移动通信工程理论和应用

　　本书是享有盛誉的移动通信专家William C.Y.Lee（李建业）在他1982年出版的《移动通信工程》一书基础上作了大量修改和补充编写成的，是一部很有影响的移动通信新著。　全书分3个部分，共18章。第1、2章讲述移动通信信号环境和统计通信理论；第3、4章描述在不同地形条件下的路径损耗；第5章介绍了系统RF设计对传播的影响；第6、7章讲述接收信号的包络和相位特性；第8章至第12章分别介绍调制、分集、合并、信号处理和干扰等技术；第13、14章分别讲述信号差错和话音性能的分析与系统性能；第15章介绍多址方案；第16章阐明了几个敏感课题概念；第17章提出了几个新概念；第18章介绍了军事移动通信。　本书对从事移动通信的领导、管理人员、技术人员和大专院校师生都有相当高的参考价值，也可作为教科书和教学辅导书。

　　WilliamC.Y.Lee（李建业）是在WalnutCreek和California的Airtouch通信公司从事应用研究的副总裁和首席科学家。李建业博士是移动通信领域中最著名的教育家之一，也是由Mc-Graw-Hill出版发行的最畅销的MobileCellularTelecommunications（《移动蜂窝通信》）一书的作者。

                   
 引言　1                   
                   
 第1章　移动无线电信号环境　15                   
 1.1　移动无线电通信媒介　15                   
 1.2　传播路径损耗　19                   
 1.3　由于散射因素引起的多径衰落　23                   
 1.4　热噪声和人为噪声特性　29                   
 1.4.1　热噪声特性　29                   
 1.4.2　人为噪声特性　31                   
 1.5　时延扩散　34                   
 1.6　相干带宽　38                   
 1.7　在800～900MHz范围内的多径衰落现象　39                   
 练习题　40                   
 参考文献　42                   
                   
 第2章　统计通信理论　44                   
 2.1　统计方法　44                   
 2.2　平均值　45                   
 2.3　遍历过程　46                   
 2.4　累计概率分布(CPD)　47                   
 2.5　概率密度函数(PDF)　47                   
 2.5.1　单个变量的PDF　47                   
 2.5.2　两个变量的联合PDF　48                   
 2.5.3　边缘PDF　49                   
 2.5.4　联合特征函数　50                   
 2.5.5　条件PDF　50                   
 2.6　有效概率密度函数　52                   
 2.6.1　均匀分布　52                   
 2.6.2　高斯分布　53                   
 2.6.3　瑞利分布　53                   
 2.6.4　对数分布　55                   
 2.6.5　二项式分布　56                   
 2.6.6　泊松分布　57                   
 2.7　电平交叉率(LCR)　57                   
 2.8　衰落持续期　60                   
 2.9　相关函数　61                   
 2.9.1　自相关　62                   
 2.9.2　互相关　62                   
 2.10　功率谱密度和连续谱密度　63                   
 2.11　采样分布　64                   
 2.12　置信区间　67                   
 2.13　差错概率　68                   
 2.14　脉冲响应测量　69                   
 2.15　均衡器　70                   
 2.15.1　使峰值失真最小(迫零均衡器)　71                   
 2.15.2　使均方误差最小(MSE算法)　72                   
 2.15.3　构成一个自动均衡器　72                   
 2.15.4　均衡器的讨论　72                   
 练习题　73                   
 参考文献　74                   
                   
 第3章　在平坦地面上的路径损耗　76                   
 3.1　用模型分析法预测路径损耗　76                   
 3.1.1　无线电水平线　76                   
 3.1.2　空中反射　77                   
 3.1.3　信号平均　77                   
 3.1.4　终端在移动　77                   
 3.1.5　移动台天线高度　77                   
 3.1.6　地面波的影响　78                   
 3.2　传播损耗--在光滑地面上　78                   
 3.3　传播损耗--在粗糙地面上　81                   
 3.3.1　正态分布的表面特性　83                   
 3.3.2　表面粗糙度是距离的函数　84                   
 3.3.3　地形数据的分辨间隔　85                   
 3.3.4　有效散射地区的分析　85                   
 3.4　双波模型--解释移动无线电路径的损耗和天线高度的作用 87                   
 3.5　计算平均信号强度(本地均值)的规则　90                   
 3.5.1　中值法　90                   
 3.5.2　均值法　90                   
 3.5.3　确定L值　91                   
 3.6　预测传播路径损耗的模型　92                   
 3.6.1　用于UHF的预测模型　92                   
 3.6.2　Okumura等人的模型　94                   
 3.6.3　经过不同环境的路径损耗的通用公式　96                   
 练习题　97                   
 参考文献　98                   
                   
