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无线通信基础与应用 
定 价：56 元
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本书重点介绍各类无线通信系统中最具普遍性和代表性的基础知识与关键技术，特别是无线通信系统中需要解决的根本问题及对策。通过学习本书可以了解无线通信系统的基本理论、概念和设计方法。全书共13章，内容包括无线通信概述、大尺度路径损耗、小尺度衰落和多径效应、单载波调制技术、 抗衰落技术中的分集与交织和均衡技术、扩频调制、多载波调制、多天线技术、多址技术、蜂窝通信基础、4G LTE简介、5G NR简介等。此外本书还提供了大量Matlab源代码和相关阅读资料及练习题，读者登录作者所给网站或扫描书中二维码即可获得。
本书精心挑选的内容难度适中，既体现了无线通信，特别是移动通信的最新进展，又充分兼顾了学生的理解能力。本书适合高校通信类专业作为教材使用。
近五年来，通信与信息领域经历了巨大的变革，第五代移动通信系统正式商用，基于低轨星座的移动通信系统在全球兴起，边缘计算、物联网、虚拟现实/增强现实、大数据等新技术层出不穷。一方面，这些变革都离不开无线通信技术日新月异的发展，另一方面，这些变革也对作为信息基础设施的无线通信技术提出了更高的要求。
但是，万变不离其宗，不管无线通信技术如何发展，都是在香农的信息论、无线信道、调制解调、多天线技术等底层原理和技术基础之上构筑的。本书讨论无线通信系统的基础原理和相关技术，是根据西安电子科技大学“无线通信”课程的建设要求，以编者多年来的教学讲义为基础，参考国内外最新的专著、教材和文献资料，结合编者自身的理解，经过多次修订编写而成的。全书尽可能使用平直的文字，避免晦涩的表述，然而作为一本专业技术课教材，书中还是保留了必要的数学推导。希望本书能够引领读者入门无线通信技术，帮助读者为今后的工作奠定理论与技术基础，为读者开启更为深入的研究提供帮助。
为了更好地学习本书内容，要求学生先修课程包括概率论与随机过程、信号与系统和通信原理。本书可以用作高等工科学校通信与系统、无线电技术专业高年级本科生或者研究生的教材，也可用作通信工程技术人员的参考书。
全书共13章。其中，第1章阐述了无线通信的基本概念，介绍了若干实用的无线通信系统，说明了本书内容的组织方式。第2章和第3章分别从大小两个距离尺度上讨论无线信道对无线电信号的影响，具体讨论会造成信号经历乘性变化的大小尺度衰落，这是无线信道有别于加性高斯白噪声信道的根本所在，也是无线通信面临的根本挑战。这两章是本书的核心内容，只有充分了解信号在无线信道中传播会有什么问题，才能有的放矢，相应地解决实际问题。第4~9章讨论如何对抗大小尺度衰落从而提升无线通信可靠性与有效性，这些技术通常位于点到点通信系统的不同位置，完成不同的功能，通过组合使用这些技术，就可以构建可靠、有效的点到点无线通信系统。第10章则是以点到点无线通信为基础，进一步讨论构建多用户通信系统的核心关键技术——多址技术。在多址技术的基础上，第11章介绍蜂窝移动通信系统的基础技术，特别是频率复用技术和越区切换技术，正是这些技术使得在更大地理范围内为广大用户提供通信服务成为可能。基于移动通信系统的最新进展，第12章和第13章分别介绍了第四代和第五代移动通信系统的技术要点，其中大量内容都是基于前面11章讨论过的原理和技术，是无线通信基础原理与技术的具体应用。为了帮助读者更好地理解本书内容，针对各章中的波形和性能曲线等插图，我们提供了配套的Matlab源代码，读者可以自行免费下载，代码仓库地址为https://gitee.com/q1nha0/wireless5004.git，需要说明的是，为了下载相关代码，读者必须安装源代码版本控制工具git并学会使用，这是每个工程技术从业人员应该掌握的，不再赘述。为了帮助读者加深理解，我们在网上为每一章都提供了若干习题，其中部分习题需要读者使用Matlab或者Python编程完成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。要想深刻理解无线通信的基础原理与技术，并将其转化为读者自身的知识储备，亲自动手是必不可少的关键步骤。
本书在编写过程中尽可能统一了名词和术语的使用，但是对于符号或者码元一词斟酌了许久，两个词含义完全相同，且在不同场景下经常互换使用，为此在本书中，符号与码元两个同义词不加解释地互换使用，例如误码率、符号间干扰等。
