第1章 概要 1
1.1 概要 1
1.2 信息网络的要素 2
1.2.1 应用、设备和网络的发展 4
1.2.2 信息网络基础结构和无线接入 5
1.2.3 无线接入与定位之间的关系 8
1.2.4 信息网络的标准化组织 8
1.2.5 无线组网标准发展的四个市场 10
1.2.6 无线数据应用的发展趋势 11
1.3 无线接入到PSTN的发展 13
1.3.1 无绳电话系统 14
1.3.2 蜂窝电话网络 15
1.4 无线接入到因特网的发展 16
1.4.1 局域无线数据网络 17
1.4.2 广域无线数据网络 19
1.5 无线定位技术的发展 22
1.5.1 基于TOA的无线定位 22
1.5.2 基于RSS的定位 23
1.6 本书的结构 24
1.6.1 第一部分：空中接口设计的基本原则 25
1.6.2 第二部分：网络基础设施设计的基本原则 25
1.6.3 第三部分：无线局域接入 26
1.6.4 第四部分：广域无线接入 27
1.6.5 第五部分：无线定位 28
思考题 28
项目 29
第一部分 空中干扰设计 31
第2章 无线媒体特性 31
2.1 引言 31
2.1.1 多径传播的产生 31
2.1.2 多径传播的影响 32
2.1.3 无线通信应用的应用信道模型 34
2.2 大规模RSS模型、路径损耗模型和阴影衰落模型 35
2.2.1 大规模RSS的一般特征 35
2.2.2 Friis等式和自由空间的路径损耗模型 37
2.2.3 路径损耗梯度的经验确定法 40
2.2.4 阴影衰落和衰落余量 41
2.2.5 常用的路径损耗和阴影衰落模型 43
2.3 RSS波动模型和多普勒谱 47
2.3.1 Friis等式和几何射线追踪 48
2.3.2 小尺度衰落建模 54
2.3.3 多普勒谱 55
2.4 多路径特点的宽带模型 56
2.4.1 冲激响应和多径强度以及带宽 57
2.4.2 多径扩散和符号间串扰以及带宽 58
2.4.3 标准化组织的宽带信道模型 60
2.4.4 仿真信道行为 61
2.5 新兴信道模型 62
2.5.1 地理定位宽带信道模型 63
2.5.2 单输入多输出（SIMO）和多输入多输出（MIMO）信道模型 65
附录A2：什么是分贝 66
思考题 67
习题 67
项目 72
第3章 无线网络物理层的可选方案 77
3.1 引言 77
3.2 物理层基础：数据传输速率、带宽和功率 77
3.2.1 数据率和带宽 78
3.2.2 功率和差错率 78
3.2.3 可提高数据率的香农-哈特利约束 81
3.3 多径无线信道的性能 83
3.3.1 平坦衰落的影响 83
3.3.2 基于多径的ISI影响 85
3.4 无线传输技术 87
3.4.1 功率高效的短距离基带传输 87
3.4.2 高效带宽的载波调制传输技术 88
3.5 抗多径技术 93
3.5.1 平坦衰落、天线分集和MIMO 94
3.5.2 跳频扩频传输 96
3.5.3 FH-CDMA和OFDM 98
3.5.4 直接序列扩频传输 100
3.5.5 DS-CDMA和M进制正交编码 102
3.5.6 DSSS、FHSS和OFDM的比较 103
3.6 无线通信的编码技术 106
3.6.1 块编码 107
3.6.2 卷积码 108
3.6.3 Turbo码和其他的先进编码 109
3.6.4 空时编码 109
3.6.5 自动重传请求方案 110
3.6.6 块交织 110
3.6.7 扰码 111
3.6.8 语音编码 112
3.7 认知无线电和动态频谱接入 113
附录A3 114
思考题 114
习题 115
项目 119
第4章 媒体接入方法 120
4.1 简介 120
4.2 集中分配接入方法 121
4.2.1 频分多址 122
4.2.2 时分多址 124
4.2.3 码分多址（CDMA） 127
4.2.4 码分多址、时分多址和频分多址的比较 129
4.2.5 分配接入方法的性能 132
4.3 面向数据网络的分布式随机接入方法 135
4.3.1 数据服务随机接入方法 135
4.3.2 局域网接入方法 141
4.3.3 随机接入方法性能 146
4.4 话音和数据业务集成 152
4.4.1 集成服务的接入方法 153
4.4.2 面向话音网络的数据集成 153
4.4.3 面向数据网络的话音集成 158
思考题 164
习题 164
第二部分 网络基础设施设计原则 169
第5章 无线网络的部署 169
5.1 引言 169
5.2 无线网络架构 170
5.2.1 基于拓扑的无线网络的分类 171
5.2.2 基于覆盖范围的无线网络的分类 173
5.3 无线网络中的干扰 174
5.3.1 干扰范围 175
5.3.2 干扰概率 177
5.3.3 实验结果 179
5.4 无线局域网的部署 182
5.5 蜂窝拓扑结构、蜂窝基础和频率复用 186
5.5.1 蜂窝概念 186