 第4章　在丘陵地形中的路径损耗和常用的预测方法　100                   
 4.1　基于模型分析的路径损耗预测　100                   
 4.1.1　二次反射波存在　101                   
 4.1.2　二次反射波不存在　103                   
 4.1.3　一次反射波不存在　104                   
 4.2　绕射损耗　105                   
 4.3　圆拱形小山的绕射损耗　110                   
 4.4　路径间隙标准　112                   
 4.5　Lee的宏小区模型　112                   
 4.5.1　人为影响--用不同的方法解释路径损耗　113                   
 4.5.2　地形的影响　114                   
 4.5.3　Lee的宏小区预测模型　115                   
 4.6　Lee的微小区模型　116                   
 4.7　建筑物内的预测模型　119                   
 4.7.1　路径损耗斜率　119                   
 4.7.2　总的接收功率　120                   
 4.8　场强预测的效果　121                   
 4.8.1　街道定向的影响　121                   
 4.8.2　植被的影响　121                   
 4.8.3　隧道内衰减的影响　123                   
 4.8.4　大楼和建筑物的影响　123                   
 4.8.5　路径损耗和局部均值之间的关系　123                   
 4.9　信号门限的预测　124                   
 4.10　信号覆盖地域的预测　124                   
 4.10.1　方法Ａ　124                   
 4.10.2　方法B　127                   
 4.10.3　两种方法的比较　127                   
 4.11　宽带信号传播　128                   
 4.11.1　宽带信号的路径损耗　128                   
 4.11.2　宽带的多径损耗特性　129                   
 练习题　131                   
 参考文献　132                   
                   
 第5章　系统RF设计对传播的影响　135                   
 5.1　天线设计的影响　135                   
 5.2　天线方向性的影响　138                   
 5.3　天线方向图波动影响　140                   
 5.4　高增益天线的影响　144                   
 5.5　移动无线电环境中的电场和磁场的独立性　145                   
 5.6　无线电波极化的影响　148                   
 练习题　152                   
 参考文献　152                   
                   
 第6章　接收信号的包络特性　154                   
 6.1　短时限与长时限衰落的比较　154                   
 6.2　短时限衰落的模型分析　156                   
 6.3　累积概率分布(CPD)　157                   
 6.3.1　来自E场信号r0(t)的CPD　157                   
 6.3.2　H场分量信号的CPD　160                   
 6.3.3　来自定向天线rd(t)的CPD　161                   
 6.3.4　求角电波到达的PDF　161                   
 6.4　电平交叉率(LCR)　162                   
 6.4.1　来自E场信号的re(t)的LCR　163                   
 6.4.2　磁场分量的rhx,rhy的LCR　165                   
 6.4.3　定向天线的rd(t)的LCR166算衰落平均持续时间　169                   
 6.6　基于时间分隔的移动接收信号的包络相关性　172                   
 6.7　基于时间和空间分隔的移动接收信号的包络相关性　174                   
 6.8　基于频率和时间分隔的移动接收信号的包络相关性　176                   
 6.9　基于频率分隔的基站接收信号的包络相关性　178                   
 6.10　功率谱分析　180                   
 练习题　181                   
 参考文献　181                   
                   
 第7章　接收信号相位特性　183                   
 7.1　与移动无线电信号有关的随机变量　183                   
 7.1.1　求随机变量的协方差　183                   
 7.1.2　信号s(t)的功率谱　184                   
 7.1.3　协方差矩阵　188                   
 7.2　相位相关特性　189                   
 7.2.1　ψ(t)的相位相关特性　189                   
 7.2.2　在频率和时间间隔中的相位相关性　191                   
 7.3　随机FM的特性　192                   
 7.3.1　随机FM的概率分布　192                   
 7.3.2　随机FM的功率谱　193                   
 7.3.3　随机FM的电平交叉率(LCR)　195                   
 7.4　喀呖噪声的特性　197                   
 7.4.1　喀呖噪声　197                   
 7.4.2　求p(n, n,ψn,ψn)的过程　198                   
 7.4.3　平均喀呖声速率　199                   
 7.5　模拟模型　200                   
 7.5.1　瑞利多径衰落模拟器　200                   
 7.5.2　多径衰落和选择性衰落模拟器　203                   
 练习题　204                   
 参考文献　204                   
                   
