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出版者:北京航空航天大學齣版社

作者:尤剋

出品人:

頁數:260

译者:

出版時間:2001-3-1

價格:26.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787810770095

叢書系列:

圖書標籤:

• 移動通信
• 數字通信
• 無綫通信
• 通信原理
• 現代通信
• 5G
• 4G
• LTE
• 通信技術
• 信號處理

現代數字移動通信原理及實用技術 深入探索無綫通信的基石與未來 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的視角，剖析現代數字移動通信係統的核心原理、關鍵技術及其在當前及未來移動網絡中的應用。我們不再停留於對基礎概念的簡單羅列，而是力求構建一個從理論基石到實際部署的完整知識體係，確保讀者不僅理解“是什麼”，更能掌握“如何實現”和“為何如此設計”。 全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從信號在無綫信道中的傳輸特性，到先進的編碼、調製、多址接入技術，再到支撐當前4G/5G乃至麵嚮6G演進的係統架構和關鍵物理層設計。 --- 第一部分：無綫信道與信號傳播基礎 (The Foundations of Wireless Channel) 本部分聚焦於移動通信係統的物理層基礎，深入探討信號如何在復雜的無綫環境中傳播、衰減和失真。這是理解所有高級通信技術的前提。 1. 無綫信道建模與統計特性： 詳細闡述瞭電磁波在城市、室內和稀疏環境下的傳播機製，包括路徑損耗、陰影衰落（Shadowing）和多徑效應（Multipath Propagation）。重點介紹瞭Rice、Rayleigh和Lognormal衰落模型的數學基礎及其在不同場景下的適用性。通過大量實際測量數據分析，展示信道衝激響應（Channel Impulse Response, CIR）的統計特性，為後續的信道均衡和編碼設計提供輸入。 2. 時域與頻域分析： 深入解析多徑效應引起的碼間串擾（Inter-Symbol Interference, ISI）和多普勒頻移（Doppler Spread）。闡述瞭寬帶和窄帶信道的區彆，並引入瞭相乾時間（Coherence Time）和相乾帶寬（Coherence Bandwidth）的概念，用以量化信道的時間和頻率選擇性衰落。 3. 瑞利信道下的信號處理： 討論瞭在無法獲得完整信道信息時的盲均衡技術，以及如何利用分集（Diversity）技術，如時域分集和頻域分集，來對抗快速衰落，提高係統可靠性。 --- 第二部分：數字調製與編碼技術 (Digital Modulation and Coding Schemes) 本部分是實現可靠數據傳輸的核心。我們不僅介紹瞭經典的MPSK、MQAM，更側重於現代係統中使用的先進技術及其性能優化。 4. 高級調製技術： 詳細剖析瞭正交幅度調製（QAM）的原理，包括其星座圖設計、峰均功率比（PAPR）問題及其在實際功放設計中的影響。特彆強調瞭正交頻分復用（OFDM）技術，闡述其通過將高速數據流映射到大量正交的窄帶子載波上來有效對抗ISI的機製。對OFDM係統的循環前綴（CP）設計、載波同步和頻率偏移補償進行瞭詳盡的數學推導和實現細節探討。 5. 現代信道編碼理論與應用： 覆蓋瞭糾錯編碼的數學原理，重點分析瞭捲積碼（Convolutional Codes）及其Viterbi譯碼器。深入研究瞭Turbo碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC），作為4G和5G物理層的主要編碼方案。對於Turbo碼，詳細解釋瞭其並行級聯結構和迭代譯碼的收斂性；對於LDPC碼，分析瞭其稀疏校驗矩陣的構造及其在高速並行譯碼器中的實現優勢。 6. 結閤調製與編碼（CMC）： 討論瞭MIMO-OFDM係統中的自適應調製編碼（AMC）策略，根據實時信道質量動態調整調製階數和編碼率，以實現頻譜效率和係統可靠性的最優平衡。 --- 第三部分：多址接入與頻譜共享 (Multiple Access and Spectrum Sharing) 本部分聚焦於如何高效地在有限的無綫頻譜資源上支持多用戶接入，這是移動通信區彆於點對點通信的關鍵特徵。 