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第一部分　引言 2

第1章 无线业务的应用和需求 2

1.1　历史 2

1.1.1　一切是如何开始的 2

1.1.2　第一个系统 3

1.1.3　模拟蜂窝系统 3

1.1.4　GSM以及世界范围的蜂窝革命 4

1.1.5　新无线系统及电信泡沫的爆裂 5

1.1.6　无线通信的复兴 6

1.2　业务类型 6

1.2.1 广播 6

1.2.2 寻呼 7

1.2.3　蜂窝电话 8

1.2.4　集群无线电 9

1.2.5　无绳电话 9

1.2.6　无线局域网 11

1.2.7　个域网 11

1.2.8　固定无线接入 12

1.2.9　卫星蜂窝通信 12

1.3　业务需求 12

1.3.1　数据速率 13

1.3.2　覆盖范围和用户数目 13

1.3.3　移动性 14

1.3.4　能量消耗 15

1.3.5　频谱的使用 16

1.3.6　传输方向 17

1.3.7　服务质量 17

1.4　经济和社会因素 17

1.4.1　构建无线通信系统的经济条件 17

1.4.2　无线通信市场 18

1.4.3　行为影响力 19

第2章 无线通信的技术挑战 20

2.1 多径传播 21

2.1.1 衰落 21

2.1.2　符号间干扰 23

2.2　频谱限制 24

2.2.1　频率的分配 24

2.2.2　受管制频谱的频率重用 25

2.2.3　非管制频谱的频率重用 26

2.3　能量限制 26

2.4　用户移动性 27

第3章　噪声受限和干扰受限系统 28

3.1 概述 28

3.2　噪声受限系统 28

3.2.1　链路预算 30

3.3　干扰受限系统 33

第二部分 无线传播信道 36

第4章 传播机制 36

4.1 自由空间损耗 36

4.2　反射和透射 37

4.2.1　斯涅尔（Snell）定律 37

4.2.2　分层电介质结构的反射和透射 39

4.2.3 d-4功率定律 41

4.3　绕射 42

4.3.1　单屏或楔形绕射 42

4.3.2　多屏绕射 46

4.4　粗糙表面的散射 50

4.4.1　Kirchhoff理论 50

4.4.2　微扰理论 50

4.5　波导 52

4.6　附录 52

第5章 无线信道的统计描述 53

5.1　概述 53

5.2　时不变两径模型 54

5.3　时变两径模型 56

5.4　不含主导分量的小尺度衰落 57

5.4.1　一个计算机实验 57

5.4.2　振幅与相位统计量的数学推导 60

5.4.3　瑞利分布的性质 61

5.4.4　瑞利分布场强的衰落余量 63

5.5　含有主导分量的小尺度衰落 64

5.5.1　一个计算机实验 64

5.5.2　振幅和相位分布的推导 65

5.5.3　Nakagami分布 67

5.6　多普勒谱 68

5.7　衰落的时间依赖性 71

5.7.1　电平通过率 71

5.7.2　平均衰落持续时间 71

5.7.3　随机频率调制 72

5.8　大尺度衰落 73

5.9 附录 76

第6章 宽带和方向性信道的特性 78

6.1 概述 78

6.2　时延色散的成因 78

6.2.1 两径模型 78

6.2.2　一般的情况 79

6.3　无线信道的系统理论描述 82

6.3.1　确定性线性时变系统的特性 82

6.3.2　随机系统函数 84

6.4　WSSUS模型 84

6.4.1 广义平稳 85

6.4.2　非相关散射 85

6.4.3　WSSUS假设 86

6.4.4　抽头延时线模型 86

6.5　精简参数 87

6.5.1　相关函数的积分 87

6.5.2　功率时延谱的矩 88

6.5.3　多普勒谱的矩 88

6.5.4　相干带宽和相干时间 89

6.5.5　窗参数 89

6.6　超宽带信道 92

6.7　方向性描述 93

6.8　附录 95

第7章 信道模型 97

7.1　概述 97

7.2　窄带模型 98

7.2.1　小尺度和大尺度衰落模型 98

7.2.2　路径损耗模型 98

7.3　宽带模型 99

7.3.1　抽头延时线模型 99

7.3.2　功率时延谱模型 100