本书由秦浩编写第1、2、3、6、8、12和13章并负责全书的统稿定稿，由马卓编写第5、7、9、11章，由张艳玲和秦浩合作编写第4章，由张艳玲和马卓合作编写第10章。孙献璞教授和综合业务网理论及关键技术国家重点实验室副主任宋彬教授主审了本书。
书到用时方恨少，事因经过始知难。在大约1年的编写过程中，本书编者深刻感受到了这一点，幸好得到了许多老师与同学的大力帮助，克服了种种困难，最终完成了预期目标。裴昌幸教授、顾华玺教授为本书的立项提供了极大的支持与助力。杜栓义教授针对本书内容提出了大量卓越的、有建设性的建议和意见。研究生李潇楠、孟昊炜、郭庆哲和刘颖帮助完成了本书的 Matlab代码编写和插图制作。李惠萍老师为本书的出版付出了辛勤的劳动。在此向各位领导、师友和同学表示深深的感谢。
书末所附参考文献是本书重点参考的论著，在此特向在本书中引用和参考的已注明和未注明的教材、专著、文章及网页的编者和原作者表示诚挚的谢意。
本书的出版得到了西安电子科技大学教材建设基金资助项目的支持，在此深表谢意。
本书虽经几次修改，但由于编者水平所限，不足与疏漏之处在所难免，敬请专家、同学及读者发送邮件至hqin@mail.xidian.edu.cn给予批评指正。
本书的配套源代码、课后习题及勘误表可以通过下面的公众号“无线通信xidian”获取，也可以通过网址https://web.xidian.edu.cn/hqin/textbook.html获得。
教材公众号
配套Matlab代码仓库
教材配套网址
编 者
于西安电子科技大学
2022年2月
第1章 无线通信概述 1
1.1 无线通信的基本概念 1
1.1.1 困难与挑战 1
1.1.2 无线通信使用的频谱 3
1.2 现有无线通信系统 5
1.2.1 蜂窝移动通信系统 5
1.2.2 卫星通信系统 7
1.2.3 物联网 12
1.2.4 无线局域网 14
1.2.5 蓝牙 16
1.2.6 超宽带无线通信 17
1.3 点到点无线通信系统的组成 17
1.3.1 等效基带原理 18
1.3.2 点到点无线通信等效基带系统 18
1.4 多址和组网技术 20
本章小结 21
第2章 大尺度路径损耗 22
2.1 天线基础知识 22
2.1.1 功率 23
2.1.2 天线增益 24
2.1.3 极化 25
2.2 无线电波传播特性 26
2.2.1 自由空间传播 26
2.2.2 反射与透射 29
2.2.3 散射 31
2.2.4 绕射 32
2.2.5 多普勒频移 35
2.3 大尺度路径损耗模型 36
2.3.1 对数距离路径损耗模型 36
2.3.2 阴影衰落 38
2.4 室外路径损耗模型 41
2.4.1 奥村模型(Okumura Model) 41
2.4.2 哈塔模型(Hata Model) 42
2.4.3 哈塔模型的COST231扩展 42
2.4.4 COST 231WalfishIkegami模型 43
2.5 室内路径损耗模型 44
2.5.1 基础模型 45
2.5.2 衰减因子模型 45
2.5.3 ITUR M.2135/3GPP TR36.814的室内信道模型 46
2.5.4 IEEE 802.11n 46
2.5.5 WINNER Ⅱ模型 47
2.5.6 COST 231 Hata 48
本章小结 48
第3章 小尺度衰落和多径效应 49
3.1 小尺度衰落的表现及成因 49
3.2 无线信道的冲激响应模型 51
3.3 信道的描述参数 54
3.3.1 时间色散参数 55
3.3.2 相干带宽 57
3.3.3 多普勒扩展与相干时间 59
3.4 小尺度衰落的分类 60
3.4.1 平坦衰落 61
3.4.2 频率选择性衰落 62
3.4.3 快衰落与慢衰落 64
3.5 平坦衰落 64
3.5.1 包络与功率分布 65
3.5.2 多普勒谱 67
3.5.3 电平通过率与平均衰落时长 69
3.6 衰落信道仿真 72
3.6.1 抽头时延线模型 72
3.6.2 瑞利衰落的计算机仿真 74
本章小结 76
第4章 单载波调制技术 77
4.1 概述 77
4.2 脉冲成形技术 79
4.2.1 奈奎斯特第一准则 82
4.2.2 奈奎斯特第二准则 85
4.2.3 奈奎斯特第三准则 88
4.3 信号空间分析 89
4.3.1 已调信号的空间表示 89
4.3.2 AWGN信道下接收信号的空间表示 92