5.5.2 蜂窝层次 188
5.5.3 蜂窝基础和频率复用 189
5.5.4 信干比计算 190
5.6 容量扩展技术 193
5.6.1 扩展容量的建设方案 194
5.6.2 信道分配技术和容量扩展 201
5.6.3 迁移到数字系统 207
5.7 CDMA系统的网络规划 208
5.7.1 CDMA网络规划中的问题 208
5.7.2 传统系统的迁移 209
5.8 毫微微蜂窝 210
思考题 211
习题 211
第6章 无线网络的运行 213
6.1 概要 213
6.1.1 蜂窝电话网络的运行 213
6.1.2 无线局域网的运行 216
6.1.3 无线个域网的运行 217
6.2 小区搜索与注册 218
6.3 移动性管理 219
6.3.1 位置管理 220
6.3.2 转交管理 224
6.3.3 移动IP与IMS 231
6.4 无线电资源与功率管理 235
6.4.1 调整链路质量 236
6.4.2 功率控制 236
6.4.3 无线网络中的功率节省机制 240
6.4.4 能量高效的设计 241
6.4.5 能量高效的软件方法 244
思考题 245
习题 245
项目：阴影衰落与转交的仿真 247
第7章 无线网络安全 251
7.1 简介 251
7.1.1 一般的安全威胁 251
7.1.2 安全加密协议 253
7.2 无线局域网的安全 253
7.2.1 安全威胁 253
7.2.2 安全协议 254
7.3 无线个人网络安全 258
7.3.1 安全威胁 258
7.3.2 安全协议 260
7.4 广域无线网络安全 261
7.4.1 安全威胁 261
7.4.2 安全协议 263
7.5 其他问题 266
附录A7 加密和加密协议概述 267
加密原语 267
思考题 276
习题 276
项目 277
第三部分 无线本地接入 279
第8章 无线局域网 279
8.1 简介 279
8.1.1 早期经验 279
8.1.2 免授权频段的出现 280
8.1.3 产品、频段及标准 281
8.1.4 市场策略的转变 282
8.2 无线局域网及标准 284
8.2.1 WLAN标准与802.11标准的活动 285
8.2.2 以太网和IEEE 802.11 286
8.2.3 IEEE 802.11概述 287
8.3 IEEE 802.11 WLAN操作 289
8.3.1 拓扑与结构 289
8.3.2 IEEE 802.11 MAC层 293
8.3.3 物理层 299
8.3.4 基本结构WLAN的容量 307
8.3.5 IEEE 802.11的安全问题及实现 309
思考题 311
习题 312
项目 316
第9章 低功耗传感器网络 319
9.1 简介 319
9.2 蓝牙 320
9.2.1 整体结构 321
9.2.2 协议栈 322
9.2.3 物理层 324
9.2.4 MAC机制 325
9.2.5 帧格式 326
9.2.6 连接管理 331
9.2.7 安全性 333
9.3 IEEE 802.15.4和ZigBee 333
9.3.1 整体结构 333
9.3.2 协议栈及操作 335
9.3.3 物理层 336
9.3.4 MAC层 338
9.3.5 帧结构 339
9.3.6 ZigBee与蓝牙和WiFi的比较 340
9.4 IEEE 802.15.6体域网 341
9.4.1 什么是BAN 341
9.4.2 整体结构及应用 342
9.4.3 信道测量及建模 343
9.4.4 物理层和MAC层 348
思考题 349
习题 350
第10章 千兆无线技术 351
10.1 简介 351
10.1.1 3.1～10.6GHz的超宽带（UWB）组网 351
10.1.2 60 GHz的千兆无线技术 353
10.2 3.1～10.6GHz的UWB通信技术 354
10.2.1 脉冲无线电和跳时接入 354
10.2.2 直接序列UWB 357
10.2.3 多频带正交频分复用 360
10.2.4 UWB通信的信道模型 362
10.3 60 GHz的千兆无线技术 366
10.3.1 体系架构和应用场景 367
10.3.2 传输和媒体接入 368
10.3.3 60 GHz毫米波网络的信道模型 370
思考题 372
习题 372
第四部分 广域无线接入 375
第11章 TDMA蜂窝系统 375
11.1 简介 375
11.2 什么是TDMA蜂窝 376
11.2.1 传统业务和不足 376
11.2.2 蜂窝网络参考体系结构 377
11.3 支持移动环境的机制 381
11.3.1 注册 381
11.3.2 呼叫建立 382
11.3.3 切换 383
11.3.4 安全 384
11.4 通信协议 385
11.4.1 第一层：物理层 386
11.4.2 第二层：数据链路层 392
11.4.3 第三层：网络层 392