7.3.3　射线和簇到达时间模型 101

7.3.4　标准化的信道模型 102

7.4　方向性模型 102

7.4.1　一般模型结构及因子分解 102

7.4.2　基站处的角度散射 103

7.4.3　移动台处的角度色散 103

7.4.4　极化 104

7.4.5　模型实现 104

7.4.6　标准化方向性模型 106

7.4.7　多输入多输出矩阵模型 107

7.5　确定性信道建模方法 107

7.5.1　射线发射 108

7.5.2　射线跟踪 109

7.5.3　有效性考虑 109

7.5.4　地理数据库 111

7.6　附录 111

第8章　信道探测 113

8.1　概述 113

8.1.1　信道探测的必要性 113

8.1.2　通用探测器结构 113

8.1.3　无线信道的可识别性 115

8.1.4　对测量数据的影响 116

8.2　时域测量 117

8.2.1　冲激探测器 117

8.2.2　相关探测器 118

8.3　频域分析 119

8.4　改进的测量方法 119

8.4.1 扫描时延互相关器（STDCC） 119

8.4.2　逆滤波 120

8.4.3　平均 121

8.4.4 同步 122

8.4.5　矢量网络分析仪测量 122

8.5　可分辨方向测量 123

8.5.1　接收阵列的数据模型 124

8.5.2　波束形成 125

8.5.3　高分辨率算法 126

8.5.4　多入多出测量 128

8.6　附录 128

第9章　天线 130

9.1　概述 130

9.1.1　天线的系统集成 130

9.1.2　天线参量特征 130

9.2　移动台天线 133

9.2.1　单极子和偶极子天线 133

9.2.2　螺旋天线 134

9.2.3　微带天线 135

9.2.4　平面倒F型天线 136

9.2.5　辐射耦合双L型天线 136

9.2.6　多波段天线 137

9.2.7　移动台天线的安置 137

9.3　基站天线 138

9.3.1 天线类型 138

9.3.2　阵列天线 138

9.3.3　改进天线方向图 139

9.3.4　环境对天线方向图的影响 139

第三部分 收发信机和信号处理 142

第10章 无线通信链路结构 142

10.1　收发信机结构 142

10.2　简化模型 146

第11章　调制 147

11.1　概述 147

11.2　基本概念 148

11.2.1　脉冲幅度调制 148

11.2.2　多脉冲调制和连续相位调制 151

11.2.3　功率谱 152

11.2.4　信号空间图 153

11.3　几种重要的调制 154

11.3.　1二进制相移键控（BPSK） 154

11.3.2　四相相移键控（QPSK） 157

11.3.3　p/4-DQPSK 160

11.3.4　偏移四相相移键控（OQPSK） 162

11.3.5　高阶调制 163

11.3.6　二进制频移键控 165

11.3.7　最小频移键控（MSK） 167

11.3.8　MSK的解调 169

11.3.9　高斯频移键控（GMSK） 170

11.3.10　脉位调制（PPM） 171

11.3.11　频谱效率小结 173

11.4　附录 173

第12章 解调 174

12.1　加性高斯白噪声信道中的解调器结构和差错率 174

12.1.1　信道模型和噪声 174

12.1.2　信号空间图及最佳接收机 175

12.1.3　差错率的计算方法 178

12.2　平坦衰落信道中的差错率 183

12.2.1　平均误比特率一经典的计算方法 183

12.2.2　另一种计算平均差错率的方法 185

12.2.3　中断概率与平均错误概率 188

12.3　时延及频率色散衰落信道中的差错概率 189

12.3.1　差错基底的物理原因 189

12.3.2　采用群时延法计算差错基底 192

12.3.3　一般衰落信道：二次高斯变量法 194

第13章　分集 197

13.1　概述 197

13.1.1　分集的原理 197

13.1.2　相关系数的定义 198

13.2　微分集 198

13.2.1　空间分集 199

13.2.2　时间分集 202