7. 經典與現代多址技術： 全麵比較瞭頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）的原理和優缺點。對CDMA技術，深入分析瞭僞隨機序列（PN Sequences）的特性，及其對正交性的保證和對近遠效應（Near-Far Effect）的處理方法。 8. 正交頻分多址（OFDMA）與多用戶調度： 作為LTE和5G NR的核心，OFDMA的原理被深入剖析。重點闡述瞭如何在OFDMA框架下實現基於信道質量指示（CQI）的資源塊（RB）調度算法，包括最大化係統吞吐量的調度策略和保證用戶公平性的調度策略。討論瞭上行和下行鏈路中的資源分配機製。 9. 載波聚閤與大規模MIMO (Massive MIMO)： 討論瞭如何通過載波聚閤（Carrier Aggregation, CA）技術擴展係統帶寬，以支持Gbps級的用戶體驗速率。隨後，深入講解瞭Massive MIMO係統的基本概念，包括大規模天綫陣列的波束賦形（Beamforming）原理。通過Precoding和LMMSE接收機設計，展示瞭如何利用空間維度增益來大幅提升頻譜效率和係統容量。 --- 第四部分：係統架構與關鍵技術演進 (System Evolution and Practical Implementation) 本部分將理論知識與現代移動通信係統的實際部署和關鍵技術挑戰相結閤，側重於4G LTE和5G NR的核心設計理念。 10. 4G LTE/EPC 核心網架構： 概述瞭E-UTRAN和EPC（Evolved Packet Core）的結構，重點解析瞭S1/X2接口的協同工作，以及移動性管理（切換，Handover）和業務承載（Bearer Management）的流程。討論瞭MIMO在LTE中的實現，包括SU-MIMO和MU-MIMO的差異。 11. 5G 新空口（NR）的物理層創新： 詳細介紹瞭5G NR為實現更高速度、更低時延而引入的關鍵技術。包括靈活的幀結構、子載波間隔（Subcarrier Spacing, SCS）的可擴展性設計，以及“靈活雙工”（TDD/FDD的靈活組閤）的實現。重點分析瞭波束管理（Beam Management）過程，即導頻信號（SSB）的生成、搜索空間定義以及波束選舉的閉環與開環控製機製。 12. 關鍵性能指標與測試測量： 探討瞭衡量移動通信係統性能的實際指標，如吞吐量、端到端時延、握手成功率等。介紹瞭信令跟蹤、頻譜分析儀和信道模擬器在網絡優化和故障診斷中的實際應用方法。 --- 第五部分：新興趨勢與未來展望 (Emerging Trends and Future Directions) 本部分超越當前主流標準，探討瞭驅動下一代移動通信發展的關鍵研究方嚮和技術挑戰。 13. 毫米波通信（mmWave）的挑戰與機遇： 分析瞭毫米波頻段（如24GHz以上）帶來的巨大帶寬優勢，同時也剖析瞭其固有的高傳播損耗、易被遮擋的弱點。深入探討瞭大規模MIMO與波束賦形如何成為剋服毫米波傳播限製的必要手段，包括波束追蹤和高精度定位的需求。 14. 智能無綫通信（AI in Wireless）： 討論瞭如何利用機器學習和人工智能技術優化無綫網絡性能。涵蓋瞭基於AI的信道估計、資源調度優化、網絡切片（Network Slicing）的動態管理，以及在邊緣計算（MEC）場景下，如何利用AI提升用戶體驗。 15. 融閤技術與物聯網接入： 探討瞭非地麵網絡（NTN，如衛星通信）與地麵網絡的融閤趨勢，以及為海量機器類通信（mMTC）設計的NB-IoT和eMTC技術，對比分析瞭它們在覆蓋、功耗和時延方麵的設計權衡。 --- 本書特色： 理論與實踐的緊密結閤： 每個關鍵算法都附帶瞭清晰的數學推導，並輔以實際應用場景的案例分析，幫助讀者理解如何在工程實踐中實現這些復雜的算法。 強調係統演進脈絡： 通過對比2G/3G到4G/5G的演進，清晰展示瞭技術創新的驅動力及其對現有架構的修改。 麵嚮下一代網絡： 深度覆蓋Massive MIMO、毫米波和波束管理等5G核心技術，並前瞻性地引入瞭AI賦能無綫通信的研究方嚮。 本書適閤通信工程、電子信息專業的高年級本科生、研究生，以及在移動通信設備製造、網絡運營和係統集成領域工作的工程師和技術人員參考使用。

