無線通信與移動通信技術

《無線通信與移動通信技術》是2014年清華大學出版社出版的圖書。

圖書簡介

本書比較系統詳細地介紹了無線通信和移動通信的基本概念和基本技術。全書共分7章，內容包括無線通信與移動通信概論、無線通信基礎、信道技術、數字調製解調技術、組網技術、移動通信系統與標準、手機原理。

本書兼顧無線通信與移動通信的基本概念、基本原理、基本技術和主要系統，力求內容準確、講解詳細、例題豐富，並配有電子教案和習題解答，便於教師講授和學生學習。

目錄

第1章無線通信與移動通信概論1

1.1無線通信與移動通信的基本概念1

1.1.1通信系統模型1

1.1.2無線通信的概念2

1.1.3移動通信的概念3

1.1.4無線通信與移動通信的發展歷史3

1.2無線通信與移動通信的主要特點5

1.2.1傳播條件5

1.2.2噪聲與干擾5

1.2.3網路結構5

1.2.4綜合多種技術6

1.2.5頻譜資源6

1.3無線通信與移動通信的基本技術7

1.3.1信道技術7

1.3.2擴頻技術8

1.3.3調製技術9

1.3.4編碼技術10

1.3.5控制技術11

1.3.6收發技術11

1.3.7組網技術13

1.4無線通信與移動通信系統的分類14

1.4.1移動通信系統的分類14

1.4.2移動通信系統的工作方式15

1.5常用的無線通信與移動通信系統16

1.5.1微波中繼通信系統16

1.5.2衛星通信系統18

1.5.3散射通信系統20

1.5.4無線尋呼系統21

1.5.5無繩電話系統21

1.5.6小靈通系統21

1.5.7蜂窩移動通信系統22

1.5.8集群移動通信系統25

1.5.9自由空間量子通信系統26

1.5.10物聯網無線通信系統28

1.6本章小結29

1.7為進一步深入學習推薦的參考書目30

1.8習題31

第2章無線通信基礎32

2.1無線電基礎32

2.1.1自由空間中的麥克斯韋方程組32

2.1.2波動方程33

2.1.3電磁波33

2.1.4電磁波頻譜34

2.1.5邊界條件35

2.1.6電磁波的極化35

2.1.7坡印廷定理36

2.2微波技術37

2.2.1常用微波頻段37

2.2.2微波技術的特點38

2.2.3微波鐵三角38

2.2.4微波傳輸線39

2.2.5傳輸線方程40

2.2.6波導40

2.3天線技術41

2.3.1天線在無線通信與移動通信系統中的作用42

2.3.2天線的分類42

2.3.3電基本振子43

2.3.4天線的主要參數45

2.3.5無線通信系統常用天線49

2.3.6天線陣53

2.4電波傳播55

2.4.1各種介質中的波55

2.4.2視距傳播57

2.4.3空間波傳播58

2.4.4地面波傳播59

2.5本章小結61

2.6為進一步深入學習推薦的參考書目61

2.7習題62

第3章信道技術63

3.1無線信道傳播特性63

3.1.1信道模型63

3.1.2微波中繼信道64

3.1.3衛星通信信道64

3.1.4移動通信信道64

3.1.5短波電離層反射信道65

3.2無線信道特徵65

3.2.1信號傳播方式66

3.2.2信號的衰落67

3.2.3衰落的分類68

3.2.4衰落的仿真分析69

3.3無線信道傳輸模型70

3.3.1自由空間模型70

3.3.2常用傳播模型71

3.4無線信道傳輸損耗71

3.4.1視距傳播的極限距離72

3.4.2障礙物的繞射72

3.4.3傳播損耗的計算73

3.5信道編碼技術78

3.5.1擴頻碼和地址碼78

3.5.2信道編碼81

3.6分集接收技術92

3.6.1分集接收的概念92

3.6.2分集的分類93

3.6.3合併的方式94

3.7本章小結95

3.8為進一步深入學習推薦的參考書目96

3.9習題96

第4章數字調製解調技術98

4.1數字調製概述98

4.1.1調製的基本概念98

4.1.2數字調製的特點99

4.1.3數字調製的分類99

4.1.4數字調製的性能指標100

4.1.5數字調製信號的星座圖101

4.2線性調製102

4.2.1二進制相移調製103

4.2.2差分相移調製105

4.2.3正交相移鍵控107

4.2.4交錯正交相移鍵控(OQPSK)110

