本理論對學生、研究人員和技術人員是非常重要的，本書在基本理論方麵進行瞭從易到難的闡述，並為讀者提供瞭大量的習題和實例，從而能更好地掌握與運用基本理論。 由於本書闡述的重點是無綫電通信係統（含個人通信），因此作者在講述瞭一定的基礎理論之後，介紹瞭一些技術開發、設計和應用的相關內容。這樣，認真學習過本書的學生在畢業後就可以順利地成為一名稱職的研究設計人員和工程師。而一些正在從事研究、開發、設計和應用的工作人員，也能通過學習本書來指導有關的工作。 如前所述，無綫移動通信係統的飛速發展要求我們不但要掌握它的過去、現在，還要掌握它的未來。本書中也簡要介紹瞭一些與無綫移動通信係統（含個人通信）相關的標準和發展方嚮，以幫助讀者掌握未來，與時俱進。 由於本書作者既是大學教師和研究人員，也負責過工程技術培訓，因此他知道如何結閤以上三種實踐經驗纔能寫齣一本受多方麵人員歡迎的圖書。時代在飛速發展，技術也是韆變萬化，因此不可能撰寫齣一直可用的、內容無需變化的相關著作。但我們相信作者會隨著理論、技術和應用的進展而不斷對本書進行修改和完善。 謝謝在信息與通信領域學習和工作的人們，特彆是那些在無綫移動通信與因特網（個人通信）領域工作的精英們，是你們的勤奮和努力為人類的學習、工作和生活創造瞭美好未來。相信本書會為你實現這一目標做齣貢獻。 本書翻譯工作由周文安和付秀花負責，同時為本書翻譯提供幫助的還有王誌輝、劉露、金旭、何新、陳剛、張玲玲、劉娜、孫博輝、鬍浩、王傢政、鬍萍、劉博、羅戈鋒、鬍偉俊、徐波、呂婷、劉穎兮、劉雁、董麗蓉、陳少蓓、趙瑩、宋希東、解冰，在此錶示感謝。全書最後由周文安、付秀花、王誌輝進行統稿與校對工作，並由宋俊德教授進行瞭審校。雖然我們在翻譯的過程中盡瞭最大努力，但是由於水平有限，加之時間倉促，不當和疏漏之處在所難免，敬請讀者不吝指正。 宋俊德 北京郵電大學 電子工程學院

前 言

撰寫本書第二版的目的是引導初學者進入並瞭解當今世界發展最快的工程領域之一 —個人無綫通信。本書按照先易後難的思路，對無綫通信係統的核心設計、應用工具、研究與開發中涉及的重要技術概念及其不斷發展的標準進行瞭詳盡介紹。本書的作者既是一名教師和研究人員，同時也擔任著技術培訓和谘詢等工作，因此有著豐富的教學經驗和實踐經驗。書中的內容繼續沿用瞭1990年第一次引入電子工程專業的課程模式，在那時全世界隻有不到五百萬的無綫電話用戶。到瞭21世紀，已經有超過6億人成為無綫電話服務的使用者，占到瞭世界人口的10%，並且這個數字將在2010年到達50%。 本書在第一版的基礎上又進行瞭修改和更新，可作為工程師和研究人員的參考用書，也可作為本科生和研究生的專業教材。本書包含瞭無綫通信中的基礎理論和實際應用，適閤所有的無綫技術人員使用。為瞭強調重要概念，書中提供瞭大量的工程實例和課後習題。第二版中又增加瞭最近更新的無綫工程技術標準，使其更加適閤企業的短期培訓課程及其他領域的人員使用。 書中引用瞭若乾篇期刊文章，以提供給感興趣的讀者閱讀，這些文章對於掌握其他領域的技術是很有必要的。為瞭方便初學者，應電氣和電子工程師協會（IEEE）之邀，作者還編寫瞭兩冊無綫技術期刊摘要，這些期刊包含瞭無綫通信産業所用到的相關技術內容。摘要叢書對於讀者理解無綫通信技術很有幫助，但不是必需的，可以作為本書的補充材料使用。本書提供瞭詳盡的自學教程和豐富的參考資料，可以作為讀者的自學用書、教學參考書或使用手冊。同時，為瞭幫助讀者鞏固所學知識，本書還提供瞭大量的例子和習題。 本書麵嚮那些已經掌握諸如概率論、通信原理和電磁學基礎等技術概念的學生和工程師。然而，就如同無綫通信産業本身一樣，書中綜閤瞭許多不同技術學科的內容，所以並不是所有讀者對本書講解的主題都學習過預備課程。為瞭提供廣泛的背景知識，本書中的重要概念都是首先圍繞原理展開，以便於讀者掌握無綫通信技術的基礎。本書可作為工業應用中的指導手冊或作為課堂上的教材。 本書的內容和章節的順序采用1991年作者在弗吉尼亞綜閤理工學院和州立大學研究生一年級課程的教學中所使用的授課方式。第1章介紹瞭無綫通信技術的發展，以及無綫係統從第一代模擬技術到第二代數字技術的演進；講述瞭世界範圍內蜂窩無綫通信的增長和20世紀90年代中期無綫通信産業的狀況。第2章總體介紹瞭21世紀重要的現代無綫通信係統，比如第三代（3G）移動通信、無綫局域網（WLAN）、本地多點業務分配係統（LMDS）及藍牙技術。通過閱讀第2章的內容，可以使讀者體會到無綫技術中的各種業務（如語音服務、數據業務、多媒體業務等）是如何深入到我們的日常生活中。