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引言 1

第1章 移动无线电信号环境 15

1.1 移动无线电通信媒介 15

1.2 传播路径损耗 19

1.3 由于散射因素引起的多径衰落 23

1.4 热噪声和人为噪声特性 29

1.4.1 热噪声特性 29

1.4.2 人为噪声特性 31

1.5 时延扩散 34

1.6 相干带宽 38

1.7 在800～900MHz范围内的多径衰落现象 39

练习题 40

参考文献 42

第2章 统计通信理论 44

2.1 统计方法 44

2.2 平均值 45

2.3 遍历过程 46

2.4 累计概率分布（CPD） 47

2.5 概率密度函数（PDF） 47

2.5.1 单个变量的PDF 47

2.5.2 两个变量的联合PDF 48

2.5.3 边缘PDF 49

2.5.4 联合特征函数 50

2.5.5 条件PDF 50

2.6 有效概率密度函数 52

2.6.1 均匀分布 52

2.6.2 高斯分布 53

2.6.3 瑞利分布 53

2.6.4 对数分布 55

2.6.5 二项式分布 56

2.6.6 泊松分布 57

2.7 电平交叉率（LCR） 57

2.8 衰落持续期 60

2.9 相关函数 61

2.9.1 自相关 62

2.9.2 互相关 62

2.10 功率谱密度和连续谱密度 63

2.11 采样分布 64

2.12 置信区间 67

2.13 差错概率 68

2.14 脉冲响应测量 69

2.15 均衡器 70

2.15.1 使峰值失真最小（迫零均衡器） 71

2.15.2 使均方误差最小（MSE算法） 72

2.15.3 构成一个自动均衡器 72

2.15.4 均衡器的讨论 72

练习题 73

参考文献 74

第3章 在平坦地面上的路径损耗 76

3.1 用模型分析法预测路径损耗 76

3.1.1 无线电水平线 76

3.1.2 空中反射 77

3.1.3 信号平均 77

3.1.4 终端在移动 77

3.1.5 移动台天线高度 77

3.1.6 地面波的影响 78

3.2 传播损耗——在光滑地面上 78

3.3 传播损耗——在粗糙地面上 81

3.3.1 正态分布的表面特性 83

3.3.2 表面粗糙度是距离的函数 84

3.3.3 地形数据的分辨间隔 85

3.3.4 有效散射地区的分析 85

3.4 双波模型——解释移动无线电路径的损耗和天线高度的作用 87

3.5 计算平均信号强度（本地均值）的规则 90

3.5.1 中值法 90

3.5.2 均值法 90

3.5.3 确定L值 91

3.6 预测传播路径损耗的模型 92

3.6.1 用于UHF的预测模型 92

3.6.2 Okumura等人的模型 94

3.6.3 经过不同环境的路径损耗的通用公式 96

练习题 97

参考文献 98

第4章 在丘陵地形中的路径损耗和常用的预测方法 100

4.1 基于模型分析的路径损耗预测 100

4.1.1 二次反射波存在 101

4.1.2 二次反射波不存在 103

4.1.3 一次反射波不存在 104

4.2 绕射损耗 105

4.3 圆拱形小山的绕射损耗 110

4.4 路径间隙标准 112

4.5 Lee的宏小区模型 112

4.5.1 人为影响——用不同的方法解释路径损耗 113

4.5.2 地形的影响 114

4.5.3 Lee的宏小区预测模型 115

4.6 Lee的微小区模型 116

4.7 建筑物内的预测模型 119

4.7.1 路径损耗斜率 119

4.7.2 总的接收功率 120

4.8 场强预测的效果 121

4.8.1 街道定向的影响 121

4.8.2 植被的影响 121

4.8.3 隧道内衰减的影响 123

4.8.4 大楼和建筑物的影响 123

4.8.5 路径损耗和局部均值之间的关系 123

4.9 信号门限的预测 124

4.10 信号覆盖地域的预测 124

4.10.1 方法A 124

4.10.2 方法B 127

4.10.3 两种方法的比较 127

4.11 宽带信号传播 128

4.11.1 宽带信号的路径损耗 128