4.2.5π/4DQPSK111

4.3恆包絡調製115

4.3.1最小頻移鍵控115

4.3.2高斯最小頻移鍵控(GMSK)119

4.4正交振幅調製122

4.4.1QAM信號產生122

4.4.2QAM信號功率譜123

4.4.3QAM信號的解調123

4.4.4QAM誤碼性能124

4.5多載波調製125

4.5.1OFDM基本原理125

4.5.2OFDM的實現127

4.5.3OFDM的特點130

4.5.4OFDM的套用132

4.6擴頻調製技術134

4.6.1擴頻調製基本原理134

4.6.2擴頻調製的分類135

4.6.3擴頻碼序列138

4.6.4擴頻調製的性能138

4.7本章小結141

4.8為進一步深入學習推薦的參考書目141

4.9習題141

第5章組網技術143

5.1移動通信網路概述143

5.1.1移動通信網的基本概念143

5.1.2移動通信組網的技術問題143

5.1.3移動通信網的組成143

5.2網路結構144

5.2.1基本網路結構144

5.2.2數字蜂窩移動通信網的網路結構145

5.2.3第三代移動通信網的網路結構147

5.3蜂窩技術148

5.3.1蜂窩小區的概念148

5.3.2頻率復用149

5.3.3信道容量和同頻干擾150

5.4多址技術152

5.4.1多路復用與多址接入152

5.4.2頻分多址153

5.4.3時分多址155

5.4.4碼分多址157

5.4.5不同多址接入系統的系統容量159

5.5越區切換技術161

5.5.1越區切換準則162

5.5.2越區切換的控制策略和信道分配163

5.5.3位置管理163

5.6網路安全技術164

5.6.1移動通信面臨的攻擊164

5.6.2保密通信系統簡介165

5.6.3GSM系統的鑒權與加密167

5.6.43G系統的信息安全169

5.7本章小結171

5.8為進一步深入學習推薦的參考書目171

5.9習題172

第6章移動通信系統與標準173

6.1第一代移動通信173

6.2第二代移動通信——GSM和IS95173

6.2.1GSM174

6.2.2IS95176

6.3第三代移動通信——WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA和Wimax178

6.3.1IMT2000簡介179

6.3.2第三代移動通信系統的標準和網路結構180

6.3.3CDMA2000181

6.3.4WCDMA183

6.3.5TDSCDMA185

6.3.6Wimax187

6.3.7第三代移動通信的局限性190

6.4第四代移動通信190

6.4.1第四代移動通信的主要指標191

6.4.2第四代移動通信需研究和解決的技術問題191

6.5寬頻無線接入193

6.5.1無線個人域網193

6.5.2無線區域網路194

6.5.3無線城域網194

6.5.4無線廣域網195

6.6移動自組織網路195

6.6.1移動自組織網路的特點196

6.6.2AdHoc網路的體系結構196

6.6.3AdHoc網路中的關鍵技術198

6.6.4AdHoc網路信道接入協定198

6.6.5AdHoc網路的路由協定200

6.6.6自組織網路套用領域202

6.7本章小結203

6.8為進一步深入學習推薦的參考書目204

6.9習題204

第7章手機原理205

7.1手機原理概述205

7.1.1手機通信技術的發展過程205

7.1.2手機通信的步驟207

7.1.3手機原理框圖207

7.2手機典型電路208

7.2.1射頻部分208

7.2.2基帶部分211

7.2.3外圍部分212

7.3手機發展趨勢213

7.3.1功能機到智慧型機的演變213

7.3.2智慧型手機的發展趨勢214

7.4本章小結216

7.5為進一步深入學習推薦的參考書目216

7.6習題216

附錄A英漢術語對照217參考文獻221

第1章概述1

1.1計算機網路的形成與發展1

1.1.1面向終端的計算機網路1

1.1.2計算機—計算機網路2

1.1.3開放式標準化網路4

1.1.4網路計算的新時代4

1.2計算機網路概述5

1.2.1計算機網路的定義5