4.3.3 AWGN信道下的接收机设计 94
4.3.4 AWGN信道下的误码率估计 96
4.4 线性调制技术 97
4.4.1 多进制相位调制(MPSK) 98
4.4.2 二进制移相键控(BPSK) 99
4.4.3 四相移相键控(QPSK) 101
4.4.4 交错四相移相键控(OQPSK) 103
4.4.5 π/4四相移相键控(π/4 QPSK) 104
4.4.6 正交振幅调制(QAM) 107
4.5 恒包络调制 109
4.5.1 二进制移频键控(BFSK) 109
4.5.2 最小移频键控(MSK) 111
4.5.3 高斯最小移频键控(GMSK) 115
4.5.4 多进制频移键控(MFSK) 119
4.6 无线信道中的调制性能 120
4.6.1 平坦衰落信道中的调制性能 120
4.6.2 频率选择性衰落信道中的调制性能 122
本章小结 123
第5章 抗衰落技术——分集与交织 124
5.1 分集原理 124
5.2 分集支路的获取 126
5.2.1 空间分集 127
5.2.2 频率分集 127
5.2.3 时间分集 128
5.2.4 极化分集 128
5.2.5 角度分集 128
5.3 分集合并算法 128
5.3.1 通用模型 129
5.3.2 选择合并 130
5.3.3 最大比合并 134
5.3.4 等增益合并 136
5.4 交织 137
本章小结 140
第6章 抗衰落技术——均衡 141
6.1 均衡的位置与功能 141
6.2 最大似然序列估计 144
6.3 信道均衡 144
6.3.1 迫零均衡 145
6.3.2 MMSE均衡 146
6.4 信道均衡的证明 147
6.4.1 GHG的性质 148
6.4.2 ZF均衡的证明 149
6.4.3 MMSE均衡的证明 151
6.5 信道估计 153
6.6 导频设计 154
6.7 其他均衡方法 156
6.7.1 横向滤波自适应均衡 156
6.7.2 判决反馈均衡 157
6.7.3 分数间隔均衡 158
本章小结 158
第7章 扩频调制 159
7.1 为什么要扩频 159
7.2 伪随机序列 160
7.2.1 m序列的生成 161
7.2.2 m序列的特性 163
7.2.3 基于m序列构造的其它序列 165
7.3 直接序列扩频 165
7.3.1 扩频序列 166
7.3.2 直接序列扩频调制 167
7.3.3 扩频序列同步 171
7.3.4 抗干扰原理 173
7.3.5 抗衰落与RAKE接收 174
7.3.6 码分多址 176
7.4 跳频扩频 177
7.4.1 跳频原理 177
7.4.2 跳频同步 178
7.4.3 跳频多址 179
7.4.4 跳频序列 180
7.5 跳时扩频 181
本章小结 182
第8章 多载波调制 183
8.1 多载波调制原理 183
8.2 OFDM基本原理 185
8.2.1 频谱效率提升——重叠子载波 186
8.2.2 消除符号间干扰——循环前缀 191
8.3 OFDM的DFT实现 193
8.4 OFDM系统设计 195
8.5 OFDM频域均衡 196
8.6 OFDM的挑战及对策 200
8.6.1 峰均比 200
8.6.2 同步 202
8.7 DFTSOFDM 204
8.8 OFDM改进 207
本章小结 208
第9章 多天线技术 209
9.1 多天线技术概述 209
9.2 空间分集 210
9.2.1 接收天线分集 211
9.2.2 发射天线分集 212
9.2.3 时延分集 213
9.2.4 空时编码 214
9.3 空间复用 216
9.3.1 一个简单的空间复用实例 216
9.3.2 MIMO系统模型 217
9.3.3 MIMO信道的并行分解 218
9.3.4 MIMO预编码 220
9.3.5 MIMO信道容量 221
9.4 波束赋形 223
9.4.1 基本原理 223
9.4.2 发射波束赋形 224
9.4.3 接收波束赋形 226
9.5 多用户MIMO 227
本章小结 228
第10章 多址技术 229
10.1 多址技术概述 229
10.1.1 上行链路和下行链路 230
10.1.2 双工方式 231
10.1.3 多址技术分类 233
10.2 频分多址(FDMA) 234
10.3 时分多址(TDMA) 235
10.3.1 时隙结构设计 237
