內容簡介
無線技術已成為
電信和網路中最令人興奮的領域。行動電話使用的快速增長,各種衛星服務、無線網路、以及現在的無線智慧型手機、平板電腦、4G手機,各種應用程式以及物聯網等給電信和網路領域帶來了巨大變化。
本書提供對整個無線通信領域進行了概述。它全面涵蓋了從衛星和蜂窩到本地和個人區域網路的所有類型的無線通信。
書中統一討論了一下基本主題:
技術和體系結構:有一個小部分技術可以用來表征和區分無線通信與組網方式,包括:頻段、信號編碼技術、糾錯技術,以及網路體系結構。
網路類型:涵蓋了無線網路的多個重要類型,包括無線區域網路、無線個人區域網路、蜂窩、衛星和固定無線接入網路。
設計方法:探討了針對特定通信需求的替代原則和方法。這些考慮可以加深讀者對多年來一直指導無線系統設計的關鍵原則的理解。
標準:提供了一個理解具體無線標準的全面指南,如ITU、IEEE 802、3GPP頒布的標準以及其他組織制定的標準。這些標準著重反映了標準在定義一個領域的產品和未來研究方向方面的重要性。
套用:一些重要的作業系統和應用程式(通常稱為“app”)已經吸引了無線設備消費者的注意。對能夠提供app從而使無線設備更加便於用戶訪問的平台和應用程式開發過程進行了探討
圖書目錄
出版者的話
譯者序
前言
第1章 概述1
1.1 無線通信的發展史1
1.2 全球蜂窩網路2
1.3 移動設備革命3
1.4 未來趨勢4
1.5 無線技術挑戰5
第一部分 技術背景
第2章 信號傳輸基礎8
2.1 傳遞信息的信號8
2.1.1 時域概念8
2.1.2 頻域概念10
2.1.3 數據速率和頻寬之間的關係11
2.2 模擬信號和數位訊號傳輸13
2.2.1 模擬數據和數字數據13
2.2.2 模擬信號和數位訊號14
2.2.3 模擬傳輸和數字傳輸16
2.3 信道容量17
2.3.1 奈奎斯特頻寬17
2.3.2 香農容量公式18
2.4 傳輸介質19
2.4.1 地面微波21
2.4.2 衛星微波22
2.4.3 廣播無線電23
2.4.4 紅外線23
2.5 多路復用23
2.6 閱讀建議27
2.7 關鍵術語、複習題和問題27
附錄2A 分貝與信號強度29
第3章 通信網路31
3.1 廣域網、區域網路和城域網31
3.1.1 廣域網31
3.1.2 區域網路32
3.1.3 城域網32
3.2 交換技術32
3.3 電路交換34
3.4 分組交換36
3.4.1 基本操作38
3.4.2 數據包大小40
3.4.3 電路交換和分組交換的比較41
3.5 服務質量43
3.5.1 語音、音頻和視頻流量43
3.5.2 數據流量43
3.5.3 提供服務質量44
3.6 推薦閱讀45
3.7 關鍵術語、複習題和問題45
第4章 TCP/IP協定47
4.1 協定體系結構的需求47
4.2 TCP/IP協定的體系結構48
4.2.1 TCP/IP層48
4.2.2 TCP和IP操作49
4.2.3 TCP/IP套用50
4.3 OSI模型51
4.4 網路互聯52
4.4.1 路由器53
4.4.2 網路互聯實例53
4.5 推薦閱讀56
4.6 關鍵術語、複習題和問題56
附錄4A 網際網路協定57
附錄4B 傳輸控制協定64
附錄4C 用戶數據報協定67
第二部分 無線通信技術
第5章 無線通信概述70
5.1 頻譜的考慮因素70
5.1.1 監管措施70
5.1.2 傳播模式71
5.2 視距傳播72
5.2.1 5種基本傳播機制72
5.2.2 天線72
5.2.3 自由空間損耗73
5.2.4 實際系統中的路徑損耗指數75
5.2.5 基於實證測量的模型76
5.2.6 噪聲77
5.2.7 Eb/N0表達式77
5.3 移動環境的衰落78
5.4 信道校正機制81
5.4.1 前向糾錯81
5.4.2 自適應均衡82
5.4.3 分集技術和MIMO82
5.4.4 擴頻與OFDM84
5.4.5 自適應調製和編碼84
5.4.6 頻寬擴展84
5.5 數位訊號編碼技術85
5.6 編碼與差錯控制87
5.6.1 差錯檢測87
5.6.2 分組糾錯碼92
5.6.3 分組編碼原理93
5.6.4 低密度奇偶校驗碼97
5.6.5 卷積碼97
5.6.6 自動重傳請求100
5.7 OFDM103
5.7.1 OFDM基礎103
5.7.2 機會調度106
5.8 擴頻107
5.8.1 擴頻的概念107
5.8.2 跳頻擴頻107
5.8.3 直接序列擴頻109
5.8.4 碼分多址111
5.9 推薦閱讀111
5.10 關鍵術語、複習題和問題111
第6章 無線信道115
6.1 天線115
6.1.1 輻射方向圖115
6.1.2 天線類型116
6.1.3 天線增益118
6.2 頻譜的考慮因素119
6.2.1 監管措施119
6.2.2 傳播模式120
6.2.3 傳輸與反射特性122
6.3 視距傳播123
6.3.1 5種基本傳播機制123