 第8章　调制技术　207                   
 8.1　系统的应用　207                   
 8.2　调频移动无线电　207                   
 8.2.1　无衰落情况　208                   
 8.2.2　瑞利衰落情况　213                   
 8.3　数字调制　218                   
 8.3.1　无衰落情况　218                   
 8.3.2　衰落情况(移动无线电环境)　222                   
 8.4　恒定包络调制　224                   
 8.4.1　四相移键控(QPSK)　224                   
 8.4.2　交错四相相移键控(OQPSK)　225                   
 8.4.3　π/4-四相差分相移键控(π/4-DQPSK)　227                   
 8.4.4　副载波QPSK　228                   
 8.4.5　高斯滤波最小频移键控(GMSK)　228                   
 8.5　非恒定包络调制　232                   
 8.6　OFDM调制解调器　234                   
 8.7　扩频系统　236                   
 8.8　跳频差分相移键控(FH-DPSK)系统　237                   
 8.9　FH-DPSK系统的差错率和系统效率　240                   
 8.9.1　单有源基站小区内部的干扰　240                   
 8.9.2　多基站小区间干扰　241                   
 8.9.3　多径衰落环境　243                   
 8.10　频谱效率和每个小区的信道数　243                   
 8.11　扩频调制--直接序列(DS)　245                   
 8.11.1　用DS信号降低干扰　246                   
 8.11.2　相关器和瑞克接收机　247                   
 8.12　改进的单边带(SSB)系统　247                   
 练习题　248                   
 参考文献　249                   
                   
 第9章　分集方案　251                   
 9.1　移动无线电系统的功能设计--分集方案　251                   
 9.2　宏观分集方案--在不同站址上天线的应用　251                   
 9.3　微观分集方案--应用在同址天线上　252                   
 9.4　空间分集　252                   
 9.4.1　在移动台　253                   
 9.4.2　在基站　253                   
 9.5　场分量分集　256                   
 9.6　极化分集　257                   
 9.7　角分集　257                   
 9.7.1　在基站　257                   
 9.7.2　在移动台　258                   
 9.8　频率分集　260                   
 9.8.1　与频率统计相关　260                   
 9.8.2　相关性与频率的关系　261                   
 9.8.3　相干带宽　262                   
 9.8.4　具有两个不相干带宽的两个频率　262                   
 9.8.5　具有相干带宽的两个频率　262                   
 9.9　时间分集　263                   
 练习题　263                   
 参考文献　264                   
                   
 第10章　合并技术　265                   
 10.1　用宏观分集的合并技术　265                   
 10.1.1　选择性分集合并　265                   
 10.1.2　用选择性合并改善平均信噪比　265                   
 10.2　微观分集的合并技术　267                   
 10.3　预检测和后检测合并　267                   
 10.3.1　使用预检测方法　267                   
 10.3.2　使用后检测方法　267                   
 10.4　选择性分集合并　268                   
 10.4.1　第一种情况：所有Γk=Γ　269                   
 10.4.2　第二种情况：γ TDMA和CDMA之间无线电容量的比较　392                   
 15.4.1　C/I＜1系统--FDMA和TDMA系统　392                   
 15.4.2　C/I＜1系统--CDMA系统　392                   
 15.4.3　CDMA系统的容量更大　393                   
 15.5　处理增益(P.G.)　394                   
 15.6　蜂窝和PCS频段中的环境噪声及其对CDMA系统容量和覆盖范围的影响　395                   
 15.6.1　引言　395                   
 15.6.2　理论　395                   
 15.6.3　计算结果　396                   
 15.6.4　结论　398                   
 15.7　CDMA系统抵消干扰的限制　399                   
 15.8　虚拟信道的多址方案　401                   
 15.8.1　ALOHA　401                   
 15.8.2　时隙ALOHA　403                   
 15.8.3　CSMA　403                   
 15.8.4　预约ALOHA　404                   
 15.8.5　PRMA　404                   
 15.8.6　PRMA**405                   
 15.8.7　BTMA　405                   
 15.8.8　CSMA/CD　405                   
 15.8.9　DSMA　405                   
 15.8.10　ISMA　405                   
 15.8.11　RAMA　405                   
 15.8.12　CDPA　405                   
 15.8.13　结论　406                   
 15.9　移动卫星系统　407                   
 15.9.1　GEO. MEO和LEO系统的比较　409                   
 15.9.2　LEO工作的简述　410                   
 15.9.3　LEO的工作原理　412                   
 15.10　在SDMA系统中同信道干扰的性质　413                   
 15.11　外来干扰容限的要求　415                   
 15.11.1　无线通信系统的设计　416                   
 15.11.2　计算特定的电平X　417                   
 15.11.3　求出容许干扰电平　418                   
 15.11.4　外来系统可容许的最大干扰电平　419                   
 练习题　419                   
 参考文献　419                   
                   
