本書涵蓋了所有類型的無線通信，從衛(wèi)星通信、蜂窩通信到局域網(wǎng)和個(gè)域網(wǎng)。內(nèi)容分為四部分：背景技術(shù)、無線通信技術(shù)、無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)應(yīng)用。涉及無線信道、信號編碼技術(shù)、正交頻分復(fù)用、擴(kuò)頻、無線局域網(wǎng)技術(shù)和IEEE802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、藍(lán)牙和IEEE802.15、蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)、第四代通信系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用和移動(dòng)IP等。本書可作為通信和計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生和研究生的教材或教學(xué)參考書。對于從事無線通信和網(wǎng)絡(luò)方面研究的科研和工程技術(shù)人員，本書也是很好的參考書。
前言Wireless Communication Networks and Systems目標(biāo)無線技術(shù)已成為電信和網(wǎng)絡(luò)中最令人興奮的領(lǐng)域。移動(dòng)電話使用的快速增長，各種衛(wèi)星服務(wù)、無線網(wǎng)絡(luò)，以及現(xiàn)在的無線智能手機(jī)、平板電腦、4G手機(jī)、應(yīng)用程序和物聯(lián)網(wǎng)等給電信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域帶來了巨大變化。夸張地說，無線技術(shù)徹底改變了人們的工作方式，互相交流的方式，甚至影響了社會(huì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成和轉(zhuǎn)變。本書對整個(gè)無線通信領(lǐng)域進(jìn)行了概述。它全面涵蓋了從衛(wèi)星和蜂窩到局域網(wǎng)和個(gè)域網(wǎng)的所有類型的無線通信。
本書的內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)嘗試將這個(gè)很大的主題劃分為更易理解的多個(gè)部分，并一部分一部分地調(diào)研最先進(jìn)的技術(shù)。本書重點(diǎn)討論無線系統(tǒng)的各個(gè)方面——無線通信技術(shù)、用于構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與介質(zhì)訪問控制，并介紹無線系統(tǒng)的部署和管理，以協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（基站、路由器、智能手機(jī)、傳感器）。完整的無線系統(tǒng)的范例是4G長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）系統(tǒng)。
本書討論了無線通信新的研究領(lǐng)域中最重要的技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)方面的基本原理和主題。之后，本書對一些前沿的主題進(jìn)行了詳細(xì)討論，包括千兆Wi-Fi、物聯(lián)網(wǎng)、ZigBee以及4G LTE-Advanced。
本書的主題如下。
●技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)：一小部分技術(shù)可以用來表征和區(qū)分無線通信與組網(wǎng)方式，其中包括：頻段、信號編碼技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
●網(wǎng)絡(luò)類型：本書涵蓋了無線網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)重要類型，包括無線局域網(wǎng)、無線個(gè)域網(wǎng)、蜂窩、衛(wèi)星和固定無線接入網(wǎng)絡(luò)。
●設(shè)計(jì)方法：本書探討了針對特定通信需求的替代原則和方法，可以加深讀者對無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵原則的理解。
●標(biāo)準(zhǔn)：本書提供了一個(gè)理解具體無線標(biāo)準(zhǔn)的全面指南，如ITU、IEEE 802、3GPP頒布的標(biāo)準(zhǔn)以及其他組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)著重反映了標(biāo)準(zhǔn)在定義一個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品和未來研究方向方面的重要性。