6.3.2 衰減123
6.3.3 自由空間損耗124
6.3.4 實際系統中的路徑損耗指數125
6.3.5 基於實際測量的信道模型127
6.3.6 噪聲128
6.3.7 Eb/N0表達式129
6.3.8 大氣吸收131
6.3.9 多徑131
6.3.10 折射131
6.4 移動環境中的衰落132
6.5 信道糾錯機制136
6.5.1 前向糾錯136
6.5.2 自適應均衡137
6.5.3 自適應調製和編碼137
6.5.4 分集技術和MIMO138
6.5.5 OFDM和擴頻141
6.5.6 頻寬擴展141
6.6 推薦閱讀142
6.7 關鍵術語、複習題和問題142
第7章 信號編碼技術146
7.1 信號編碼準則147
7.2 數字數據、模擬信號148
7.2.1 幅移鍵控149
7.2.2 頻移鍵控149
7.2.3 相移鍵控150
7.2.4 性能153
7.2.5 最小頻移鍵控155
7.2.6 正交振幅調製156
7.3 模擬數據、模擬信號157
7.3.1 振幅調製157
7.3.2 角度調製159
7.4 模擬數據、數位訊號161
7.4.1 波形編碼162
7.4.2 基於模型的編碼和聲碼器165
7.4.3 性能166
7.5 推薦閱讀166
7.6 關鍵術語、複習題和問題167
第8章 正交頻分復用170
8.1 正交頻分復用簡介170
8.1.1 正交性171
8.1.2 OFDM的優點172
8.1.3 OFDM實現172
8.1.4 OFDM的缺點174
8.2 正交頻分多址176
8.3 單載波頻分多址177
8.4 推薦閱讀179
8.5 關鍵術語、複習題和問題179
第9章 擴頻181
9.1 擴頻的概念181
9.2 跳頻擴頻182
9.2.1 基本方法182
9.2.2 基於MFSK的跳頻擴頻184
9.2.3 FHSS性能方面的考慮185
9.3 直接序列擴頻186
9.3.1 基於BPSK的直接序列擴頻186
9.3.2 DSSS性能方面的考慮188
9.4 碼分多址189
9.4.1 基本原理189
9.4.2 直接序列擴頻的CDMA191
9.4.3 擴頻序列的產生192
9.4.4 RAKE接收機193
9.5 推薦閱讀193
9.6 關鍵術語、複習題和問題193
第10章 編碼與差錯控制196
10.1 差錯檢測196
10.1.1 奇偶校驗197
10.1.2 循環冗餘校驗198
10.2 分組糾錯碼202
10.2.1 分組編碼原理204
10.2.2 漢明碼207
10.2.3 循環碼209
10.2.4 BCH碼211
10.2.5 RS碼213
10.2.6 低密度奇偶校驗碼214
10.2.7 塊交織215
10.3 卷積碼215
10.3.1 解碼216
10.3.2 Turbo碼219
10.4 自動重傳請求221
10.4.1 流量控制221
10.4.2 差錯控制223
10.4.3 混合自動重傳請求225
10.5 推薦閱讀226
10.6 關鍵術語、複習題和問題227
第三部分 無線區域網路與個域網
第11章 無線區域網路技術234
11.1 概述及動機234
11.1.1 動機236
11.1.2 無線區域網路需求236
11.1.3 無線區域網路物理層237
11.2 IEEE 802體系結構238
11.2.1 協定體系結構238
11.2.2 MAC幀格式240
11.2.3 邏輯鏈路控制241
11.3 IEEE 802.11體系結構和服務243
11.3.1 Wi-Fi聯盟244
11.3.2 IEEE 802.11體系結構245
11.3.3 IEEE 802.11服務246
11.4 IEEE 802.11媒體訪問控制247
11.4.1 可靠數據傳遞247
11.4.2 媒體訪問控制248
11.4.3 MAC幀251
11.5 IEEE 802.11物理層254
11.5.1 IEEE 802.11b255
11.5.2 IEEE 802.11a256
11.5.3 IEEE 802.11g258
11.5.4 IEEE 802.11n259
11.6 吉比特Wi-Fi261
11.6.1 IEEE 802.11ac261
11.6.2 IEEE 802.11ad264
11.7 其他IEEE 802.11標準266
11.8 IEEE 802.11無線區域網路安全267
11.8.1 IEEE 802.11i服務268
11.8.2 IEEE 802.11i操作階段269
11.9 推薦閱讀271
11.10 關鍵術語、複習題和問題273
附錄11A 擾碼274
第12章 藍牙與IEEE 802.15276
12.1 物聯網276
12.2 藍牙技術產生的動機與概述277
12.2.1 藍牙的套用277
12.2.2 藍牙標準文檔278
12.2.3 協定體系結構278
12.2.4 套用規範280
12.2.5 微微網和散射網280
