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移動通信原理、技術(shù)與系統(tǒng)（第2版） 
定 價：75 元 叢書名：工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材
9 7 4 8 2 7 9 1 8 2 4 1 2 讀者對象:高等學校電子信息和通信工程相關(guān)專業(yè)高年級本科生及研究生，通信工程相關(guān)專業(yè)或相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員。 
本書面向新工科建設的要求，重點介紹移動通信原理、技術(shù)與系統(tǒng)，包括原理和技術(shù)篇及系統(tǒng)篇。原理和技術(shù)篇包括第1～6章，從移動通信的概念及其歷史演進入手，重點介紹了電波傳播及信道模型、信源和信道編解碼技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、鏈路性能增強技術(shù)及移動通信組網(wǎng)技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，注重技術(shù)演進過程的分析和各技術(shù)適用場景的討論，培養(yǎng)讀者分析技術(shù)適用場景的能力；系統(tǒng)篇包括第7～10章，主要對現(xiàn)有蜂窩移動通信中的常見系統(tǒng)進行介紹，具體包括GSM、IS-95、3G、4G、5G相關(guān)系統(tǒng)，重點介紹了從2G到5G的演進過程及其關(guān)鍵技術(shù)的變化，培養(yǎng)讀者根據(jù)不同應用場景和需求運用適當?shù)募夹g(shù)構(gòu)建移動通信系統(tǒng)的能力，進而具備解決復雜工程問題的綜合能力和創(chuàng)新思維。此外，本書在梳理中國在移動通信領(lǐng)域的發(fā)展歷程（1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步、5G引領(lǐng)）的同時，介紹了發(fā)達國家在移動通信領(lǐng)域的最新研究情況，使讀者在具有民族自豪感的同時也具有一定的緊迫感。 本書層次清晰、內(nèi)容豐富、面向前沿科技成果，可作為高等學校電子信息和通信工程相關(guān)專業(yè)高年級本科生及研究生移動通信課程的教材，也適合通信工程相關(guān)專業(yè)或相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考使用。
沙學軍，哈爾濱工業(yè)大學教授、博士生導師，中國電子學會會士，中國通信學會高級會員，中國電子商會物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品應用專業(yè)委員會、電磁頻譜安全與控制專業(yè)委員會委員。擔任專用通信系統(tǒng)教育部工程研究中心主任，中國通信學報、物聯(lián)網(wǎng)學報編委。主要研究方向為專用通信系統(tǒng)、自組網(wǎng)接入與路由控制、時頻協(xié)同信號設計與處理，主持完成973計劃項目2項、國家自然科學基金面上項目3項及其他重大項目10余項。獲得國家科技進步二等獎1項，國防科技進步一等獎2項、三等獎1項，教育部科技進步一等獎1項，黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎1項。獲得授權(quán)專利100余項，發(fā)表學術(shù)論文100余篇。 吳宣利，哈爾濱工業(yè)大學教授、博士生導師。擔任中國工程教育專業(yè)認證專家，中國通信學會無線電應用與管理委員會委員，中國電子學會物聯(lián)網(wǎng)青年專技組委員，IEEE VTS Harbin Chapter主席。主要從事B5G和6G系統(tǒng)的智能超表面、超密集網(wǎng)絡、非正交多址、頻譜共享及物理層安全等方面的研究。承擔國家重點研發(fā)計劃課題、973計劃項目、國家自然科學基金重點項目、國家科技重大專項子課題等各類科研項目40余項。獲得黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎1項、自然科學獎二等獎2項。獲得授權(quán)專利50余項，發(fā)表學術(shù)論文100余篇。何晨光，哈爾濱工業(yè)大學通信工程系副主任，黑龍江省青年教學名師，中國通信學會高級會員，教學競賽獲得國家級一等獎1項，省級一等獎3項，主持省教改項目3項，發(fā)表教學改革與研究論文10余篇，其中1篇論文獲得中國電子教育學會優(yōu)秀論文1等獎。主要研究方向為移動通信技術(shù)、自組網(wǎng)技術(shù)。
第1 章 概述................................................................................................ 3
1.1 移動通信簡史及典型系統(tǒng)介紹 ................................................................................................ 3 1.1.1 蜂窩移動通信系統(tǒng) ......................................................................................................... 4 1.1.2 專用業(yè)務移動通信系統(tǒng) ............................................................................................... 10 1.1.3 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng) ....................................................................................................... 11 1.1.4 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 ............................................................................................................... 13 1.2 移動通信的工作方式 .............................................................................................................. 15 1.3 移動通信的頻譜分配 .............................................................................................................. 17 1.4 移動通信的發(fā)展趨勢 .............................................................................................................. 20 思考題與習題 ................................................................................................................................... 21 參考文獻 ........................................................................................................................................... 21 第2 章 電波傳播及信道模型 ............................................................................................................... 22 2.1 電波傳播的特點 ................................................................................................................ 22 2.2 自由空間的電波傳播 ........................................................................................................ 23 2.2.1 自由空間的傳播損耗 ................................................................................................... 23 2.2.2 視距傳播 ....................................................................................................................... 25 2.3 地面電波的傳播機制 ........................................................................................................ 26 2.3.1 反射 ............................................................................................................................... 26 2.3.2 繞射 ............................................................................................................................... 27 2.3.3 散射 ............................................................................................................................... 29 2.4 地面電波傳播的射線跟蹤模型 ......................................................................................... 29 2.4.1 雙射線傳播模型 ........................................................................................................... 30 2.4.2 多射線傳播模型 ........................................................................................................... 31 2.5 路徑損耗 ........................................................................................................................... 31 2.5.1 室外傳播模型 ............................................................................................................... 31 2.5.2 傳播損耗的圖形計算法 ............................................................................................... 35 2.5.3 室內(nèi)傳播模型 ............................................................................................................... 42 2.5.4 超密集網(wǎng)絡中的傳播損耗 ........................................................................................... 44 2.6 陰影衰落 ........................................................................................................................... 45 2.7 多徑衰落 ........................................................................................................................... 46 2.7.1 多普勒頻移 ................................................................................................................... 46 2.7.2 多徑信道基本模型 ....................................................................................................... 47 2.7.3 多徑信道主要參數(shù) ....................................................................................................... 