●應(yīng)用：一些重要的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序（通常稱為“app”）已經(jīng)吸引了無線設(shè)備消費(fèi)者的注意。本書探討了這些app，它們使無線設(shè)備更加便于用戶訪問，還詳細(xì)介紹了這些平臺(tái)和應(yīng)用程序的開發(fā)過程。
本書包括大量的在線詞匯表，并列出常用的縮略語，以及參考書目。每章都包括為進(jìn)一步閱讀提供的問題和建議。每章還包括用于內(nèi)容回顧的關(guān)鍵術(shù)語和一些復(fù)習(xí)題。
目標(biāo)讀者本書在內(nèi)容編排上主要面向?qū)o線通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)感興趣的廣大讀者和學(xué)生。本書內(nèi)容能夠在以下幾個(gè)方面提供很好的靈活性。
●多個(gè)學(xué)科的讀者：本書提供一些基礎(chǔ)背景材料和更具深度的材料從而使多個(gè)學(xué)科的讀者也可以從中受益。
■對于具有計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)背景知識(shí)的讀者，本書提供了信號和系統(tǒng)方面易于接受和足夠的背景知識(shí)。除了學(xué)習(xí)整個(gè)無線系統(tǒng)外，讀者可以特別研究支持LTE和移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)的演進(jìn)的分組系統(tǒng)。
■對于電氣工程、計(jì)算機(jī)工程專業(yè)（甚至其他工程領(lǐng)域）的讀者，網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議是必須掌握的內(nèi)容，本書提供了這些高年級本科通信課程的詳細(xì)內(nèi)容，而沒有必要去學(xué)習(xí)另一門通信課程。第6～10章深入介紹了無線傳輸、調(diào)制技術(shù)、OFDM、CDMA和差錯(cuò)控制編碼。本書后續(xù)章節(jié)中的技術(shù)可以用來作為這些技術(shù)的例子。本書不僅提供了基本原理，還介紹了目前和未來將要使用的無線技術(shù)。
■不同基礎(chǔ)的讀者：對于那些在無線通信方面甚至在通信技術(shù)方面剛剛?cè)腴T的讀者，通過本書的學(xué)習(xí)，他們也可以對無線通信非常精通。對于那些已有一定基礎(chǔ)知識(shí)的讀者，通過閱讀本書能夠了解無線網(wǎng)絡(luò)的最新進(jìn)展。
■不同深度的內(nèi)容：本書提供了不同深度的選項(xiàng)以覆蓋不同的內(nèi)容。最值得注意的是，第5章覆蓋了所有的無線概念，這種教程級的概念有助于理解本書其他章節(jié)的內(nèi)容。第6～10章涵蓋了相同的主題，有助于部分讀者對這部分內(nèi)容進(jìn)行更深入的了解。這種內(nèi)容編排使得具有不同興趣、不同知識(shí)水平和不同專業(yè)知識(shí)的讀者都能夠受益。
內(nèi)容安排本書的目的是在無線通信的基本原理、無線網(wǎng)絡(luò)和無線應(yīng)用等方面提供一個(gè)全面的技術(shù)研究。本書的主要內(nèi)容可以分為4個(gè)部分，如圖P-1所示。
圖P-1無線主題第一部分：介紹數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)包通信過程，以及協(xié)議層、TCP/IP和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
第二部分：覆蓋關(guān)于發(fā)送無線信號的過程和對抗無線信道的影響的所有信息。第5章對這些內(nèi)容進(jìn)行了簡要介紹，并通過第6～10章進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
第三部分：對IEEE 802.11、IEEE 802.15、藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)以及ZigBee等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
第四部分：包括蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)原理、LTE、智能手機(jī)和移動(dòng)應(yīng)用等內(nèi)容，還涵蓋了衛(wèi)星、固定無線和WiMAX等長距離通信。
本書易于開展課程教學(xué)，書中包括大量的圖表。下面給出更多的細(xì)節(jié)。每一章還包括關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題、問題，以及推薦閱讀。本書還包括常用的縮略語以及參考文獻(xiàn)清單。
