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内容大纲
本书是一部介绍无线通信原理和技术的新形态教程(含纸质图书、教学课件、微课视频、习题解答、虚拟实验、思政案例等)。
全书共11章。第1章为无线通信概论;第2~4章分别介绍无线电波传播、窄带无线信道、宽带和方向性信道;第5~8章分别介绍数字调制解调、信道编码、均衡、分集等无线通信关键技术;第9~11章分别介绍扩展频谱、正交频分复用和多天线等3G、4G和5G的关键技术。
为便于读者高效学习,本书提供配套的MOOC课程(48学时),包括完整的微课视频、教学课件,并配备了习题与解答、虚拟实验以及在线论坛交流服务等内容。
本书适合作为高等学校通信工程及相关专业本科生和研究生的课程教材,也可作为相关领域工程技术人员的参考书和企业培训教材。 -
作者介绍
熊磊,北京交通大学教授、博士生导师,先进轨道交通自主运行全国重点实验室副主任,教育部课程思政教学名师。长期从事无线通信、人工智能、通信仪器仪表等领域的教学和研究工作。发表学术论文100余篇,其中SCI检索论文40余篇、EI检索论文60余篇。主持国家级、省部级及企业合作科研项目60余项。授权国家发明专利16项,出版著作6部。获得中国通信学会、中国学位与研究生教育学会等科学技术奖和教学成果奖6项。 -
目录
第1章 无线通信概论
1.1 无线通信系统与频谱
1.1.1 什么是无线通信
1.1.2 无线通信频谱
1.1.3 毫米波通信
1.1.4 5G系统频率
1.2 无线通信系统发展史
1.2.1 无线通信的诞生
1.2.2 现代无线通信
1.2.3 蜂窝移动通信的发展——从1G到6G
1.3 常用的无线通信系统
1.3.1 卫星通信
1.3.2 微波通信
1.3.3 无线局域网
1.3.4 短距离无线通信
1.3.5 无线广播/电视通信
1.4 无线通信面临的挑战
第2章 无线电波传播
2.1 天线
2.1.1 天线基本原理
2.1.2 全向天线
2.1.3 定向天线
2.1.4 天线方向性参数
2.1.5 有效全向辐射功率
2.2 电波传播机制
2.2.1 直射
2.2.2 反射与透射
2.2.3 绕射
2.2.4 粗糙表面的散射
2.2.5 其他传播机制
2.3 噪声和干扰
2.3.1 内部噪声
2.3.2 外部噪声
2.3.3 人为噪声
2.3.4 噪声系数
2.3.5 高斯白噪声
2.4 路径损耗模型
2.4.1 奥村(Okumura)模型
2.4.2 奥村(Okumura)-哈塔(Hata)模型
2.4.3 COST 231-Hata模型
2.4.4 Motley-Keenan室内模型
2.4.5 WINNER II信道模型
2.4.63 GPP 4G系统路径损耗模型
2.4.73 GPP 5G系统路径损耗模型
第3章 窄带无线信道
3.1 概述
3.1.1 小尺度衰落
3.1.2 大尺度衰落
3.2 阴影衰落
3.2.1 阴影衰落统计分布
3.2.2 阴影衰落余量
3.3 多径效应
3.4 瑞利衰落
3.5 莱斯衰落
3.6 Nakagami-m衰落
3.7 多普勒频移与信道时变特性
3.7.1 多普勒频移
3.7.2 多普勒谱谐
3.7.3 信道时变特性
3.8 系统链路预算
第4章 宽带和方向性信道
4.1 多径
4.1.1 多径时延
4.1.2 多径传播的影响
4.1.3 宽带无线信道数学描述
4.1.4 功率时延谱
4.1.5 时延均值与均方根时延扩展
4.1.6 相干带宽与频率选择性衰落
4.2 多普勒扩展
4.2.1 均方根多普勒扩展
4.2.2 衰落的时间相关性与相干时间
4.3 广义平稳非相关散射
4.3.1 广义平稳
4.3.2 非相关散射
4.3.3 抽头延迟线模型
4.4 宽带信道模型
4.4.1 COST 207信道模型
4.4.2 ITU-R M.1225信道模型
4.5 方向性信道模型
4.5.1 WINNER 信道模型
4.5.2 3GPP 4G信道模型
4.5.3 3GPP 5G信道模型
第5章 数字调制解调
5.1 基本原理
5.1.1 调制的意义
5.1.2 调制的种类与要求
5.1.3 带通信号的等效低通表示
5.1.4 信号正交表示与星座图
5.1.5 脉冲成形技术
5.2 无线通信中常用的调制方式
5.2.1 相移键控
5.2.2 正交幅度调制
5.2.3 频移键控
5.2.4 无线通信系统常用的调制方式