4.11.2 宽带的多径损耗特性 129

练习题 131

参考文献 132

第5章 系统RF设计对传播的影响 135

5.1 天线设计的影响 135

5.2 天线方向性的影响 138

5.3 天线方向图波动影响 140

5.4 高增益天线的影响 144

5.5 移动无线电环境中的电场和磁场的独立性 145

5.6 无线电波极化的影响 148

练习题 152

参考文献 152

第6章 接收信号的包络特性 154

6.1 短时限与长时限衰落的比较 154

6.2 短时限衰落的模型分析 156

6.3 累积概率分布（CPD） 157

6.3.1 来自E场信号ro（t）的CPD 157

6.3.2 H场分量信号的CPD 160

6.3.3 来自定向天线rd（t）的CPD 161

6.3.4 求角电波到达的PDF 161

6.4 电平交叉率（LCR） 162

6.4.1 来自E场信号的re（t）的LCR 163

6.4.2 磁场分量的rhx,rhy的LCR 165

6.4.3 定向天线的rd（t）的LCR 166

6.5 计算衰落平均持续时间 169

6.6 基于时间分隔的移动接收信号的包络相关性 172

6.7 基于时间和空间分隔的移动接收信号的包络相关性 174

6.8 基于频率和时间分隔的移动接收信号的包络相关性 176

6.9 基于频率分隔的基站接收信号的包络相关性 178

6.10 功率谱分析 180

练习题 181

参考文献 181

第7章 接收信号相位特性 183

7.1 与移动无线电信号有关的随机变量 183

7.1.1 求随机变量的协方差 183

7.1.2 信号s（t）的功率谱 184

7.1.3 协方差矩阵 188

7.2 相位相关特性 189

7.2.1 ψ（t）的相位相关特性 189

7.2.2 在频率和时间间隔中的相位相关性 191

7.3 随机FM的特性 192

7.3.1 随机FM的概率分布 192

7.3.2 随机FM的功率谱 193

7.3.3 随机FM的电平交叉率（LCR） 195

7.4 喀呖噪声的特性 197

7.4.1 喀呖噪声 197

7.4.2 求p（n,?,ψn,?n）的过程 198

7.4.3 平均喀呖声速率 199

7.5 模拟模型 200

7.5.1 瑞利多径衰落模拟器 200

7.5.2 多径衰落和选择性衰落模拟器 203

练习题 204

参考文献 204

第8章 调制技术 207

8.1 系统的应用 207

8.2 调频移动无线电 207

8.2.1 无衰落情况 208

8.2.2 瑞利衰落情况 213

8.3 数字调制 218

8.3.1 无衰落情况 218

8.3.2 衰落情况（移动无线电环境） 222

8.4 恒定包络调制 224

8.4.1 四相移键控（QPSK） 224

8.4.2 交错四相相移键控（OQPSK） 225

8.4.3 π/4-相差分相移键控（π/4-DQPSK） 227

8.4.4 副载波QPSK 228

8.4.5 高斯滤波最小频移键控（GMSK） 228

8.5 非恒定包络调制 232

8.6 OFDM调制解调器 234

8.7 扩频系统 236

8.8 跳频差分相移键控（FH-DPSK）系统 237

8.9 FH-DPSK系统的差错率和系统效率 240

8.9.1 单有源基站小区内部的干扰 240

8.9.2 多基站小区间干扰 241

8.9.3 多径衰落环境 243

8.10 频谱效率和每个小区的信道数 243

8.11 扩频调制——直接序列（DS） 245

8.11.1 用DS信号降低干扰 246

8.11.2 相关器和瑞克接收机 247

8.12 改进的单边带（SSB）系统 247

练习题 248

参考文献 249

第9章 分集方案 251

9.1 移动无线电系统的功能设计——分集方案 251

9.2 宏观分集方案——在不同站址上天线的应用 251

9.3 微观分集方案——应用在同址天线上 252

9.4 空间分集 252

9.4.1 在移动台 253

9.4.2 在基站 253

9.5 场分量分集 256

9.6 极化分集 257

9.7 角分集 257