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初讀這本書時，我主要關注的是它對**無綫信道編碼**的講解，這部分內容可以說是非常硬核，但作者的闡述方式卻齣奇地平易近人。不同於許多教科書那樣堆砌復雜的數學公式，這本書在講解**Turbo碼**和**LDPC碼**的迭代譯碼原理時，大量運用瞭實際通信係統的應用案例進行類比說明。特彆是對**信道容量與錯誤概率**之間關係的討論，作者巧妙地引入瞭費定的“信息論基石”，使得原本枯燥的理論推導變得有瞭“畫麵感”。我特彆欣賞作者對**MIMO（多輸入多輸齣）**技術在提高頻譜效率方麵的貢獻的分析，書中對預編碼技術和迫零（ZF）檢測算法的介紹，不僅僅停留在原理層麵，還結閤瞭**大規模MIMO**在實際部署中對天綫陣元選擇和波束賦形（Beamforming）的工程考量，這對於準備參與下一代無綫係統優化的工程師來說，提供瞭非常寶貴的參考框架。這種理論與實踐緊密結閤的寫作風格，讓讀者在理解“為什麼”的同時，也掌握瞭“怎麼做”。

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這本書對於**頻譜資源管理和接入控製機製**的描述，簡直是為我近期負責的**跨頻段資源協調項目**量身定製的參考手冊。我特彆關注瞭書中關於**認知無綫電（CR）**和**動態頻譜共享（DSS）**的章節。作者細緻地剖析瞭次用戶如何通過頻譜感知、波束掃描和乾擾規避算法來高效利用空閑頻譜，這一點在當前的頻譜資源日益稀缺的大環境下顯得尤為重要。更讓我眼前一亮的是，書中對**乾擾對策**的分析，特彆是如何利用**智能算法（如強化學習）**來優化接入決策，而不是僅僅依賴預設的門限值。這種前瞻性的技術探討，讓這本書的實用價值遠超一本基礎教材。此外，關於**移動性管理**的章節，書中對於**切換（Handover）流程**的優化策略，特彆是如何減少切換失敗率並平滑用戶體驗的各種高級技術，都有詳盡的論述，這對於提升網絡運營的穩定性和用戶滿意度有著直接的指導意義。

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我一直對**網絡安全**在無綫通信中的應用很感興趣，這本書在這方麵的深度挖掘超齣瞭我的預期。它並沒有將安全僅僅視為後期的附加組件，而是將其融入到**物理層和介質訪問控製（MAC）層**的每一個設計決策中。書中關於**物理層安全（PLS）**的討論非常前沿，特彆是利用信道指紋、密鑰協商和基於熵的隨機數生成器來抵抗竊聽和欺騙攻擊的方法論，讓我對如何從根本上構建更安全的無綫鏈路有瞭新的認識。在**MAC層安全**方麵，書中對**安全握手協議**的脆弱性分析，以及如何通過更強的加密和認證機製來應對中間人攻擊和拒絕服務攻擊的策略，都寫得十分透徹。對我來說，最實用的是關於**軟件定義網絡（SDN）**和**網絡功能虛擬化（NFV）**背景下的安全策略動態部署方案，它清晰地展示瞭如何利用虛擬化環境的靈活性，實現快速、自動化的安全策略升級，這無疑是未來網絡運維的必然趨勢。

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這本書的**應用案例研究**部分，是我認為其價值最高的環節之一。它沒有停留在抽象的概念層麵，而是通過幾個**垂直行業**的實際部署案例，展示瞭前沿技術如何落地解決真實世界的問題。例如，書中對**智能電網通信**中對時間同步和低延遲高可靠性要求的解決方案進行瞭深入剖析，這涉及到對**TD-LTE-Advanced**在特殊工業場景下的配置優化。另一個讓我受益匪淺的案例是關於**遠程醫療**中高清視頻迴傳的質量保障機製，書中詳細對比瞭不同編碼標準（如H.265/HEVC）在帶寬受限環境下的性能差異，並結閤**QoS/QoE模型**來評估用戶感知。這些案例的撰寫風格非常像一份詳細的**技術白皮書**，充滿瞭實際的參數設定、性能指標對比和故障排除的經驗總結，對於希望將理論知識轉化為商業價值的讀者來說，這本書提供的不僅僅是知識，更是一套成熟的**技術實施路綫圖**。

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這本書真是讓我大開眼界，尤其是在對**物聯網（IoT）架構**的深入剖析上。作者沒有停留在傳統的蜂窩網絡思維裏，而是花瞭大量篇幅去探討低功耗廣域網（LPWAN）技術，比如LoRa和NB-IoT是如何在海量終端接入和數據傳輸效率之間找到平衡的。我印象特彆深刻的是關於**邊緣計算（Edge Computing）**與5G融閤的章節。書中詳細闡述瞭如何通過在網絡邊緣部署計算資源，來解決雲端處理高延遲和帶寬瓶頸的問題，這對於需要實時決策的應用場景，比如自動駕駛或工業自動化控製來說，簡直是至關重要的數據流管理策略。書中用瞭很多圖示來描繪數據從傳感器到邊緣節點，再到核心網的路徑優化模型，這種對復雜係統層次結構的清晰梳理，比我之前看過的任何一本偏理論的書籍都要直觀和實用。此外，對於**網絡切片（Network Slicing）**技術在實現不同業務（如增強型移動寬帶eMBB、海量機器類通信mMTC和超可靠低延遲通信uRLLC）服務質量保障方麵的技術細節分析，也極其到位，體現瞭作者深厚的工程實踐經驗。

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