學(xué)習(xí)的順序?qū)τ谶@樣廣泛的內(nèi)容，需要根據(jù)學(xué)生和課程情況對選學(xué)內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)規(guī)劃。本書提供了一些靈活性。例如，本書中的內(nèi)容不需要逐章學(xué)習(xí)。事實(shí)上，根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生和教師能夠更快地投入其所需的技術(shù)本身中。其中的一個(gè)作者在他的課程中經(jīng)常只需要直接研究IEEE 802.11（第11章）而并不需要集中學(xué)習(xí)無線通信的全部細(xì)節(jié)。如果學(xué)生已經(jīng)研究了實(shí)際的技術(shù)，則也可能需要首先跳過一些物理層的細(xì)節(jié)（例如，暫時(shí)跳過11.5節(jié)和11.6節(jié)），使學(xué)生能夠更好地參與并開展實(shí)際項(xiàng)目研究。
以下是本書的學(xué)習(xí)建議：
●第5章與第6～10章介紹的主題相同，只是詳略程度不同，可以二選一。反過來，如果需要學(xué)習(xí)第6～10章，則可以跳過第5章。
●第三部分可以放在第二部分之前，以忽略一些關(guān)于物理層的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)可以在后面再次詳細(xì)學(xué)習(xí)。然而，第二部分應(yīng)放在第四部分之前。
●第2～4章可以作為課外閱讀作業(yè)。
●在第三部分中，每章都或多或少是獨(dú)立的，可以按照任何順序來學(xué)習(xí)，主要取決于感興趣的程度。
●除了第13章和第14章中的蜂窩系統(tǒng)和LTE應(yīng)該歸為同一個(gè)單元來研究外，第四部分中的各章也可以按任何順序進(jìn)行研究。
●計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)課程可以更專注于第11章、第12章和第15章中的Wi-Fi、IEEE 802.15以及移動(dòng)應(yīng)用等內(nèi)容，然后學(xué)習(xí)MAC協(xié)議和移動(dòng)設(shè)備編程。
●電氣工程和工程技術(shù)專業(yè)的學(xué)生可以重點(diǎn)關(guān)注第6～10章中用于IEEE 802.11和LTE系統(tǒng)中的調(diào)制和差錯(cuò)控制編碼相關(guān)的內(nèi)容。
教輔資源本書的主要目標(biāo)是使它成為這一令人興奮和快速發(fā)展學(xué)科的一種有效的教學(xué)工具。這一目標(biāo)反映在本書的結(jié)構(gòu)和輔助材料中。本書提供了下列補(bǔ)充材料來幫助教師進(jìn)行教學(xué)關(guān)于本書教輔資源，只有使用本書作為教材的教師才可以申請，需要的教師請?zhí)顚懕緯詈笠豁摗敖虒W(xué)支持申請表”，并通過郵件同時(shí)發(fā)給培生與我方�！庉嬜。�
●答案手冊：給出了所有章后面的復(fù)習(xí)題和問題的解答。
●補(bǔ)充問題：提供了本書內(nèi)容以外的其他問題。
●項(xiàng)目手冊：給出了下一節(jié)中列出的所有項(xiàng)目類別的建議項(xiàng)目任務(wù)。
●幻燈片：提供了覆蓋所有章節(jié)配套的教學(xué)幻燈片。
●PDF文件：本書中所有的圖和表的副本。
致謝本書得益于多名無私地奉獻(xiàn)他們的時(shí)間和專業(yè)知識(shí)的審稿專家。以下教授和老師對本書進(jìn)行了詳細(xì)的審稿：Alex WijesIinha(陶森大學(xué))、Ezzat Kirmani博士(州立圣克勞德大學(xué))、Feng Li博士(普渡大學(xué)印第安那波利斯分校)、Guillermo A.Francia III博士(杰克森維爾州立大學(xué))、Kamesh Namuduri博士(北德州大學(xué))、Melody Moh博士(圣何塞州立大學(xué))、Wuxu Peng博士(德克薩斯州立大學(xué))、Frank E.Green(馬里蘭大學(xué)，巴爾的摩縣)、Gustavo Vejarano(洛約拉馬利蒙特大學(xué))、Ilker Demirkol(羅切斯特理工學(xué)院)、Prashant Krishnamurthy(匹茲堡大學(xué))和Russell C.Pepe(新澤西理工學(xué)院)。
密蘇里大學(xué)堪薩斯分校的幾位學(xué)生為繪圖做出了非常有價(jià)值的貢獻(xiàn)。Pedro Tonhozi de Oliveira、Rahul Arun Paropkari和Naveen Narasimhaiah也致力于項(xiàng)目開發(fā)并提供了很大的幫助。
Kristopher Micinski提供了第15章中的大多數(shù)關(guān)于移動(dòng)應(yīng)用的材料。
最后，我們感謝許多負(fù)責(zé)本書出版的工作人員，他們一如既往地出色完成了整個(gè)工作。這包括Pearson的員工，特別是編輯Tracy Johnson、項(xiàng)目經(jīng)理Carole Snyder和產(chǎn)品經(jīng)理Bob Engelhardt。我們也感謝Mahalatchoumy Saravanan以及Jouve India生產(chǎn)人員優(yōu)秀、快速的工作。我們也感謝Pearson的營銷和銷售人員，沒有他們的努力本書不會(huì)出現(xiàn)在你面前。