48 2.7.4 無線信道分類 ............................................................................................................... 51 2.8 多徑信道的統(tǒng)計模型 ........................................................................................................ 53 2.8.1 多徑信道的統(tǒng)計分析 ................................................................................................... 53 2.8.2 衰落信道建模和仿真 ................................................................................................... 56 2.9 5G 場景下的3D 信道覆蓋 ................................................................................................ 60 思考題與習題 ............................................................................................................................ 61 參考文獻 .................................................................................................................................... 62 第3 章 信源和信道編解碼技術(shù) ........................................................................................................... 63 3.1 語音編解碼技術(shù) ................................................................................................................ 63 3.1.1 語音壓縮編碼的特點 ................................................................................................... 64 3.1.2 語音編解碼器的性能指標 ........................................................................................... 65 3.1.3 語音編碼技術(shù)分類 ....................................................................................................... 67 3.1.4 移動通信中的語音編解碼技術(shù) ................................................................................... 68 3.2 圖像和視頻編解碼技術(shù) ..................................................................................................... 77 3.2.1 圖像和視頻中的冗余信息 ........................................................................................... 78 3.2.2 圖像編碼算法的性能指標 ........................................................................................... 79 3.2.3 圖像編碼技術(shù)分類 ....................................................................................................... 80 3.2.4 視頻編碼標準分類 ....................................................................................................... 81 3.3 信道編碼的基本原理及性能參數(shù) ..................................................................................... 82 3.3.1 基本原理 ....................................................................................................................... 82 3.3.2 性能參數(shù) ....................................................................................................................... 83 3.4 線性分組碼 ........................................................................................................................ 86 3.4.1 循環(huán)碼 ........................................................................................................................... 87 3.4.2 BCH 碼 .......................................................................................................................... 88 3.4.3 RS 碼 ............................................................................................................................. 88 3.5 卷積碼 ............................................................................................................................... 89 3.5.1 卷積碼編碼器 ............................................................................................................... 89 3.5.2 維特比譯碼 ................................................................................................................... 91 3.5.3 軟判決維特比譯碼 ....................................................................................................... 94 3.6 級聯(lián)編碼 ........................................................................................................................... 94 3.7 交織編碼 ........................................................................................................................... 95 3.8 Turbo 碼 ............................................................................................................................. 97 3.9 LDPC 和極化碼 ............................................................................................................... 100 3.9.1 移動通信中的信道編碼技術(shù)演進概述 ..................................................................... 100 3.9.2 LDPC 概述 .................................................................................................................. 101 3.9.3 極化碼概述 ................................................................................................................. 102 3.10 噴泉編碼 ....................................................................................................................... 103 3.10.1 LT 碼 ......................................................................................................................... 103 3.10.2 Raptor 碼 ................................................................................................................... 104 思考題與習題 .......................................................................................................................... 105 參考文獻 .................................................................................................................................. 106 第4 章 調(diào)制技術(shù) .............................................................................................................................108 4.1 概述 ........................................................................................................................................ 108 4.2 信號空間分析 ........................................................................................................................ 109 4.2.1 信號與系統(tǒng)模型 ......................................................................................................... 109 4.2.2 向量空間 ..................................................................................................................... 110 4.2.3 信號空間 ..................................................................................................................... 111 4.2.4 信號的正交展開 ......................................................................................................... 112 4.3 數(shù)字相位調(diào)制技術(shù) ................................................................................................................ 113 4.3.1 BPSK 調(diào)制和DPSK 調(diào)制 .......................................................................................... 