10.3.2 保护间隔与时间提前量 238
10.4 码分多址(CDMA) 242
10.4.1 扩频码序列 242
10.4.2 多址干扰与远近效应 243
10.4.3 码分多址的容量 245
10.4.4 码分多址的特点 247
10.5 空分多址(SDMA) 248
10.6 正交频分多址接入(OFDMA) 249
10.6.1 子信道OFDMA 249
10.6.2 跳频OFDMA 250
本章小结 251
第11章 蜂窝通信基础 252
11.1 移动通信网络概述 252
11.1.1 实例——GSM网络结构 252
11.1.2 接口规范、协议与功能 254
11.2 频率的空间复用 255
11.2.1 大区制与小区制 255
11.2.2 小区与区群 256
11.2.3 区群大小与同频复用距离 258
11.2.4 同频小区的位置与分布 260
11.3 系统干扰 261
11.3.1 同频干扰 261
11.3.2 邻频干扰 264
11.3.3 互调干扰 265
11.4 系统容量 266
11.4.1 系统容量与干扰 266
11.4.2 同频干扰受限条件下的系统容量 267
11.4.3 多址干扰受限条件下的系统容量 269
11.5 提高系统容量的方法 271
11.5.1 小区分裂 272
11.5.2 划分扇区 273
11.5.3 提高CDMA系统容量的方法 274
11.6 小区间干扰协调 275
11.6.1 频域干扰协调 277
11.6.2 时域干扰协调 279
11.6.3 空域干扰协调 280
11.7 移动性管理 281
11.7.1 小区驻留和小区重选 281
11.7.2 过区切换 282
11.7.3 软切换 286
本章小结 286
第12章 4G LTE简介 288
12.1 4G概述 288
12.2 整体架构 288
12.2.1 LTE的版本与技术规范 290
12.2.2 LTE的关键技术 291
12.3 LTE空口协议栈 293
12.3.1 MAC层 295
12.3.2 RLC层 298
12.3.3 物理层 299
12.4 物理传输资源 300
12.4.1 帧结构与双工方式 300
12.4.2 上行物理信道 303
12.4.3 下行物理信道 305
12.4.4 物理传输流程总述 307
12.5 下行同步 309
12.6 上行同步 311
12.6.1 RA前导序列 312
12.6.2 前导序列检测 314
12.6.3 随机接入响应 315
12.6.4 非竞争随机接入和竞争随机接入 316
12.7 物理层: PDSCH个例学习 316
12.7.1 信道编码与速率匹配 317
12.7.2 比特加扰 318
12.7.3 调制映射 319
12.7.4 层映射与预编码 319
12.7.5 资源映射与基带信号生成 319
12.7.6 小区参考信号 320
12.8 多天线技术 321
12.8.1 发射分集(Transmit Diversity) 322
12.8.2 基于码本的空间复用 323
12.8.3 非码本的空间复用 325
12.8.4 多用户MIMO 326
本章小结 326
第13章 5G NR简介 327
13.1 5G概述 327
13.1.1 5G应用场景及关键指标 327
13.1.2 技术演进 329
13.1.3 整体架构 330
13.1.4 NR设计原则 332
13.2 协议栈 334
13.2.1 PDCP层 336
13.2.2 RLC层 336
13.2.3 MAC层 337
13.2.4 物理层 339
13.3 物理传输结构 341
13.3.1 空口波形 341
13.3.2 帧结构与多参数集 342
13.3.3 双工方式 344
13.3.4 部分带宽 346
13.4 大规模MIMO技术 347
13.4.1 数字域多天线预编码 350
13.4.2 波束管理 350
13.5 上下行同步 353
13.5.1 同步信号块SSB 353
13.5.2 SSB的时频位置 355
13.5.3 PBCH承载的信息 357
13.5.4 剩余系统信息 358
13.5.5 随机接入 359
本章小结 362
本书中使用的部分符号说明 363
参考文献 364
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