13.2.3　频率分集 202

13.2.4　角度分集 203

13.2.5　极化分集 204

13.3　宏分集和同播 204

13.4　信号的合并 205

13.4.1　选择式分集 206

13.4.2　开关分集 208

13.4.3　合并分集 208

13.5　在衰落信道中分集接收的差错概率 212

13.5.1　平坦衰落信道中的差错概率 212

13.5.2　频率选择性衰落信道中的符号差错概率 214

13.6　发射分集 216

13.6.1　具有信道状态信息的发射机分集 216

13.6.2　无信道状态信息的发射机分集 216

13.7 附录 217

第14章　信道编码 218

14.1　概述 218

14.1.1　历史与动机 218

14.1.2　编码的分类 218

14.2　分组编码 219

14.2.1 引言 219

14.2.2　编码 220

14.2.3　译码 221

14.2.4　差错识别和纠正 222

14.2.5　级联码 223

14.2.6　循环分组码 224

14.2.7　循环分组码举例 224

14.3　卷积码 226

14.3.1　卷积码原理 226

14.3.2　Viterbi译码—经典表示 227

14.3.3　Viterbi算法的改进 228

14.4　网格编码调制 230

14.4.1　基本原理 230

14.4.2　集分割 232

14.5　Turbo码 234

14.5.1　引言 234

14.5.2　编码器 234

14.5.3　Turbo译码器 235

14.6　低密度奇偶校验码 237

14.6.1　低密度奇偶校验码的定义 237

14.6.2　低密度奇偶校验码的编码 238

14.6.3　低密度奇偶校验码的译码 238

14.6.4　性能改进 240

14.7　衰落信道的编码 241

14.7.1　交织 241

14.7.2　分组码 243

14.7.3　卷积码 244

14.7.4　级联码 244

14.7.5　衰落信道下的网格编码调制 244

14.8　附录 245

第15章　语音编码 247

15.1　概述 247

15.1.1　语音电话作为对话多媒体业务 247

15.1.2　信源编码基础 247

15.1.3　语音编码器设计 248

15.2　语音 249

15.2.1　语音的产生 249

15.2.2　语言声学 250

15.2.3　语音感知 252

15.3　语音信号的随机模型 253

15.3.1　短时平稳模型 253

15.3.2　线性预测声码器 253

15.3.3　正弦模型 255

15.3.4　谐波＋噪声模型 256

15.3.5　循环平稳模型 256

15.4　量化和编码 256

15.4.1　标量量化 256

15.4.2　矢量量化 257

15.4.3　预编码中的噪声成形 259

15.4.4　合成分析 261

15.4.5　信源信道联合编码 262

15.5　从语音传输到声音的远程呈现 263

15.5.1　语音激活检测 263

15.5.2　接收端增强 264

15.5.3 回声和噪声 264

15.5.4　远程呈现的业务增强 264

第16章　均衡器 266

16.1　概述 266

16.1.1　时域和频域均衡 266

16.1.2　信道和均衡器的模型 267

16.1.3　信道估计 268

16.2　线性均衡器 269

16.2.1　迫零均衡器 270

16.2.2　最小均方误差准则 271

16.2.3　均方误差均衡器的自适应算法 272

16.2.4　其他线性结构 274

16.3　判决反馈均衡器 275

16.3.1　最小均方误差判决反馈均衡器 275

16.3.2　迫零判决反馈均衡器 276

16.4　最大似然序列估计—Viterbi检测器 276

16.5　均衡器结构的比较 279

16.6　分数间隔均衡器 279

16.7　盲均衡 280

16.7.1　引言 280

16.7.2　恒模算法 280

16.7.3　盲最大似然估计 281

16.7.4　使用二阶或高阶统计特性的算法 281

16.7.5　评价 281

16.8　附录 281