9.7.1 在基站 257

9.7.2 在移动台 258

9.8 频率分集 260

9.8.1 与频率统计相关 260

9.8.2 相关性与频率的关系 261

9.8.3 相干带宽 262

9.8.4 具有两个不相干带宽的两个频率 262

9.8.5 具有相干带宽的两个频率 262

9.9 时间分集 263

练习题 263

参考文献 264

第10章 合并技术 265

10.1 用宏观分集的合并技术 265

10.1.1 选择性分集合并 265

10.1.2 用选择性合并改善平均信噪比 265

10.2 微观分集的合并技术 267

10.3 预检测和后检测合并 267

10.3.1 使用预检测方法 267

10.3.2 使用后检测方法 267

10.4 选择性分集合并 268

10.4.1 第一种情况：所有Гk=Г 269

10.4.2 第二种情况：γ？Гk,k=1,…,M 269

10.4.3 第三种情况：ГM＜γ？(Г1,…,ГM-1) 270

10.4.4 第四种情况：相关信号 270

10.5 转换式合并 273

10.6 最大比值合并 275

10.6.1 计算概率密度分布 277

10.6.2 特殊情况 279

10.7 等增益合并 282

10.7.1 计算概率密度函数 282

10.7.2 累积概率分布 283

10.7.3 计算电平交叉率（LCR） 284

10.7.4 求出基站站址上的电平交叉率 285

10.7.5 求出在移动台站址上的LCR（电平交叉率） 288

10.8 馈送合并技术 291

10.9 前馈合并 291

10.9.1 使用无导频信号 291

10.9.2 延迟信号合并 292

10.9.3 使用具有通信信号的导频信号 293

10.9.4 另一种导频信号方法 293

10.10 反馈合并（Granlund合并器） 293

10.11 多支路天线阵的合并技术 294

10.11.1 CNR分析方法 296

10.11.2 累积分布方法 297

10.12 用分集合并减少时延扩展 298

练习题 300

参考文献 301

第11章 信号处理 302

11.1 移动无线电系统的功能设计——信号问题 302

11.1.1 距离相关因子 302

11.1.2 速度相关因子 303

11.2 比特流波形分析 303

11.2.1 时延扩展相关因子 303

11.2.2 比特流波形的分析 304

11.2.3 随机数据序列的功率谱密度 305

11.2.4 波形整形 306

11.2.5 双二进制波形信号 308

11.3 位同步和帧同步 311

11.3.1 位同步 311

11.3.2 帧同步 312

11.4 音节压缩扩张 314

练习题 316

参考文献 317

第12章 干扰问题 319

12.1 干扰的影响 319

12.2 同信道干扰 319

12.2.1 无衰落环境 320

12.2.2 瑞利衰落环境 324

12.3 邻道干扰 327

12.3.1 无衰落环境 327

12.3.2 瑞利衰落情况 329

12.3.3 带外邻道干扰 330

12.4 近端远端比干扰 330

12.5 互调（IM）干扰 331

12.5.1 调幅调相转换 331

12.5.2 天线端接失配 333

12.5.3 共址发射天线 333

12.6 符号间干扰 334

练习题 336

参考文献 337

第13章 信号差错分析与系统性能 339

13.1 系统和信号规范 339

13.1.1 性能规范 339

13.1.2 测试规范 339

13.1.3 等效性能规范 340

13.2 线性分组码 341

13.2.1 单奇偶校验检测码 341

13.2.2 奇偶校验检测矩阵 341

13.2.3 编码增益 342

13.2.4 编码强度 343

13.2.5 检错和纠错 344

13.2.6 擦除纠错（软判决） 344

13.2.7 检错和纠错算法 344

13.2.8 循环冗余检测码（CRC） 345

13.3 卷积码 346

13.3.1 卷积码编码器 346

13.3.2 树图 347

13.3.3 格形图（篱图） 348