1.2.2計算機網路的特點7

1.2.3計算機網路的功能和套用7

1.2.4計算機網路的組成9

1.3計算機網路的分類10

1.3.1按傳輸技術劃分10

1.3.2按分布距離劃分10

1.3.3其他幾種分類方法11

1.4計算機網路拓撲結構13

1.4.1計算機網路拓撲的定義13

1.4.2兩類網路拓撲13

1.4.3常見的幾種網路拓撲特點14

1.5幾種典型的計算機網路結構類型16

1.5.1集中處理的主機—終端機結構16

1.5.2對等網路結構17

1.5.3客戶機/伺服器網路結構17

1.5.4瀏覽器/伺服器結構17

1.5.5無盤工作站網路結構18

1.6計算機網路的性能18

1.6.1計算機網路的性能指標18

1.6.2計算機網路的非性能特徵20

習題121

第2章計算機網路體系結構23

2.1網路體系結構23

2.1.1網路體系結構基本概念23

2.1.2計算機網路層次體系結構24

2.1.3計算機網路層次模型24

2.2開放系統互連參考模型26

2.2.1開放系統互連基本參考模型26

2.2.2層次模型中各層功能27

2.3TCP/IP參考模型31

2.3.1TCP/IP參考模型概述32

2.3.2TCP/IP協定簡介33

2.4OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較35

2.5實體、協定、服務和服務訪問點37

2.5.1實體、協定、服務和服務訪問點的概念37

2.5.2面向連線服務與無連線服務39

習題239

第3章物理層41

3.1物理層的基本特性41

3.2數據通信的理論基礎42

3.2.1傅立葉分析42

3.2.2有限頻寬信號42

3.2.3數字通信系統44

3.2.4數據編碼46

3.2.5數字調製技術50

3.2.6脈衝編碼調製52

3.3通信方式與交換方式54

3.3.1數據通信方式54

3.3.2異步傳輸和同步傳輸54

3.3.3交換方式58

3.4多路復用技術59

3.4.1多路復用的基本概念60

3.4.2頻分多路復用60

3.4.3同步時分多路復用61

3.4.4統計時分多路復用62

3.4.5兩種多路復用技術的比較63

3.4.6波分復用技術63

3.4.7碼分復用65

3.5計算機網路的傳輸介質66

3.5.1有線傳輸介質66

3.5.2無線傳輸介質68

3.6同步光纖網SONET和同步數字系列SDH69

習題371第4章數據鏈路層74

4.1數據鏈路層的設計問題74

4.1.1幾個主要概念74

4.1.2數據鏈路層的目的75

4.1.3數據鏈路層的主要功能75

4.2差錯控制技術77

4.2.1差錯控制原理77

4.2.2差錯控制編碼78

4.2.3差錯控制方式79

4.2.4幾種糾錯方式80

4.3流量控制技術80

4.3.1停等流量控制81

4.3.2滑動視窗流量控制81

4.3.3自動請求重發82

4.3.4停等ARQ83

4.3.5返回N幀ARQ84

4.3.6選擇性重發ARQ85

4.4點對點協定85

4.4.1PPP協定的作用86

4.4.2PPP協定的組成部分86

4.4.3PPP幀結構87

4.4.4PPP協定的工作狀態88

4.5HDLC協定89

習題490

第5章區域網路技術92

5.1區域網路的基本概念92

5.1.1區域網路的主要特點及實現技術92

5.1.2區域網路參考模型93

5.1.3LAN的IEEE802標準94

5.1.4邏輯鏈路控制子層95

5.1.5介質訪問控制子層97

5.2區域網路的介質訪問控制方法98

5.2.1CSMA/CD和IEEE802.3標準99

5.2.2令牌匯流排訪問控制和IEEE802.4標準102

5.2.3令牌環訪問控制IEEE802.5標準103

5.3傳統乙太網技術105

5.3.1粗纜乙太網105

5.3.2細纜乙太網106

5.3.3雙絞線乙太網106

5.3.43種布線方案的比較107

5.4交換式乙太網108

5.5虛擬區域網路VLAN110

5.5.1為什麼要劃分VLAN110

5.5.2VLAN的主要類型111

5.5.3VLAN的主要標準113

5.5.4VLAN標籤交換114

5.5.5配置VLAN115