第四部分 多址和高级收发信机方案第17章 多址和蜂窝原理 284

17.1　概述 284

17.2　频分多址 284

17.2.1　频率划分实现多址 284

17.2.2 中继增益 286

17.3　时分多址 289

17.4　分组无线电 290

17.4.1 ALOHA 291

17.4.2　载波侦听多址 292

17.4.3　分组预约多址 293

17.4.4　方式间的比较 293

17.4.5　分组无线电的路由问题 294

17.5　双工 295

17.6　蜂窝网络原理 296

17.6.1　重用距离 296

17.6.2　小区形状 296

17.6.3　六边形小区的小区规划 297

17.6.4　增加容量的方法 299

17.7　附录 300

第18章　扩展频谱系统 302

18.1　跳频多址 302

18.1.1　跳频原理 302

18.1.2　跳频多址（FHMA） 303

18.2　码分多址（CDMA） 304

18.2.1　直接序列扩频的基本原理 305

18.2.2　多址 306

18.2.3　数学表示 307

18.2.4　码分多址情况下的多径传播效应 308

18.2.5 同步 311

18.2.6　码族 311

18.3　蜂窝码分多址系统 315

18.3.1　码分多址原理回顾 315

18.3.2　功率控制 316

18.3.3　提升容量的方法 318

18.3.4　与其他多址方式的结合 319

18.4　多用户检测 319

18.4.1　概述 319

18.4.2　线性多用户检测 320

18.4.3　非线性多用户检测器 321

18.5　跳时脉冲无线电 323

18.5.1　简易脉冲无线电 323

18.5.2　跳时脉冲无线电 324

18.5.3　时间色散信道下的脉冲无线电 326

第19章 正交频分复用 329

19.1　概述 329

19.2　正交频分复用的原理 329

19.3　收发信机实现 330

19.4　频率选择性信道 331

19.4.1　循环前缀 331

19.4.2　频率选择性信道中的性能 333

19.4.3　编码正交频分复用 335

19.5　信道估计 336

19.5.1　基于导频符号的方法 336

19.5.2　基于离散导频的方法 336

19.5.3　基于特征值分解的算法 337

19.6　峰值平均功率比 339

19.6.1　峰平比问题的起因 339

19.6.2　降低峰平比的方法 340

19.7　载波间干扰 341

19.8 自适应调制和容量 344

19.8.1　信道质量估计 344

19.8.2　参数自适应 345

19.8.3　所选参数信号的传输 346

19.9　多址 347

19.10　多载波码分多址 347

19.11　采用频域均衡的单载波调制 349

第20章 多天线系统 351

20.1 智能天线 351

20.1.1　什么是智能天线 351

20.1.2 目的 352

20.1.3　增大容量 352

20.1.4　接收机结构 355

20.1.5　天线权重调整算法 358

20.1.6　上行链路与下行链路 361

20.1.7　网络方面 363

20.1.8　多用户分集和随机波束形成 363

20.2　多输入多输出系统 365

20.2.1　简介 365

20.2.2　空分复用如何工作 365

20.2.3　系统模型 366

20.2.4　信道状态信息 367

20.2.5　非衰落信道的容量 367

20.2.6　平坦衰落信道的容量 369

20.2.7　信道的影响 372

20.2.8　分层空-时结构 376

20.2.9　分集 378

20.2.10　分集，波束形成增益和空分复用之间的权衡 381

第五部分 标准的无线系统 385

第21章 GSM——全球移动通信系统 385

21.1　历史回顾 385

21.2　系统概述 386

21.3　空中接口 388

21.4　逻辑与物理信道 391

21.4.1　逻辑信道 391

21.4.2　逻辑信道与物理信道之间的映射 393

21.5 同步 395

21.5.1　频率同步 395

21.5.2　时间同步 396

21.5.3　定时提前 396

