本書詳細介紹了現代移動通信的基本概念、基本原理、基本技術和典型系統(tǒng),較充分地反映了移動通信工程設計和新技術。全書共13章,內容包括移動通信概述、移動通信信道、組網技術基礎、數字調制技術、抗衰落技術、多址接入技術、GSM(2G)移動通信系統(tǒng)、3G移動通信系統(tǒng)、4G移動通信系統(tǒng)、5G移動通信系統(tǒng)、專用移動通信系統(tǒng)、無線網絡規(guī)劃和6G移動通信。
本書可作為高等學校通信工程、信息工程、電子工程和其他相近專業(yè)的高年級本科生教材,也可作為通信工程技術人員和科研人員的參考書。
配套資源:教學視頻、電子教案
獲獎情況:“十二五”國家規(guī)劃教材、國家精品課程教材
本書特色:
★ 經典暢銷。被眾多高校選作教材,成為移動通信領域的經典教材。
★ 全新改版。為了反映移動通信發(fā)展的新狀況,作者不斷精心修改,編寫了新版本。重寫了4G移動通信系統(tǒng)和5G移動通信系統(tǒng),增加了6G移動通信內容,刪減了3G移動通信系統(tǒng)中的過時內容,對移動通信概述和無線網絡規(guī)劃的相關內容進行了補充等。
★ 立體化新形態(tài)教材,掃描正文二維碼可觀看視頻教程。
★ 采用80g膠板紙,品質更佳;雙色印刷,版式精美,可讀性更強。
★ 配套完整。配套有習題參考答案、電子教案等多種教學資源,免費提供給選用本教材的教師。
前言
近年來,移動通信迅猛發(fā)展,各種新技術層出不窮,使得手機成為世界上普及率的產品之一,并深刻地影響著人們的生活、學習和工作。迄今為止,以蜂窩系統(tǒng)為代表的移動通信系統(tǒng)已歷經5代。從1G以模擬移動通信開辟新紀元,到2G實現從1G的模擬時代走向數字時代,3G實現從2G語音時代走向數據時代,4G實現IP化,數據速率大幅提升,直到5G實現從人與人之間的通信走向人與物、物與物之間的通信,實現萬物互聯,移動通信技術的演進可謂波瀾壯闊。不僅如此,發(fā)展的腳步還未停歇,6G研究正在開展,并逐步呈現出多網共存的局面。有鑒于2017年出版的《現代移動通信》(第4版)教材在技術發(fā)展和應用等內容方面的落伍和不足,我們基于“保留基礎,推陳出新”的原則,對相關內容進行了修訂,如:重寫了4G移動通信系統(tǒng)和5G移動通信系統(tǒng),增加了6G移動通信內容,刪減了3G移動通信系統(tǒng)中的過時內容,對移動通信概述和無線網絡規(guī)劃的相關內容進行了補充等。
本書修訂后的內容仍可分為以下五個部分:部分(第1、2章)講述移動通信的基本概念、基本原理和移動通信信道的主要特點;第二部分(第3~6章)介紹組網技術基礎、數字調制技術、抗衰落技術、多址接入技術等移動通信基本技術;第三部分(第7~11章)針對GSM(2G)移動通信系統(tǒng)、3G移動通信系統(tǒng)、4G移動通信系統(tǒng)、5G移動通信系統(tǒng)、專用移動通信系統(tǒng)等典型移動通信系統(tǒng)的特點,分別從組成、接口和工作原理等方面予以介紹;第四部分(第12章)講述移動通信工程設計,內容主要涉及蜂窩系統(tǒng)的無線網絡規(guī)劃;后(第13章)簡要介紹了6G的相關知識。
本書第1、2、3、6、7、13章和附錄由蔡躍明編寫,第4、5章由吳啟暉編寫,第11、12章由田華編寫,第8章由高瞻編寫,第10章由楊煒偉編寫,第9章由吳丹編寫。蔡躍明負責全書統(tǒng)稿。
本書得以多次重印和改版,非常感謝使用本書的老師和同學的厚愛,感謝機械工業(yè)出版社李馨馨編輯的支持和鼓勵。由于編者水平有限,不免有疏漏和不當之處,懇請讀者批評指正。
編者
前言
第1章移動通信概述
1.1引言
1.1.1移動通信的特點
1.1.2移動通信系統(tǒng)的組成
1.1.3工作方式
1.2移動通信的分類及應用系統(tǒng)
1.3移動通信的發(fā)展概況
1.3.1移動通信的發(fā)展簡史
1.3.2我國移動通信的發(fā)展
1.3.3移動通信的發(fā)展趨勢
1.4標準化組織
1.4.1國際無線電標準化組織
1.4.2歐洲通信標準化組織
1.4.3北美地區(qū)的通信標準化組織
1.4.4IEEE 802標準委員會
1.4.5中國通信標準化協(xié)會
1.5思考題與習題
第2章移動通信信道
2.1陸地無線電波傳播特性
2.1.1電波傳播方式
2.1.2直射波
2.1.3大氣中的電波傳播
2.1.4障礙物的影響與繞射損耗
2.1.5反射波
2.1.6散射波
2.2移動通信信道的多徑傳播特性
2.2.1移動通信信道中的電波傳播損耗特性
2.2.2移動環(huán)境的多徑傳播
2.2.3多普勒頻移
2.2.4多徑接收信號的統(tǒng)計特性
2.2.5衰落信號幅度的特征量
2.3描述多徑衰落信道的主要參數
2.3.1時延擴展和相關帶寬