12.3 藍牙技術規範281
12.3.1 射頻規範281
12.3.2 基帶規範282
12.3.3 鏈路管理規範288
12.3.4 邏輯鏈路控制與適配協定288
12.4 高速藍牙和智慧型藍牙289
12.4.1 藍牙3.0+HS289
12.4.2 智慧型藍牙290
12.5 IEEE 802.15290
12.5.1 IEEE 802.15.3291
12.5.2 IEEE 802.15.4293
12.5.3 其他802.15標準294
12.6 ZigBee295
12.6.1 技術概述295
12.6.2 ZigBee聯盟295
12.6.3 設備類型297
12.6.4 協定297
12.6.5 射頻硬體298
12.7 推薦閱讀298
12.8 關鍵術語、複習題和問題299
第四部分 無線行動網路與套用
第13章 蜂窩無線網路302
13.1 蜂窩網路的原理302
13.1.1 蜂窩網路組成302
13.1.2 蜂窩系統的運行306
13.1.3 移動無線電傳播效應309
13.1.4 越區切換309
13.1.5 功率控制311
13.1.6 話務量計算312
13.2 第一代模擬系統315
13.2.1 頻譜分配315
13.2.2 操作316
13.2.3 AMPS控制通道316
13.3 第二代TDMA316
13.3.1 從第一代到第二代蜂窩系統316
13.3.2 時分多址317
13.3.3 全球移動通信系統318
13.3.4 無線鏈路319
13.4 第二代CDMA320
13.4.1 碼分多址320
13.4.2 移動無線CDMA設計注意事項321
13.4.3 IS-95322
13.5 第三代系統323
13.5.1 可選接口324
13.5.2 CDMA的設計考慮325
13.5.3 3G系統326
13.6 推薦閱讀329
13.7 關鍵術語、複習題和問題330
第14章 第四代系統和LTE-Advanced334
14.1 4G的目標、動力和方法334
14.2 LTE體系結構335
14.2.1 演進的分組系統336
14.2.2 設計原則337
14.2.3 EPS的高級功能338
14.3 演進的分組核心338
14.3.1 EPC組件338
14.3.2 非接入層協定340
14.4 LTE資源管理340
14.4.1 服務質量340
14.4.2 移動性管理342
14.4.3 小區間干擾協調343
14.5 LTE信道結構和協定344
14.5.1 無線電接口協定344
14.5.2 信道結構347
14.6 LTE無線電接入網路349
14.6.1 幀結構349
14.6.2 資源塊352
14.6.3 物理傳輸格式354
14.6.4 開機過程355
14.7 LTE-Advanced356
14.7.1 載波聚合356
14.7.2 增強MIMO358
14.7.3 中繼359
14.7.4 異構網路359
14.7.5 協作多點傳輸和接收360
14.7.6 其他增強技術361
14.8 推薦閱讀362
14.9 關鍵術語、複習題和問題362
第15章 移動套用與移動IP365
15.1 移動套用平台365
15.1.1 資源約束366
15.1.2 互動層366
15.1.3 兩個硬體棧的例子366
15.2 移動套用開發367
15.2.1 套用開發基礎367
15.2.2 開發環境368
15.2.3 探尋Android內部368
15.3 移動套用部署372
15.3.1 市場部署373
15.3.2 用戶評論和市場行銷373
15.3.3 質量控制373
15.4 移動IP374
15.4.1 移動IP的操作374
15.4.2 發現376
15.4.3 註冊378
15.4.4 隧道380
15.5 推薦閱讀383
15.6 關鍵術語、複習題和問題383
附錄15A 網際網路控制訊息協定(ICMP)384
附錄15B 訊息驗證387
第16章 長距離通信389
16.1 衛星通信參數與配置389
16.1.1 衛星軌道390
16.1.2 頻段394
16.1.3 傳輸損傷394
16.1.4 衛星網路配置397
16.2 衛星容量分配398
16.2.1 頻分復用398
16.2.2 頻分多址399
16.2.3 時分多址399
16.3 衛星套用403
16.3.1 全球定位系統403
16.3.2 直播系統405
16.4 固定寬頻無線接入406
16.5 WiMAX/IEEE 802.16407
16.5.1 IEEE 802.16體系結構407
16.5.2 IEEE 802.16 MAC層409
16.5.3 IEEE 802.16物理層413
16.6 智慧型電網416
16.6.1 智慧型電網通信需求417
16.6.2 智慧型電網無線技術418
16.7 推薦閱讀418
16.8 關鍵術語、複習題和問題419
參考文獻421