第3章介紹瞭諸如頻率復用、切換等蜂窩無綫通信中的基本概念，這些概念是利用有限頻帶嚮移動用戶提供無綫通信服務的核心。第3章也講述瞭中繼效率的原理，以及移動颱和基站間的乾擾是怎樣影響蜂窩係統容量的。第4章介紹瞭無綫傳輸路徑損耗、鏈路預算和對數正態陰影衰落的問題，並描述瞭許多不同的運營環境中無綫電波傳播的大尺度效應的建模和預測方法。第5章講述瞭無綫電波傳播的小尺度效應問題（比如衰落、時延擴展和多普勒擴展），並講述瞭如何測量和建模不同信號帶寬和運動速度通過多徑信道對瞬時接收信號所産生的影響。無綫電波的傳播已經成為有史以來最難分析和設計的問題，因為它不像有綫通信係統那樣能夠提供一個穩定、固定的傳播路徑。當通信的一端運動的時候，無綫電信道是隨機的，並且經曆陰影衰落和多徑衰落。第5章還新增瞭在智能天綫和定位係統發展與分析中至關重要的空－時信道建模。 第6章介紹瞭無綫通信中最常用的模擬和數字調製技術，並講述瞭在選擇調製方式時的評價方法。此外還闡述瞭諸如接收機的復雜度、調製和解調的實現、衰落信道的誤比特率（BER）與頻譜利用率等問題。信道編碼、自適應均衡和天綫分集等概念在第7章進行瞭講解。在人們步行和駕車時使用的便攜式無綫通信係統中，可以單獨地或綜閤地使用這些方法，以提高在衰落和噪聲環境下的數字移動無綫通信的質量（即減少BER）。 第8章介紹瞭語音編碼技術。在過去的十年裏，語音編碼技術在降低高質量數字化語音傳輸係統中所需要的傳輸數據速率方麵取得瞭顯著的進展，這使無綫係統設計者能夠將終端用戶的業務和網絡的體係結構進行匹配。在本章中還提到瞭推動自適應脈衝編碼調製和綫性預測編碼發展的原理，同時也討論瞭如何使用這些技術在已有的和將來的蜂窩、無綫與個人通信係統中評估語音質量。第9章介紹瞭時分、頻分和碼分多址技術，以及最新的分組預留和空分多址等多址接入技術。第9章還講述瞭每種接入方式是如何容納大量移動用戶的，並解釋瞭多址接入技術如何影響蜂窩係統的容量和網絡結構。第10章描述瞭廣域無綫通信係統的組網問題，並提供瞭目前世界上已經投入使用或將來推薦使用的蜂窩、無綫和個人通信係統采用的組網方案。第11章通過描述和比較現有的第二代蜂窩、無繩和個人通信係統，總結瞭前9章的主要內容。第11章還提齣瞭個人通信係統的設計和實現中的一些摺中方法，這一章討論的主要電信標準的相關信息可以單獨作為某些商用的廣域無綫係統的參考資料。 附錄中包含中繼理論、噪聲係數、噪聲計算和擴頻碼分係統的高斯近似法，為那些對解決實際無綫通信問題感興趣的讀者提供瞭詳細的參考內容。附錄中還包括瞭幾百個工程中用到的數學公式和恒等式。作者嘗試將更多的有用信息放在附錄中，這樣會使學生們在使用時更加方便，實際工程師也利用它們解決超齣本書講解之外的更多問題。 如果本書作為工業界人士的使用，第1章~第4章、第9章及第11章對那些在蜂窩係統設計和射頻測試/維護領域工作的工程師會有所幫助。而第1章、第2章、第6章~第8章和第11章則是為剛進入無綫領域的技術人員和現代數字信號處理工程師精心準備的。對於更廣泛的讀者，如網絡操作者、管理人員、運營商及相關的專業政策管理人員等，相信他們會和工程師一樣對第1章、第2章和第10章、第11章的內容感興趣。 如果在本科教學中使用這本教材，指導教師可能會集中講解第1章～第6章或第1章~第5章及第9章，在本科生課程的第二學期或是研究生課程中可以按層次講解其他章節。同樣，第1章、第2章、第3章、第4章、第6章、第8章、第9章及第10章的有用材料可以很容易加到有關通信和網絡原理的本科生課程中。如果在研究生課程中使用這本教材，那麼可在半學期內完成第1章~第6章及第10章的授課，並在接下來的學期教授第7章~第8章及第11章的內容。在第2章、第10章和第11章中，作者添加瞭那些在實際網絡實施和世界標準中重要的但是很少寫齣來的內容。 如果沒有早先的幾位弗吉尼亞綜閤理工學院研究生的幫助和創造性的工作，那麼就不可能完成這本書的撰寫。我很高興得到Rias Muhamed、Varun Kapoor、Kevin Saldanha和Anil Doradla的幫助與鼓勵，他們是我在教授蜂窩無綫電和個人移動通信課程時認識的。Kevin Saldanha還為這本書製作瞭排版文件（這可不是一件小任務）。在編輯和修改這本書中的一些章節時，這些同學的幫助是不可估量的，他們在整個過程中不斷地給我鼓勵。另外，以下各位對本書提供瞭不少有益的建議和評論，他們的研究工