Introduction To Wireless And Mobile Systems, 2nd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson Learning

作者:Agrawal, Dharma P./ Zeng, Qing-An

出品人:

页数:498

译者:

出版时间:2006

价格:1573.61元

装帧:HRD

isbn号码:9780534493035

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 移动通信
• 无线网络
• 移动网络
• 通信系统
• 无线技术
• 移动技术
• 信号处理
• 调制解调
• 多址接入

深入探索现代通信的基石：非《Introduction To Wireless And Mobile Systems, 2nd Edition》的无线与移动系统深度解析 本篇综述旨在为读者构建一个关于无线与移动通信系统的全景图，其视角独立于特定教科书《Introduction To Wireless And Mobile Systems, 2nd Edition》的内容框架，专注于揭示该领域的核心概念、关键技术演进、以及当前面临的挑战与未来发展方向。我们将从基础的电磁波传播理论出发，逐步深入到蜂窝网络架构、多址接入技术、最新的频谱效率优化策略，以及移动性管理的核心机制。 第一部分：无线信道与物理层基础 任何无线通信系统的性能都直接受制于电磁波在真实环境中的传播特性。理解这些特性是设计高效、可靠系统的前提。 1. 传播机制的精细化建模： 无线信道远非理想的自由空间传播。我们需要精细化地考察多种效应。路径损耗（Path Loss），特别是对于城市峡谷和室内环境，需要采用更复杂的模型（如Okumura-Hata模型或更现代的Ray Tracing技术）来精确预测。 更关键的是对衰落（Fading）现象的理解。快衰落（Fast Fading），由移动引起的多普勒频移导致，需要使用Rice分布或Rayleigh分布来描述其统计特性。慢衰落（Slow Fading），通常指阴影衰落（Shadowing），是由于大型障碍物阻挡造成，通常用对数正态分布来建模。理解这些衰落的统计特性，是设计信道编码和功率控制策略的基础。 2. 噪声与干扰： 在实际系统中，热噪声（Thermal Noise）是不可避免的背景。然而，在多用户、多小区的环境中，同频干扰（Co-Channel Interference, CCI）和邻频干扰（Adjacent Channel Interference, ACI）是限制系统容量的主要因素。对干扰功率的准确估计和管理，是提升系统整体信噪比（SNR）的关键。 3. 调制与编码的权衡： 物理层的核心任务是将数字信息可靠地映射到模拟信号上。调制方案的选择（如QPSK、16-QAM、64-QAM乃至更高阶的OFDM子载波调制）直接决定了频谱效率与抗噪声能力之间的权衡。 信道编码（如Turbo码、LDPC码）的引入，通过增加冗余信息，极大地改善了误码率（BER）性能，使得系统能够在较低的SNR下稳定工作。现代通信系统越来越依赖于迭代解码（Iterative Decoding）和渐近稀疏性的设计，以逼近香农极限。 第二部分：多址接入技术与频谱共享 无线频谱是有限的战略资源。如何允许多个用户在同一时间、同一频率上共享这一资源，是移动通信的核心议题。 1. 传统多址技术的回顾与发展： 频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）：虽然在早期的移动通信（如1G/2G）中占据主导地位，但其带宽利用率较低，且同步要求高。 码分多址（CDMA）：通过正交扩频码实现用户隔离，在3G时代取得了巨大成功。然而，其性能高度依赖于所有用户的发射功率平衡（“近处用户干扰远处用户”问题）。 2. 正交频分多址（OFDM）的统治地位： OFDM已成为4G LTE和5G NR的基石技术。它通过将高速数据流分割到大量的正交窄带子载波上，有效地将信道频率选择性衰落转化为平坦衰落，并极大地简化了均衡器的设计。 