113 4.3.2 QPSK 調(diào)制 .................................................................................................................. 115 4.3.3 OQPSK 調(diào)制 ............................................................................................................... 117 4.3.4 ?/4-QPSK 調(diào)制 ......................................................................................................... 118 4.4 正交振幅調(diào)制 ........................................................................................................................ 121 4.4.1 QAM 信號的基本原理 ............................................................................................... 121 4.4.2 MQAM 信號的產(chǎn)生和解調(diào) ....................................................................................... 123 4.4.3 MQAM 信號的性能 ................................................................................................... 124 4.5 頻率調(diào)制 ................................................................................................................................ 125 4.5.1 頻移鍵控 ..................................................................................................................... 125 4.5.2 最小頻移鍵控 ............................................................................................................. 127 4.5.3 高斯最小頻移鍵控 ..................................................................................................... 131 4.6 網(wǎng)格編碼調(diào)制 ........................................................................................................................ 132 4.6.1 網(wǎng)格編碼調(diào)制的基本概念 ......................................................................................... 132 4.6.2 網(wǎng)格編碼調(diào)制信號的產(chǎn)生 ......................................................................................... 133 4.7 正交頻分復用技術(shù) ................................................................................................................ 136 4.7.1 概述 ............................................................................................................................. 136 4.7.2 OFDM 技術(shù)的基本原理 ............................................................................................. 136 4.8 擴展維度的協(xié)同物理層波形 ................................................................................................ 141 4.8.1 時頻協(xié)同的物理層波形設計 ..................................................................................... 141 4.8.2 IQ 分量協(xié)同的恒包絡波形設計 ................................................................................ 144 思考題與習題 ................................................................................................................................. 152 參考文獻 ......................................................................................................................................... 153 第5 章 鏈路性能增強技術(shù) ................................................................................................................. 154 5.1 擴頻通信 ......................................................................................................................... 154 5.1.1 擴頻基本原理 ............................................................................................................. 154 5.1.2 直接序列擴頻 ............................................................................................................. 158 5.1.3 跳頻擴頻 ..................................................................................................................... 158 5.1.4 擴頻通信系統(tǒng)的處理增益 ......................................................................................... 160 5.1.5 擴頻通信系統(tǒng)的干擾容限 ......................................................................................... 162 5.1.6 擴頻通信系統(tǒng)的主要特點 ......................................................................................... 163 5.2 分集 ................................................................................................................................. 164 5.2.1 獨立衰落路徑的實現(xiàn)方法 ......................................................................................... 164 5.2.2 接收分集的合并方式及其性能分析 ......................................................................... 167 5.2.3 RAKE 接收機 ............................................................................................................ 174 5.2.4 計算分集的設想 ........................................................................................................ 177 5.3 發(fā)射分集和MIMO 技術(shù) ................................................................................................. 179 5.3.1 發(fā)射分集 .................................................................................................................... 179 5.3.2 MIMO 技術(shù) ................................................................................................................ 180 5.4 均衡技術(shù) ......................................................................................................................... 185 5.4.1 均衡原理 .................................................................................................................... 185 5.4.2 均衡器的類型 ............................................................................................................ 186 5.4.3 線性均衡器與非線性均衡器 .................................................................................... 187 5.4.4 自適應均衡器 ............................................................................................................ 191 5.4.5 頻域均衡器 ................................................................................................................ 193 思考題與習題 .......................................................................................................................... 194 參考文獻 .................................................................................................................................. 195 第6 章 移動通信組網(wǎng)技術(shù) ................................................................................................................. 197 6.1 移動通信網(wǎng)的基本概念 ................................................................................................... 197 6.1.1 移動通信網(wǎng)的組成 ..................................................................................................... 197 6.1.2 移動通信網(wǎng)的覆蓋方式 ............................................................................................. 