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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-DQPSK160

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 ALOHA291

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 2000413

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/UMTS425

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