2.3.2多普勒擴展和相關時間
2.3.3角度擴展和相關距離
2.3.4多徑衰落信道的分類
2.4陰影衰落的基本特性
2.5電波傳播損耗預測模型
2.5.1地形環(huán)境分類
2.5.2Okumura模型
2.5.3Hata模型
2.5.4擴展Hata模型
2.5.5室內路徑損耗模型
2.5.6IMT-2000模型
2.6多徑衰落信道的建模和仿真
2.6.1平坦衰落信道的建模和仿真
2.6.2頻率選擇性衰落信道的建模和仿真
2.7MIMO信道
2.8思考題與習題
第3章組網技術基礎
3.1移動通信網的基本概念
3.2移動通信環(huán)境下的干擾
3.3區(qū)域覆蓋和信道配置
3.3.1區(qū)域覆蓋
3.3.2信道(頻率)分配
3.4提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法
3.4.1同頻干擾對系統(tǒng)容量的影響
3.4.2小區(qū)分裂
3.4.3小區(qū)扇區(qū)化
3.4.4覆蓋區(qū)域逼近方法
3.5多信道共用技術
3.5.1話務量與呼損
3.5.2多信道共用的容量和信道利用率
3.6網絡結構
3.6.1基本網絡結構
3.6.2移動通信網的典型網絡結構
3.7信令
3.7.1接入信令
3.7.2網絡信令
3.7.3信令應用
3.8移動性管理
3.8.1系統(tǒng)的位置更新過程
3.8.2越區(qū)切換
3.9思考題與習題
第4章數字調制技術
4.1數字調制技術基礎
4.1.1移動通信對數字調制的要求
4.1.2數字調制的性能指標
4.1.3數字調制信號所需的傳輸帶寬
4.1.4目前所使用的主要調制方式
4.2線性調制技術
4.2.1正交四相移相鍵控
4.2.2交錯正交四相移相鍵控
4.3恒包絡調制技術
4.3.1小頻移鍵控(MSK)
4.3.2高斯濾波小頻移鍵控(GMSK)
4.4“線性” 和 “恒包絡” 相結合的調制技術
4.4.1M維相移鍵控(MPSK)
4.4.2M維正交振幅調制
4.5擴頻調制技術
4.5.1擴頻調制技術的理論基礎
4.5.2PN碼序列
4.5.3直接序列擴頻
4.5.4跳頻擴頻技術
4.6自適應編碼調制技術
4.6.1自適應編碼
4.6.2自適應調制
4.6.3自適應編碼調制
4.7多載波調制技術
4.7.1多載波調制技術的基本原理
4.7.2OFDM基本原理
4.8思考題與習題
第5章抗衰落技術
5.1抗衰落技術的基本原理
5.2分集技術
5.2.1 分集的基本概念、分類及方法
5.2.2分集信號的合并
5.2.3空間分集
5.2.4 時間分集
5.2.5 頻率分集
5.2.6 極化分集
5.2.7 角度分集
5.2.8 場分集
5.3自適應均衡技術
5.3.1自適應均衡原理
5.3.2均衡器的類型
5.3.3均衡算法
5.3.4自適應均衡器的應用
5.4多徑信號的分離與合并
5.4.1多徑信號分離與合并的概念
5.4.2RAKE接收機
5.5發(fā)射分集與空時編碼
5.5.1空時格碼
5.5.2空時塊碼(空時分組碼)
5.6聯合發(fā)射—接收分集與MIMO
5.7思考題與習題
第6章多址接入技術
6.1多址接入技術的基本原理
6.2FDMA方式
6.2.1FDMA系統(tǒng)原理
6.2.2FDMA系統(tǒng)的特點
6.3TDMA方式
6.3.1TDMA系統(tǒng)原理
6.3.2TDMA的幀結構
6.3.3TDMA系統(tǒng)的特點
6.4CDMA方式
6.4.1CDMA系統(tǒng)原理
6.4.2正交Walsh函數
6.4.3m序列偽隨機碼
6.4.4CDMA系統(tǒng)的特點
6.5SDMA方式
6.6OFDM多址方式
6.6.1OFDM-TDMA
6.6.2OFDMA
6.7隨機多址方式
6.8FDMA、TDMA與CDMA系統(tǒng)容量的比較
6.8.1FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量
6.8.2CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量
6.8.3三種多址系統(tǒng)容量的比較
6.9思考題與習題
第7章GSM移動通信系統(tǒng)
7.1GSM系統(tǒng)概述
7.1.1網絡結構
7.1.2GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別
7.1.3主要業(yè)務
7.2GSM系統(tǒng)的無線接口
7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征
7.2.2信道類型及其組合
7.2.3語音和信道編碼
7.2.4跳頻和間斷傳輸技術
7.3GSM系統(tǒng)的控制與管理
7.3.1位置登記