5.5.6設計VLAN116

5.6高速區域網路技術117

5.6.1快速乙太網117

5.6.2吉比特乙太網118

5.6.3十吉比特乙太網119

5.7無線區域網路WLAN121

5.7.1WLAN組網方式121

5.7.2WLAN硬體125

5.7.3IEEE802.11MAC層127

5.7.4IEEE802.11物理層129

5.7.5IEEEWLAN的安全技術130

習題5130

第6章廣域網技術133

6.1廣域網的基本概念133

6.1.1廣域網的構成133

6.1.2廣域網的分組轉發機制134

6.2x.25分組交換網136

6.3幀中繼FR137

6.3.1幀中繼的幀格式138

6.3.2幀中繼的套用139

6.3.3兩種可能的廣域連線方法139

6.3.4幀中繼用戶接入設備139

6.3.5幀中繼交換機140

6.4綜合業務數字網ISDN140

6.4.1ISDN概述141

6.4.2寬頻ISDN142

6.5異步傳輸模式ATM143

6.5.1ATM概述143

6.5.2ATM協定參考模型144

6.5.3ATM的信元格式146

6.5.4ATM交換機147

6.5.5ATM網路技術的套用148

習題6150

第7章網路層151

7.1網路層概述151

7.1.1網路層的設計問題151

7.1.2虛電路與數據報152

7.2網際協定IP155

7.2.1IP協定提供的服務155

7.2.2IPv4與IPv6155

7.2.3IP位址158

7.2.4子網及子網掩碼159

7.2.5無分類編址CIDR161

7.3網際網路路由選擇協定162

7.3.1內部網關協定163

7.3.2外部網關協定170

7.4網際網路控制報文協定ICMP174

7.5網路互連設備176

7.5.1中繼器176

7.5.2網橋178

7.5.3路由器181

7.6網際網路中的多播184

7.6.1IP多播的基本概念184

7.6.2網際網路組管理協定IGMP186

7.6.3多播路由選擇187

習題7188

第8章傳輸層191

8.1傳輸層概述191

8.1.1傳輸層的設計問題191

8.1.2連線埠192

8.2用戶數據報協定UDP193

8.2.1UDP概述193

8.2.2UDP用戶數據報194

8.2.3UDP協定的幾個特性195

8.2.4使用UDP195

8.3傳輸控制協定TCP196

8.3.1TCP概述196

8.3.2TCP報文段197

8.3.3TCP的可靠性198

8.3.4TCP連線管理200

8.3.5滑動視窗與流量控制201

8.4TCP的擁塞控制202

8.4.1慢開始和擁塞避免203

8.4.2快重傳和快恢復205

8.5TCP的重傳機制206

習題8208

第9章套用層211

9.1套用層概述211

9.1.1概念211

9.1.2套用層的主要協定211

9.2域名解析協定DNS212

9.2.1域名系統212

9.2.2域名解析214

9.3檔案傳輸協定214

9.3.1檔案傳輸協定FTP214

9.3.2簡單檔案傳送協定TFTP215

9.4遠程終端協定Telnet216

9.5電子郵件218

9.5.1電子郵件系統構成218

9.5.2郵件地址與基本格式220

9.5.3通用Internet郵件擴展協定MIME221

9.5.4網際網路報文存取協定IMAP221

9.6全球資訊網222

9.7動態主機配置協定DHCP226

9.8套用進程跨越網路的通信228

9.8.1系統調用和套用編程接口228

9.8.2伺服器的兩種工作方式230

9.8.3進程通過系統調用接口進行通信的過程231

習題9233

第10章接入網技術236

10.1銅線接入網技術236

10.1.1xDSL技術236

10.1.2CATV241

10.2CableModem接入技術243

10.2.1CableModem243

10.2.2CableModem分類243

10.2.3CableModem技術原理244

10.2.4CableModem標準和規範245

10.2.5CableModem接入實現245

10.2.6現行HFC網改造246

10.2.7CableModem的套用前景247