13.3.4 维特比卷积码的译码算法 349

13.4 格形编码调制（TCM） 349

13.5 信号错误类型 352

13.6 基于M分支最大比率合并器的比特差错分析 354

13.7 衰落对误字率的影响 355

13.7.1 快衰落条件 355

13.7.2 慢衰落条件 356

13.8 基于大数判决处理减少差错 357

13.8.1 快衰落条件 357

13.8.2 慢衰落条件 358

13.9 基于相关信号的比特差错分析 360

13.9.1 快衰落条件 360

13.9.2 慢衰落条件 361

13.10 由于随机FM引起的不可降低的差错率 362

13.10.1 DPSK系统 362

13.10.2 数字FM（FSK）系统 362

13.11 由频率选择性衰落引起的不可降低的差错率 363

13.12 非相干匹配滤波器接收机的差错概率 364

13.13 差分相干接收机差错概率 367

练习题 370

参考文献 370

第14章 话音质量分析与系统性能 372

14.1 移动电话的话音特性 372

14.1.1 平均话音功率分布 372

14.1.2 瞬时振幅概率 374

14.1.3 话音功率谱 374

14.2 参数的确定 375

14.3 FM系统中的话音处理 376

14.3.1 预加重和去加重 377

14.3.2 压扩器：压缩和扩张 378

14.4 FM系统性能的主观分析 379

14.4.1 无压扩器的预加重和去加重 380

14.4.2 有和没有压扩时的预加重和去加重 381

14.5 话音信号的数字处理 383

练习题 383

参考文献 384

第15章 多址（MA）方案 385

15.1 引言 385

15.2 噪声受限环境 385

15.2.1 C/I>1系统 386

15.2.2 C/I<1系统 387

15.3 干扰受限环境 388

15.3.1 在干扰受限环境中的容量 388

15.3.2 C/I>1系统——FDMA/SDM系统和TDMA/SDM方案 388

15.3.3 C/I<1系统——CDMA/SDM方案 390

15.4 FDMA、TDMA和CDMA之间无线电容量的比较 392

15.4.1 C/I<1系统——FDMA和TDMA系统 392

15.4.2 C/I<1系统——CDMA系统 392

15.4.3 CDMA系统的容量更大 393

15.5 处理增益（P.G.） 394

15.6 蜂窝和PCS频段中的环境噪声及其对CDMA系统容量和覆盖范围的影响 395

15.6.1 引言 395

15.6.2 理论 395

15.6.3 计算结果 396

15.6.4 结论 398

15.7 CDMA系统抵消干扰的限制 399

15.8 虚拟信道的多址方案 401

15.8.1 ALOHA 401

15.8.2 时隙ALOHA 403

15.8.3 CSMA 403

15.8.4 预约ALOHA 404

15.8.5 PRMA 404

15.8.6 PRMA 405

15.8.7 BTMA 405

15.8.8 CSMA/CD 405

15.8.9 DSMA 405

15.8.10 ISMA 405

15.8.11 RAMA 405

15.8.12 CDPA 405

15.8.13 结论 406

15.9 移动卫星系统 407

15.9.1 GEO、MEO和LEO系统的比较 409

15.9.2 LEO工作的简述 410

15.9.3 LEO的工作原理 412

15.10 在SDMA系统中同信道干扰的性质 413

15.11 外来干扰容限的要求 415

15.11.1 无线通信系统的设计 416

15.11.2 计算特定的电平X 417

15.11.3 求出容许干扰电平 418

15.11.4 外来系统可容许的最大干扰电平 419

练习题 419

参考文献 419

第16章 几个敏感课题概念的阐明 422

16.1 编写本章的动力 422

16.2 60年代的研究方向 422

16.2.1 移动无线电环境 422

16.2.2 移动无线电环境对信号的影响 423

16.3 AWGN信道 424

16.4 移动无线电的衰落模型 425