5.3 数字解调
5.3.1 等效数字基带模型
5.3.2 最佳接收机准则
5.3.3 加性高斯白噪声信道的最佳接收机
5.3.4 相干解调与非相干解调
5.3.5 AWGN信道中相干解调错误概率
5.3.6 AWGN信道中非相干解调错误概率
5.3.7 衰落信道中的错误概率
5.4 调制方案综述
第6章 信道编码技术
6.1 信道编码原理
6.1.1 重复编码
6.1.2 有噪信道编码定理
6.1.3 信道编码基本思路
6.1.4 信道编码的发展历程
6.1.5 信道编码的分类
6.2 线性分组码
6.2.1 定义
6.2.2 线性分组码编码
6.2.3 线性分组码译码
6.2.4 线性分组码性能
6.2.5 循环码
6.3 卷积码
6.3.1 卷积码编码
6.3.2 卷积码译码——维特比(Viterbi)译码算法
6.3.3 Viterbi译码算法优化
6.3.4 约束长度与卷积码性能
6.4 Turbo码
6.4.1 Turbo码的提出
6.4.2 Turbo码编码
6.4.3 Turbo码译码
6.4.4 Turbo码优缺点
6.5 LDPC码
6.5.1 LDPC码基本原理
6.5.2 LDPC码图形描述
6.5.3 LDPC码编码
6.5.4 准循环LDPC码
6.5.5 LDPC码译码
6.5.6 环与LDPC码性能
6.5.7 LDPC码优缺点分析
6.6 极化码
6.6.1 信道极化
6.6.2 极化码编码
6.6.3 极化码译码
6.7 级联码
6.8 交织
6.8.1 分组交织器
6.8.2 卷积交织器
第7章 均衡技术
7.1 概述
7.1.1 时城和频城均衡
7.1.2 信道估计
7.1.3 自适应均衡
7.2 线性均衡器
7.2.1 迫零均衡器
7.2.2 最小均方误差均衡器
7.2.3 迭代均方误差均衡器
7.3 非线性均衡器
7.3.1 判决反馈均衡器
7.3.2 最大似然序列检测均衡
7.4 线性均衡器与非线性均衡器性能比较
7.5 盲均衡
第8章 分集技术
8.1 概述
8.1.1 分集原理
8.1.2 相关系数
8.2 微分集
8.2.1 空间分集
8.2.2 时间分集
8.2.3 频率分集
8.2.4 角度分集
8.2.5 极化分集
8.3 宏分集
8.3.1 同频同播
8.3.2 中继
8.3.3 协作多点传输
8.4 信号合并
8.4.1 选择式分集合并
8.4.2 开关分集合并
8.4.3 合并分集
8.4.4 混合选择最大比值合并
8.5 衰落信道中分集性能分析
第9章 扩展频谱技术
9.1 跳频
9.1.1 跳频原理
9.1.2 跳频图案
9.1.3 跳频主要特点
9.1.4 慢跳频和快跳频
9.1.5 跳频多址
9.2 直接序列扩频
9.2.1 直接序列扩频原理
9.2.2 直接序列扩频主要特点
9.2.3 扩频增益
9.2.4 同步
9.2.5 基于直接序列扩频的测距定时
9.3 码分多址
9.3.1 码分多址基本原理
9.3.2 软容量
9.3.3 软切换
9.3.4 远近效应
9.4 扩频序列
9.4.1 m序列
9.4.2 M序列
9.4.3 Gold序列
9.5 脉冲无线电
第10章 正交频分复用
10.1 概述
10.2 OFDM基本原理
10.2.1 系统模型
10.2.2 数字实现
10.2.3 抗多径
10.3 OFDM关键技术
10.3.1 峰均比抑制
10.3.2 同步
10.4 参数设计
10.4.1 4G移动通信系统
10.4.2 5G移动通信系统
10.4.3 数字视频地面广播系统
10.5 时频资源管理
10.5.1 单用户时频资源管理
10.5.2 多用户时频资源管理
10.5.3 非正交多址(NOMA)
第11章 多天线技术
11.1 智能天线
11.1.1 基本原理
11.1.2 主要特点
11.1.3 天线权重确定方法
11.1.4 上、下行信道估计
11.2 多输入多输出
11.2.1 基本原理
11.2.2 分类
11.2.3 信道容量
11.3 空时编码
11.3.1 分层空时码
11.3.2 空时分组码
11.3.3 空时网格码
11.4 大规模多天线
11.4.1 基本原理
11.4.2 面临的挑战
附录A COST 207信道模型
附录B 3GPP 4G信道模型
附录C 3GPP 5G信道模型
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