10.3光纖接入網技術247

10.4無線接入網技術248

10.4.1GSM/GPRS249

10.4.2WAP251

10.5虛擬專用網VPN253

10.6網路地址轉換NAT258

習題10260

第11章網路安全技術262

11.1網路安全問題概述262

11.1.1網路安全的概念和安全控制模型262

11.1.2安全威脅263

11.2加密與認證技術266

11.2.1密碼學的基本概念267

11.2.2常規密鑰密碼體制271

11.2.3公開密鑰加密技術272

11.2.4數字簽名274

11.2.5身份認證技術274

11.3防火牆技術275

11.3.1防火牆概述275

11.3.2防火牆系統結構276

11.3.3防火牆分類277

11.3.4防火牆的作用277

11.3.5防火牆的設計策略278

11.4病毒與病毒的防治279

11.4.1病毒的種類及特點279

11.4.2病毒的傳播途徑與防治280

11.5網際網路商務中的加密281

11.5.1安全插口層SSL282

11.5.2安全電子交易283

11.6網際網路的網路層安全協定族284

11.6.1IPSec網際網路的網路層安全協定族與安全關聯284

11.6.2鑑別首部AH284

11.6.3封裝安全有效載荷285

習題11285

第12章網路管理技術287

12.1網路管理技術概述287

12.1.1網路管理概述287

12.1.2ISO網路管理模式288

12.1.3公共管理信息協定289

12.1.4簡單網路管理協定290

12.2網路維護工具291

12.3區域網路常見的故障排除295

12.3.1網路常見故障295

12.3.2網路故障的排除296

12.4網路安全管理301

12.4.1網路基礎設施管理301

12.4.2作業系統及網路套用系統的管理301

12.4.3網路的安全管理301

習題12303

第13章網路系統規劃與設計304

13.1確定網路設計目標304

13.1.1需求分析304

13.1.2工程論證305

13.1.3網路設計原則306

13.2確定網路設計方案307

13.2.1網路標準的選擇307

13.2.2網路拓撲結構選擇307

13.2.3建立分級三層設計模型307

13.2.4IP位址規劃311

13.2.5網路布線設計312

13.2.6安全設計313

13.3網路產品選型315

13.3.1網路硬體設備選型315

13.3.2網路軟體選擇317

習題13318

第14章網路技術綜合套用319

14.1交換三級網319

14.1.1網路拓撲320

14.1.2IP位址分配321

14.1.3VLAN劃分322

14.1.4安全設計323

14.1.5網路管理323

14.2路由三級網323

14.3無線區域網路325

14.3.1室內無線網路325

14.3.2室外無線網路327

14.4網路構建與配置案例328

14.4.1項目背景介紹328

14.4.2項目要求329

14.4.3項目實施過程及配置330

習題14338

第15章網際網路的音視頻技術340

15.1音視頻播放技術介紹340

15.1.1流媒體技術340

15.1.2視頻編解碼技術341

15.1.3數據存儲技術341

15.1.4P2P技術341

15.1.5CDN與PCDN343

15.1.6寬頻接入技術344

15.2音視頻播放技術的套用方案——IPTV345

15.2.1概念及特點345

15.2.2典型體系架構345

15.3流媒體技術套用346

15.3.1流媒體技術基礎347

15.3.2流媒體技術原理347

15.3.3流媒體技術套用348

15.3.4流媒體技術的發展349

習題15350

附錄A實驗與上機指導351

實驗1認識區域網路351

實驗2常用網路測試工具的套用352

實驗3虛擬區域網路VLAN的設定354

實驗4IP位址分配與子網劃分355

實驗5路由器連線區域網路實驗357

實驗6靜態路由實驗358

實驗7動態路由協定配置359

實驗8網路協定分析361

實驗9Internet的套用364

實驗10NAT網路地址轉換實驗364

參考文獻368