7.3.2鑒權與加密
7.3.3呼叫接續(xù)
7.3.4越區(qū)切換
7.4GPRS
7.5思考題與習題
第8章3G移動通信系統(tǒng)
8.13G概述
8.1.13G發(fā)展背景
8.1.23G網絡構成及接口
8.1.33G與2G的主要區(qū)別
8.1.43G主流標準對比
8.1.53G標準化進程及演進
8.2WCDMA系統(tǒng)
8.2.1WCDMA標準特色
8.2.2WCDMA網絡結構
8.2.3WCDMA信道結構
8.2.4WCDMA關鍵技術
8.3IS-95與cdma2000系統(tǒng)
8.3.1IS-95與cdma2000標準特色
8.3.2IS-95的無線鏈路
8.3.3cdma2000網絡結構
8.3.4cdma2000信道結構
8.3.5cdma2000關鍵技術
8.4TD-SCDMA系統(tǒng)
8.4.1TD-SCDMA標準特色
8.4.2TD-SCDMA網絡結構
8.4.3TD-SCDMA信道結構
8.4.4TD-SCDMA關鍵技術
8.5CDMA系統(tǒng)的功率控制和切換
8.5.1CDMA系統(tǒng)的功率控制
8.5.2CDMA系統(tǒng)的軟切換及其漫游
8.6思考題與習題
第9章4G移動通信系統(tǒng)
9.14G發(fā)展概述
9.1.14G的發(fā)展歷程
9.1.24G的基本特征
9.24G系統(tǒng)的網絡結構與協(xié)議棧
9.2.14G系統(tǒng)的網絡結構
9.2.24G協(xié)議棧
9.3LTE系統(tǒng)的無線接口
9.3.1LTE系統(tǒng)的幀結構
9.3.2LTE系統(tǒng)的物理資源塊
9.3.3LTE系統(tǒng)的物理信號
9.3.4LTE系統(tǒng)的信道
9.44G系統(tǒng)的無線核心技術
9.4.1OFDM技術
9.4.2MIMO技術
9.4.3MIMO-OFDM技術
9.5LTE-Advanced 系統(tǒng)的增強技術
9.5.1載波聚合技術
9.5.2增強多天線技術
9.5.3中繼技術(Relay)
9.5.4協(xié)作式多點傳輸技術(CoMP)
9.6思考題與習題
第10章5G移動通信系統(tǒng)
10.15G愿景、應用場景和標準化進程
10.1.15G愿景和典型應用場景
10.1.25G關鍵性能指標
10.1.35G頻譜規(guī)劃
10.1.45G標準化演進過程
10.25G系統(tǒng)網絡架構、協(xié)議棧和部署
10.2.15G系統(tǒng)網絡架構
10.2.25G網絡部署
10.2.35G NR空口協(xié)議
10.35G NR空口幀和時頻資源
10.3.1NR幀結構
10.3.2物理信道
10.3.3物理信號
10.45G關鍵技術
10.4.1大規(guī)模 MIMO 技術
10.4.2毫米波技術
10.4.3GFDM
10.4.4NOMA
10.4.5D2D
10.4.6全雙工技術
10.4.7軟件定義網絡
10.4.8網絡切片
10.5思考題與習題
第11章專用移動通信系統(tǒng)
11.1集群通信系統(tǒng)
11.1.1集群通信的基本概念
11.1.2集群通信的技術特點
11.1.3集群系統(tǒng)的分類
11.1.4集群方式
11.1.5集群通信的主要功能
11.1.6數字集群通信系統(tǒng)
11.2衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)
11.2.1低軌道衛(wèi)星移動通信
11.2.2“銥”系統(tǒng)
11.2.3“全球星”系統(tǒng)
11.2.4衛(wèi)星移動通信的發(fā)展
11.3思考題與習題
第12章無線網絡規(guī)劃
12.1無線網絡規(guī)劃基礎
12.1.1無線網絡規(guī)劃流程
12.1.2覆蓋規(guī)劃
12.1.3容量規(guī)劃
12.2GSM無線網絡規(guī)劃
12.2.1網絡規(guī)劃設計要求
12.2.2覆蓋規(guī)劃
12.2.3頻率規(guī)劃
12.2.4基站容量
12.3CDMA無線網絡規(guī)劃
12.3.1無線網絡規(guī)劃目標
12.3.2鏈路預算
12.3.3基站容量
12.3.4導頻規(guī)劃
12.43G無線網絡規(guī)劃
12.4.13G無線網絡規(guī)劃的特點
12.4.23G無線網絡規(guī)劃的流程
12.4.3不同3G制式無線網絡規(guī)劃的差異
12.54G無線網絡規(guī)劃
12.65G無線網絡規(guī)劃
12.7思考題與習題
第13章6G移動通信
13.16G的應用場景和關鍵性能指標
13.26G中的無線傳輸新技術
13.36G標準化的預期路線圖
13.4思考題與習題
附錄縮略詞
參考文獻