198 6.1.3 蜂窩組網(wǎng)與頻率復用 ................................................................................................. 201 6.2 多址接入技術(shù) .................................................................................................................. 209 6.2.1 頻分多址 ..................................................................................................................... 209 6.2.2 時分多址 ..................................................................................................................... 215 6.2.3 碼分多址 ..................................................................................................................... 217 6.2.4 空分多址 ..................................................................................................................... 220 6.2.5 蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量分析 ................................................................................. 221 6.3 移動通信網(wǎng)的信令與接口 ............................................................................................... 224 6.3.1 接入信令 ..................................................................................................................... 225 6.3.2 網(wǎng)絡信令 ..................................................................................................................... 227 6.4 多信道共用及話務量分析 ............................................................................................... 228 6.4.1 話務量、呼損率和用戶量 ......................................................................................... 228 6.4.2 信道自動選擇方式 ..................................................................................................... 232 思考題與習題 .......................................................................................................................... 234 參考文獻 .................................................................................................................................. 234 下篇 系統(tǒng)篇 第7 章 GSM 及其增強體制 ............................................................................................................... 237 7.1 概述 ....................................................................................................................................... 237 7.1.1 GSM 的發(fā)展歷程 ....................................................................................................... 237 7.1.2 GSM 的業(yè)務 ............................................................................................................... 238 7.1.3 GSM 的體系結(jié)構(gòu) ....................................................................................................... 239 7.2 GSM 的信道 .......................................................................................................................... 246 7.2.1 時隙和幀結(jié)構(gòu) ............................................................................................................. 246 7.2.2 邏輯信道及其分類 ..................................................................................................... 248 7.2.3 突發(fā)脈沖 ..................................................................................................................... 250 7.2.4 邏輯信道和物理信道間的映射 ................................................................................. 252 7.3 GSM 中的無線傳輸技術(shù) ...................................................................................................... 255 7.3.1 GSM 中的語音編碼技術(shù) ........................................................................................... 255 7.3.2 GSM 中的抗干擾技術(shù) ............................................................................................... 256 7.3.3 GSM 中的調(diào)制解調(diào)技術(shù) ........................................................................................... 258 7.3.4 GSM 中的抗衰落技術(shù) ............................................................................................... 259 7.3.5 GSM 中的其他技術(shù) ................................................................................................... 260 7.4 GSM 的控制與管理 .............................................................................................................. 262 7.4.1 鑒權(quán)和加密 ................................................................................................................ 262 7.4.2 GSM 呼叫接續(xù)與管理 ............................................................................................... 264 7.5 GSM 演進技術(shù) ...................................................................................................................... 273 7.5.1 GPRS 的結(jié)構(gòu)和功能 ................................................................................................. 273 7.5.2 GPRS 的關(guān)鍵技術(shù) ..................................................................................................... 274 7.5.3 EDGE 的發(fā)展 ............................................................................................................ 276 7.5.4 EDGE 的關(guān)鍵技術(shù) .................................................................................................... 277 思考題與習題 ................................................................................................................................ 279 參考文獻 ........................................................................................................................................ 280 第8 章 IS-95 CDMA 系統(tǒng) ................................................................................................................. 281 8.1 IS-95 CDMA 系統(tǒng)概述 .................................................................................................... 281 8.1.1 IS-95 CDMA 系統(tǒng)的發(fā)展 .......................................................................................... 281 8.1.2 IS-95 CDMA 系統(tǒng)支持的業(yè)務和網(wǎng)絡功能............................................................... 282 8.1.3 IS-95 CDMA 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) .................................................................................. 282 8.2 IS-95 CDMA 系統(tǒng)的信道 ................................................................................................ 287 8.2.1 前向鏈路 ..................................................................................................................... 287 8.2.2 反向鏈路 ..................................................................................................................... 