21.5.4　突发结构小结 396

21.6　编码 397

21.6.1　语音编码 397

21.6.2　信道编码 398

21.6.3　加密 400

21.6.4　跳频 400

21.7　均衡器 401

21.8　电路交换数据传输 402

21.8.1　传输模式 403

21.8.2　数据传输业务信道 403

21.9　建立连接和切换 404

21.9.1　识别号码 404

21.9.2　移动用户识别 404

21.9.3　建立连接的例子 405

21.9.4　不同类型切换举例 406

21.10　业务和计费 409

21.10.1　现有业务 409

21.10.2　计费 411

21.11　附录 412

第22章 IS-95和CDMA 2000 413

22.1　历史回顾 413

22.2　系统概述 413

22.3　空中接口 414

22.3.1 工作频段和双工方式 414

22.3.2　扩频和调制 414

22.3.3　功率控制 414

22.3.4　导频信号 415

22.4　编码 415

22.4.1　语音编码器 415

22.4.2　纠错编码 416

22.5　扩频和调制 417

22.5.1　长、短扩频码和Walsh码 417

22.5.2　上行链路扩频与调制 418

22.5.3　上行链路数据突发随机化和门控 418

22.5.4　下行链路扩频和调制 420

22.5.5　讨论 420

22.6　逻辑和物理信道 422

22.6.1　业务信道 422

22.6.2　接入信道 422

22.6.3　导频信道 422

22.6.4　同步信道 423

22.6.5　寻呼信道 423

22.6.6　功率控制子信道 423

22.6.7　将逻辑信道映射为物理信道 423

22.7　越区切换 424

22.8　附录 424

第23章 WCDMA/UMTS 425

23.1　历史回顾 425

23.2　系统概述 426

23.2.1　物理层概述 426

23.2.2　网络结构 426

23.2.3　层次蜂窝结构 427

23.2.4　数据速率和服务分类 428

23.3　空中接口 428

23.3.1　频带和双工 428

23.3.2　时分双工和频分双工的模式 429

23.3.3　无线频率相关的方面 429

23.4　物理和逻辑信道 430

23.4.1　逻辑信道 430

23.4.2　物理信道 431

23.5　语音编码、复用和信道编码 434

23.5.1　语音编码 434

23.5.2　复用和交织 434

23.6　扩谱和调制 437

23.6.1 帧结构，扩频码和沃尔氏-哈达曼（Walsh-Hadamard）码 437

23.6.2　上行链路 437

23.6.3　下行链路 441

23.7　物理层过程 443

23.7.1　小区搜索和同步 443

23.7.2　建立连接 443

23.7.3　功率控制 444

23.7.4　切换 445

23.7.5　过载控制 446

23.8 附录 446

第24章 无线局域网 447

24.1　概述 447

24.1.1　历史 447

24.1.2　应用 448

24.1.3　介质访问控制层与物理层的关系 448

24.2　802.11a—基于正交频分复用（OFDM）的局域网 449

24.2.1　频段 449

24.2.2　调制与编码 450

24.2.3　头部 452

24.2.4　同步和信道估计 452

24.3　802.11b—无线高保真 453

24.3.1　频段 453

24.3.2　调制与编码 454

24.3.3　头 456

24.4　802.11无线局域网中的分组传输 457

24.4.1　通用MAC结构 457

24.4.2　帧格式 458

24.4.3　分组无线电多址 458

24.5　无线局域网的其他选择和未来的发展 460

24.5.1　其他的802.11和高性能局域网模式 460

24.5.2　802.11n和多输入多输出技术 460

24.5.3　个域网 461

24.6　附录 461

第25章 习题 462

缩略词列表 489

符号列表 504

参考文献 513