16.5 天线高度的影响 426

16.6 路径损耗预测与本地平均值预测之间的不同 427

16.6.1 路径损耗曲线的产生 427

16.6.2 路径损耗的标准偏差 427

16.6.3 本地平均值预测 428

16.6.4 人造建筑物的影响 428

16.7 合并信号分集 429

16.7.1 分集增益 430

16.7.2 分集不改善检波后合并的C/I 430

16.7.3 分集改善检波前合并的C/I 430

16.7.4 分集接收与天线阵接收是不同的 430

16.7.5 发射或接收分集 431

16.8 天线高度增益和分集增益 432

16.9 时延扩散△ 434

16.9.1 时延扩散不影响模拟话音信号 435

16.9.2 对FDMA和CDMA的影响比对TDMA小 435

16.9.3 用分集方案能减小时延扩散 435

16.10 噪声系数（NF）问题 435

16.10.1 环境噪声 435

16.10.2 接收机噪声 436

16.10.3 天线温度噪声 437

16.11 功率受限和带宽受限系统 438

16.11.1 功率受限系统 438

16.11.2 带宽受限系统 438

16.12 移动台和便携台的覆盖范围 439

16.12.1 移动台的覆盖范围 439

16.12.2 便携台的覆盖范围 439

16.13 射线跟踪和积木式部件方法 440

16.13.1 射线跟踪方法 440

16.13.2 积木式部件方法 441

16.14 编码方案和可变的突发差错间隔 441

16.15 天线向下倾斜 442

16.15.1 电子向下倾斜 442

16.15.2 机械向下倾斜 443

16.15.3 倾斜天线的影响 446

16.16 互调 446

16.17 移动台位置 450

16.17.1 基于基站的定位 450

16.17.2 基于移动台的定位 450

16.17.3 讨论 450

16.18 用天线高度的角扩展及其应用 450

练习题 454

参考文献 454

第17章 新概念 456

17.1 瑞利衰落环境中的信道容量 456

17.1.1 高斯噪声环境中的信道容量 456

17.1.2 瑞利衰落环境中的信道容量 456

17.1.3 在瑞利衰落环境中具有M支路分集方案时的信道容量 458

17.1.4 极端情况 458

17.1.5 结论 459

17.2 实时运行平均值 460

17.2.1 脱机平均值 461

17.2.2 实时平均值 462

17.2.3 讨论 464

17.2.4 无线电通信环境 465

17.3 GSM和CDMA之间的链路容量与呼叫中断的比较 467

17.3.1 乒乓切换的呼叫中断率 467

17.3.2 求出δ和μ值 468

17.3.3 δ和μ的公式 468

17.3.4 小结和结论 469

17.4 通过蜂窝系统的数据传输 469

17.4.1 引言 469

17.4.2 理论推导 470

17.4.3 分析 474

17.4.4 总结 475

17.5 CDMA的多用户检测 477

17.5.1 最佳的多用户干扰抵消 478

17.5.2 连续的干扰抵消 479

17.6 无线本地环路系统的频谱和技术 480

17.6.1 图17.14所示出的WLL系统的特征 480

17.6.2 部署无线系统的概念 481

17.6.3 部署WLL系统的考虑 481

17.6.4 计算WLL系统的容量 485

17.6.5 WLL的TDD 488

17.7 小波（Wavelet）表达式 489

练习题 490

参考文献 490

第18章 军事移动通信 492

18.1 干扰环境中使用的策略 492

18.1.1 干扰策略 492

18.1.2 电子反干扰（ECCM）技术 492

18.2 扩展频谱方案——跳频（FH） 493

18.3 编码方案 497

18.4 在干扰环境中组合编码、分集和跳频 498

18.4.1 二进制R-S码 498

18.4.2 非二进制R-S码 503

18.5 自适应天线调零 505

18.5.1 使用自适应天线阵的可能性 505

18.5.2 需要考虑的问题 506

练习题 506

参考文献 507