无线通信基础及应用

第1章 绪论 1 1.1 无线通信系统的构成 1 1.2 无线通信系统的主要规格指标 6 1.3 无线通信技术的发展 7 1.4 无线通信的发展趋势 9 1.5 现代无线通信系统实例 10 1.5.1 无线寻呼系统 10 1.5.2 蜂窝电话 11 1.5.3 集群通信系统 12 1.5.4 无绳电话 13 1.5.5 无线局域网 14 1.5.6 个人域网 15 1.5.7 固定无线接入 15 1.6 无线通信面临的技术挑战 17 习题 18 第2章 无线通信基础 20 2.1 无线信道传播概述 20 2.1.1 电磁波的基本知识 22 2.1.2 无线电波的传播方式 25 2.1.3 电磁波的极化 28 2.2 大尺度路径损耗 30 2.2.1 概述 30 2.2.2 自由空间传播模型 31 2.2.3 辐射电场与功率的关系 33 2.2.4 电磁波基本传播机制 34 2.2.5 无线信道传输损耗模型 45 2.3 小尺度衰落和多径效应 50 2.3.1 小尺度多径传播 50 2.3.2 多径信道的冲激响应模型 60 2.3.3 无线多径信道特性测量 62 2.3.4 无线多径信道特性参数 65 2.3.5 小尺度衰落信道类型 70 2.3.6 阴影衰落和衰落储备 71 习题 72 第3章 均衡、分集与多天线通信技术 76 3.1 概述 76 3.2 均衡技术 76 3.2.1 均衡原理 76 3.2.2 均衡的分类 78 3.2.3 均衡技术算法 79 3.3 分集技术 81 3.3.1 概述 81 3.3.2 微分集技术 81 3.3.3 分集信号的合并 84 3.4 多天线通信技术 89 3.4.1 MIMO系统的基带信道模型 90 3.4.2 接收端已知、发射端未知信道特性时的MIMO系统容量 92 3.4.3 MIMO系统的等效特征传输模型 95 3.4.4 发射端已知信道特性时的MIMO容量 96 3.4.5 MIMO系统的空时编码技术 98 3.4.6 MIMO-OFDM技术 112 习题 119 第4章 移动通信网络技术 122 4.1 概述 122 4.1.1 移动通信的概念及特点 122 4.1.2 移动通信系统的基本组成 123 4.1.3 移动通信的分类 123 4.2 频率复用技术和系统容量 124 4.2.1 频率复用技术 124 4.2.2 干扰和系统容量 131 4.3 移动性管理 137 4.3.1 位置管理 137 4.3.2 切换控制 138 4.4 蜂窝通信网络规划 144 4.4.1 蜂窝网络规划的主要内容 144 4.4.2 蜂窝无线网络规划流程 144 4.4.3 蜂窝系统业务量描述与业务量估计 145 4.4.4 蜂窝无线网络设计 147 习题 161 第5章 无线通信系统与网络 163 5.1 GSM移动通信系统 163 5.1.1 概述 163 5.1.2 GSM无线子系统的结构原理 165 5.1.3 GSM的主要规格参数 170 5.1.4 GSM逻辑信道 172 5.1.5 GSM帧结构 174 5.1.6 语音编码和信道编码 178 5.2 CDMA蜂窝移动通信系统 181 5.2.1 IS-95 CDMA系统 181 5.2.2 IS-95系统的无线传输 183 5.2.3 CDMA系统的功率控制 189 5.2.4 CDMA系统的软切换 191 5.2.5 RAKE接收技术 192 5.3 第三代移动通信系统 193 5.3.1 系统概述 193 5.3.2 WCDMA系统 194 5.3.3 TD-SCDMA系统 200 5.3.4 CDMA2000系统 213 5.4 第三代移动通信长期演进技术——LTE 216 5.4.1 LTE概述 216 5.4.2 LTE网络架构 217 5.4.3 LTE物理层 220 5.5 卫星通信 222 5.6 无线传感器网络 225 5.6.1 无线传感器网络概述 225 5.6.2 无线传感器网络支撑技术 230 5.7 其他无线通信系统 231 5.7.1 蓝牙技术 231 5.7.2 短波通信 238 5.7.3 无线射频识别(RFID)技术 242 习题 244 第6章 第5代移动通信 246 6.1 概述 246 6.1.1 5G的主要性能指标 247 6.1.2 5G的频谱 248 6.2 5G移动通信网络 250 6.2.1 5G网络总体架构 250 6.2.2 5G组网架构 251 6.2.3 接入网的演进与5G接入网架构 252 6.2.4 LTE/NR双连接与共存 254 6.3 5G NR中的上下行解耦 255 6.4 5G NR的物理层技术 258 6.4.1 NR波形 258 6.4.2 NR帧结构 259 6.4.3 NR的基础参数与时频资源 261 6.4.4 NR的逻辑信道、传输信道和物理信道 263 6.4.5 NR传输信道处理 265 6.5 5G的非正交多址接入技术 266 6.5.1 非正交多址接入技术NOMA 267 6.5.2 多用户共享接入技术MUSA 269 6.5.3 稀疏码多址接入技术SCMA 269 6.6 大规模多输入多输出系统 270 6.6.1 阵列天线的概念 271 6.6.2 预编码与波束赋形 275 6.6.3 波速管理 278 习题 280 附录A 带通信号的基带等效表示 282 附录B 式(2-3-28)的证明 284 附录C 缩略词 286 参考文献 306