11.5 蜂窝网络的信道模型 394
11.5.1 蜂窝网络路径损耗模型 394
11.5.2 蜂窝网络散射函数模型 397
11.6 TDMA蜂窝网络的传输技术 398
11.7 用于因特网接入的TDMA演进 401
11.7.1 体系结构和MAC层的改变 401
11.7.2 TDMA分组交换网络的数据率 403
思考题 404
习题 405
第12章 CDMA蜂窝系统 407
12.1 简介 407
12.2 为什么需要CDMA 408
12.3 基于CDMA的蜂窝系统 409
12.4 直接序列扩频 410
12.4.1 直接序列扩频的接收处理 411
12.4.2 使用正交序列实现信道分离 412
12.4.3 多径分集与PN序列 415
12.5 范例CDMA系统中的通信信道和协议 419
12.5.1 2G CDMA系统 419
12.5.2 3G UMTS系统 427
12.6 CDMA里的小区搜索、移动性和无线电资源管理 428
12.6.1 小区搜索 429
12.6.2 软切换 430
12.6.3 功率控制 433
12.7 高速分组接入 435
思考题 437
习题 438
第13章 OFDM和MIMO蜂窝系统 441
13.1 引言 441
13.2 为什么要用OFDM 442
13.2.1 多径色散下的鲁棒性 442
13.2.2 资源的灵活配置 446
13.2.3 OFDM的挑战 447
13.3 多输入多输出 450
13.3.1 分集 450
13.3.2 空间复用 452
13.3.3 波束赋形 453
13.4 WiMax 453
13.4.1 WiMAX的总体结构 455
13.4.2 WiMAX的MAC层 457
13.4.3 WiMAX的物理层 457
13.5 长期演进 458
13.5.1 结构和协议栈 458
13.5.2 LTE系统的下行链路 461
13.5.3 LTE系统的上行链路 463
13.5.4 LTE系统操作问题 463
13.5.5 杂项 465
13.6 LTE Advanced 465
思考题 466
习题 466
项目 467
第五部分 无线定位 470
第14章 地理定位系统 470
14.1 引言 470
14.2 无线定位是什么 471
14.2.1 无线紧急服务 472
14.2.2 地理定位系统的性能指标 473
14.3 射频位置检测和定位方法 474
14.3.1 通用结构 474
14.3.2 定位算法 475
14.3.3 蜂窝电话系统的定位标准 481
14.4 蜂窝系统的定位服务架构 483
14.4.1 蜂窝网络架构 484
14.4.2 定位服务体系结构 485
14.4.3 定位服务的空中（接入网络）通信 486
14.4.4 在固定基础设备（核心网络）提供定位服务的信令 487
14.4.5 移动定位协议（MLP） 487
14.5 ad hoc和传感网络定位 488
思考题 489
习题 490
课题 491
第15章 射频定位基础 492
15.1 介绍 492
15.2 射频传感器表征模型 493
15.2.1 RSS传感器表征模型 493
15.2.2 到达时间传感器表征模型 494
15.2.3 DOA表征模型 496
15.3 距离测量的性能界 497
15.3.1 估计理论和CRLB基本原理 497
15.3.2 基于RSS定位 498
15.3.3 基于TOA的定位系统 499
15.3.4 基于DOA的定位系统 501
15.4 无线定位算法 502
15.4.1 测距和定位间的关系 503
15.4.2 基于RSS模式识别算法 504
15.4.3 基于TOA的最小二乘法 510
思考题 511
习题 512
第16章 无线定位实践 514
16.1 引言 514
16.2 无线定位技术的出现 514
16.2.1 Wi-Fi定位的发展 515
16.2.2 Wi-Fi定位：TOA和RSS 516
16.2.3 基于RSS的Wi-Fi定位是怎样工作的 517
16.3 Wi-Fi定位系统的对比 517
16.3.1 RTLS：RFID应用的Wi-Fi定位 518
16.3.2 WPS：软件GPS 520
16.4 实际的TOA测量 523
16.4.1 使用窄带载波相位测量TOA 524
16.4.2 宽带TOA测量和超分辨率算法 525
16.4.3 UWB TOA测量 526
16.5 没有DP情况下的定位 527
16.5.1 没有DP时的测距误差 527
16.5.2 带宽的影响 528
16.5.3 利用多径分集定位 529
16.5.4 使用空间分集的协同定位 530
16.6 人体内部定位的挑战 532
16.6.1 在人体内部基于RSS定位的性能界限 533
16.6.2 在人体内基于TOA射频定位的挑战 535
16.6.3 人体内传播的宽带射频建模 536
思考题 538
习题 539
项目 539
参考文献 541