挑战与应对： OFDM的缺点是其峰均功率比（PAPR）过高，这要求功放必须具有很高的线性度，增加了终端的功耗和成本。应对措施包括幅度削波技术（Clipping）和概率整形（Probability Shaping）。 3. 资源块调度（Resource Block Scheduling）： 在基于OFDM的系统中，核心在于调度算法。调度器必须根据每个用户当前的信道质量指标（CQI）、服务质量（QoS）需求以及系统负载，决定哪个用户在哪个时间隙（TTI）和哪个频率资源块上传输数据。这涉及到复杂的优化问题，例如最大化系统吞吐量（Greedy Scheduling）或最小化用户延迟（Fair Scheduling）。 第三部分：蜂窝网络架构与移动性管理 移动系统的“移动性”特性对网络架构提出了独特的要求，涉及到小区间（Cell）间的无缝切换和用户位置的跟踪。 1. 蜂窝概念与频率复用： 蜂窝网络的核心在于频率复用（Frequency Reuse）。通过将相邻的小区间分配不同的频率组，可以有效管理同频干扰。频率复用因子（Reuse Factor）是衡量频谱效率与干扰抑制之间平衡的关键参数。 2. 切换（Handoff/Handover）机制： 当移动终端（MT）从一个基站（Base Station, BS）覆盖区域移动到另一个覆盖区域时，必须执行无缝切换。 基于信号强度切换： 这是最基础的机制，通常通过测量相邻小区的接收信号强度（RSSI）或信噪比（SINR）来实现。 切换滞后与抖动控制： 为了避免“乒乓切换”（Ping-Pong Handoff），引入了切换滞后（Hysteresis Margin）。精确控制切换决策的时间点至关重要，以保证通话不中断（Circuit-Switched Domain）或数据传输不丢失（Packet-Switched Domain）。 3. 网络层面的位置和会话管理： 在分组数据网络（如4G/5G）中，需要复杂的锚点（Anchor Point）和跟踪区（Tracking Area）的概念来管理用户连接状态（Attached/Idle）。当用户处于空闲模式时，核心网通过周期性地通知用户更新其位置区域，以最小化寻呼（Paging）的资源消耗，同时确保在需要时能快速唤醒设备并建立会话。 第四部分：新兴趋势与未来挑战 当前无线通信正经历从4G向5G及未来的演进，这些演进专注于提升数据速率、降低延迟并支持海量连接。 1. 大规模MIMO（Massive MIMO）： Massive MIMO是5G性能飞跃的关键技术之一。它利用基站侧部署数百根天线，通过波束赋形（Beamforming）技术，将能量高度集中地导向特定用户，极大地提升了频谱效率和覆盖范围。这需要极其精确的信道状态信息（CSI）反馈机制。 2. 毫米波（mmWave）的应用： 为了满足极高的数据速率需求，系统扩展到了24 GHz以上的毫米波频段。毫米波的优势是拥有极大的可用带宽，但其主要挑战在于穿透损耗大和路径损耗极高，导致通信距离非常有限。这要求部署极高密度的基站（Small Cells）和先进的动态波束跟踪技术。 3. 异构网络（HetNets）与网络切片（Network Slicing）： 为了更灵活地服务于不同的应用场景（例如，低延迟的自动驾驶与高吞吐量的视频流），现代网络倾向于部署宏站、微站、皮站等不同功率和覆盖范围的基站构成的异构网络。网络切片则是在一个共享的物理基础设施上，通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术，逻辑上创建出多个相互隔离、具备特定QoS保证的虚拟网络实例。 4. 能源效率与绿色通信： 随着连接设备数量的爆炸式增长，降低通信系统的能耗成为一个重要议题。这包括优化基站的睡眠模式、使用更低功耗的功放技术，以及在调度中优先考虑能源消耗最小化的方案。 综上所述，无线与移动系统的设计是一个跨越物理层、信号处理、网络架构和优化理论的综合工程。理解这些独立于特定教材的底层原理和技术演进，是掌握现代通信系统的必备知识。

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主要是讲通信网。

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