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