 第16章　几个敏感课题概念的阐明　422                   
 16.1　编写本章的动力　422                   
 16.2　60年代的研究方向　422                   
 16.2.1　移动无线电环境　422                   
 16.2.2　移动无线电环境对信号的影响　423                   
 16.3　AWGN信道　424                   
 16.4　移动无线电的衰落模型　425                   
 16.5　天线高度的影响　426                   
 16.6　路径损耗预测与本地平均值预测之间的不同　427                   
 16.6.1　路径损耗曲线的产生　427                   
 16.6.2　路径损耗的标准偏差　427                   
 16.6.3　本地平均值预测　428                   
 16.6.4　人造建筑物的影响　428                   
 16.7　合并信号分集　429                   
 16.7.1　分集增益　430                   
 16.7.2　分集不改善检波后合并的C/I　430                   
 16.7.3　分集改善检波前合并的C/I　430                   
 16.7.4　分集接收与天线阵接收是不同的　430                   
 16.7.5　发射或接收分集　431                   
 16.8　天线高度增益和分集增益　432                   
 16.9　时延扩散Δ　434                   
 16.9.1　时延扩散不影响模拟话音信号　435                   
 16.9.2　对FDMA和CDMA的影响比对TDMA小　435                   
 16.9.3　用分集方案能减小时延扩散　435                   
 16.10　噪声系数(NF)问题　435                   
 16.10.1　环境噪声　435                   
 16.10.2　接收机噪声　436                   
 16.10.3　天线温度噪声　437                   
 16.11　功率受限和带宽受限系统　438                   
 16.11.1　功率受限系统　438                   
 16.11.2　带宽受限系统　438                   
 16.12　移动台和便携台的覆盖范围　439                   
 16.12.1　移动台的覆盖范围　439                   
 16.12.2　便携台的覆盖范围　439                   
 16.13　射线跟踪和积木式部件方法　440                   
 16.13.1　射线跟踪方法　440                   
 16.13.2　积木式部件方法　441                   
 16.14　编码方案和可变的突发差错间隔　441                   
 16.15　天线向下倾斜　442                   
 16.15.1　电子向下倾斜　442                   
 16.15.2　机械向下倾斜　443                   
 16.15.3　倾斜天线的影响　446                   
 16.16　互调　446                   
 16.17　移动台位置　450                   
 16.17.1　基于基站的定位　450                   
 16.17.2　基于移动台的定位　450                   
 16.17.3　讨论　450                   
 16.18　用天线高度的角扩展及其应用　450                   
 练习题　454                   
 参考文献　454                   
                   
 第17章　新概念　456                   
 17.1　瑞利衰落环境中的信道容量　456                   
 17.1.1　高斯噪声环境中的信道容量　456                   
 17.1.2　瑞利衰落环境中的信道容量　456                   
 17.1.3　在瑞利衰落环境中具有M支路分集方案时的信道容量　458                   
 17.1.4　极端情况　458                   
 17.1.5　结论　459                   
 17.2　实时运行平均值　460                   
 17.2.1　脱机平均值　461                   
 17.2.2　实时平均值　462                   
 17.2.3　讨论　464                   
 17.2.4　无线电通信环境　465                   
 17.3　GSM和CDMA之间的链路容量与呼叫中断的比较　467                   
 17.3.1　乒乓切换的呼叫中断率　467                   
 17.3.2　求出δ和μ值　468                   
 17.3.3　δ和μ的公式　468                   
 17.3.4　小结和结论　469                   
 17.4　通过蜂窝系统的数据传输　469                   
 17.4.1　引言　469                   
 17.4.2　理论推导　470                   
 17.4.3　分析　474                   
 17.4.4　总结　475                   
 17.5　CDMA的多用户检测　477                   
 17.5.1　最佳的多用户干扰抵消　478                   
 17.5.2　连续的干扰抵消　479                   
 17.6　无线本地环路系统的频谱和技术　480                   
 17.6.1　图17.14所示出的WLL系统的特征　480                   
 17.6.2　部署无线系统的概念　481                   
 17.6.3　部署WLL系统的考虑　481                   
 17.6.4　计算WLL系统的容量　485                   
 17.6.5　WLL的TDD　488                   
 17.7　小波(Wavelet)表达式　489                   
 练习题　490                   
 参考文献　490                   
                   
 第18章　军事移动通信　492                   
 18.1　干扰环境中使用的策略　492                   
 18.1.1　干扰策略　492                   
 18.1.2　电子反干扰(ECCM)技术　492                   
 18.2　扩展频谱方案--跳频(FH)　493                   
 18.3　编码方案　497                   
 18.4　在干扰环境中组合编码. 分集和跳频　498                   
 18.4.1　二进制R-S码　498                   
 18.4.2　非二进制R-S码　503                   
 18.5　自适应天线调零　505                   
 18.5.1　使用自适应天线阵的可能性　505                   
 18.5.2　需要考虑的问题　506                   
 练习题　506                   
 参考文献　507