291 8.3 IS-95 CDMA 系統(tǒng)的增強技術(shù) ........................................................................................ 293 8.3.1 語音編解碼技術(shù) ......................................................................................................... 293 8.3.2 RAKE 接收 ................................................................................................................. 294 8.3.3 語音激活技術(shù)和功率控制技術(shù) ................................................................................. 297 8.4 IS-95 CDMA 系統(tǒng)的控制與管理 ..................................................................................... 299 8.4.1 登記 ............................................................................................................................. 299 8.4.2 鑒權(quán)與加密 ................................................................................................................. 300 8.4.3 切換與漫游 ................................................................................................................. 304 8.4.4 呼叫接續(xù) ..................................................................................................................... 305 思考題與習題 .......................................................................................................................... 306 參考文獻 .................................................................................................................................. 307 第9 章 第三代和第四代移動通信系統(tǒng) ............................................................................................. 308 9.1 第三代移動通信系統(tǒng) ...................................................................................................... 308 9.1.1 概述 ............................................................................................................................. 308 9.1.2 組織 ............................................................................................................................. 309 9.1.3 主要標準及其演進 ..................................................................................................... 311 9.2 LTE 系統(tǒng) ......................................................................................................................... 315 9.2.1 LTE 系統(tǒng)概述 ............................................................................................................. 315 9.2.2 LTE 系統(tǒng)架構(gòu) ............................................................................................................. 316 9.2.3 LTE 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) ..................................................................................................... 318 9.3 LTE-Advanced 系統(tǒng) ......................................................................................................... 329 9.3.1 概述 ............................................................................................................................. 329 9.3.2 系統(tǒng)需求及發(fā)展趨勢 ................................................................................................. 330 9.3.3 關(guān)鍵技術(shù) ..................................................................................................................... 330 思考題與習題 .......................................................................................................................... 332 參考文獻 .................................................................................................................................. 332 第10 章 第五代和第六代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù) ........................................................... 333 10.1 第五代移動通信系統(tǒng)概述 ............................................................................................. 333 10.1.1 5G 的重要地位 ......................................................................................................... 333 10.1.2 5G 的標準化進程 ..................................................................................................... 334 10.1.3 5G 的3 個典型應用場景 ......................................................................................... 335 10.1.4 5G 網(wǎng)絡架構(gòu) ............................................................................................................. 336 10.2 第五代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) .................................................................................. 339 10.2.1 超密集網(wǎng)絡 ............................................................................................................... 339 10.2.2 毫米波 ....................................................................................................................... 342 10.2.3 Massive MIMO ......................................................................................................... 346 10.2.4 非正交多址 ............................................................................................................... 349 10.2.5 SDN 和NFV ............................................................................................................. 352 10.2.6 網(wǎng)絡切片 ................................................................................................................... 355 10.3 第五代移動通信系統(tǒng)的應用 ......................................................................................... 357 10.3.1 云VR/AR .................................................................................................................. 358 10.3.2 車聯(lián)網(wǎng) ....................................................................................................................... 359 10.3.3 聯(lián)網(wǎng)無人機 ............................................................................................................. 362 10.4 第六代移動通信系統(tǒng)的愿景及預期的關(guān)鍵技術(shù) ........................................................... 363 10.4.1 第六代移動通信系統(tǒng)的愿景 ................................................................................... 363 10.4.2 第六代移動通信系統(tǒng)預期的關(guān)鍵技術(shù) ................................................................... 365 思考題與習題 .......................................................................................................................... 367 參考文獻 .................................................................................................................................. 367
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