William Stallings，擁有美國麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任教于澳大利亞新南威爾士大學(xué)國防學(xué)院（堪培拉）信息技術(shù)與電子工程系。他是世界知名的計(jì)算機(jī)學(xué)者和暢銷教材作者，已經(jīng)撰寫了17部著作，出版了40多本書籍，內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等方面，堪稱計(jì)算機(jī)界的全才。他曾九次榮獲美國“教材和學(xué)術(shù)專著作者協(xié)會(huì)”頒發(fā)的“年度佳計(jì)算機(jī)科學(xué)教材”獎(jiǎng)。
目 錄
Wireless Communication Networks and Systems
出版者的話
譯者序
前言
第1章 概述1
1.1 無線通信的發(fā)展史1
1.2 全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)2
1.3 移動(dòng)設(shè)備革命3
1.4 未來趨勢4
1.5 無線技術(shù)挑戰(zhàn)5
第一部分 技術(shù)背景
第2章 信號傳輸基礎(chǔ)8
2.1 傳遞信息的信號8
2.1.1 時(shí)域概念8
2.1.2 頻域概念10
2.1.3 數(shù)據(jù)速率和帶寬之間的關(guān)系11
2.2 模擬信號和數(shù)字信號傳輸13
2.2.1 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)13
2.2.2 模擬信號和數(shù)字信號14
2.2.3 模擬傳輸和數(shù)字傳輸16
2.3 信道容量17
2.3.1 奈奎斯特帶寬17
2.3.2 香農(nóng)容量公式18
2.4 傳輸介質(zhì)19
2.4.1 地面微波21
2.4.2 衛(wèi)星微波22
2.4.3 廣播無線電23
2.4.4 紅外線23
2.5 多路復(fù)用23
2.6 閱讀建議27
2.7 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題27
附錄2A 分貝與信號強(qiáng)度29
第3章 通信網(wǎng)絡(luò)31
3.1 廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)31
3.1.1 廣域網(wǎng)31
3.1.2 局域網(wǎng)32
3.1.3 城域網(wǎng)32
3.2 交換技術(shù)32
3.3 電路交換34
3.4 分組交換36
3.4.1 基本操作38
3.4.2 數(shù)據(jù)包大小40
3.4.3 電路交換和分組交換的比較41
3.5 服務(wù)質(zhì)量43
3.5.1 語音、音頻和視頻流量43
3.5.2 數(shù)據(jù)流量43
3.5.3 提供服務(wù)質(zhì)量44
3.6 推薦閱讀45
3.7 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題45
第4章 TCP/IP協(xié)議47
4.1 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的需求47
4.2 TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)48
4.2.1 TCP/IP層48
4.2.2 TCP和IP操作49
4.2.3 TCP/IP應(yīng)用50
4.3 OSI模型51
4.4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)52
4.4.1 路由器53
4.4.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)例53
4.5 推薦閱讀56
4.6 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題56
附錄4A 因特網(wǎng)協(xié)議57
附錄4B 傳輸控制協(xié)議64
附錄4C 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議67
第二部分 無線通信技術(shù)
第5章 無線通信概述70
5.1 頻譜的考慮因素70
5.1.1 監(jiān)管措施70
5.1.2 傳播模式71
5.2 視距傳播72
5.2.1 5種基本傳播機(jī)制72
5.2.2 天線72
5.2.3 自由空間損耗73
5.2.4 實(shí)際系統(tǒng)中的路徑損耗指數(shù)75
5.2.5 基于實(shí)證測量的模型76
5.2.6 噪聲77
5.2.7 Eb/N0表達(dá)式77
5.3 移動(dòng)環(huán)境的衰落78
5.4 信道校正機(jī)制81
5.4.1 前向糾錯(cuò)81
5.4.2 自適應(yīng)均衡82
5.4.3 分集技術(shù)和MIMO82
5.4.4 擴(kuò)頻與OFDM84
5.4.5 自適應(yīng)調(diào)制和編碼84
5.4.6 帶寬擴(kuò)展84
5.5 數(shù)字信號編碼技術(shù)85
5.6 編碼與差錯(cuò)控制87
5.6.1 差錯(cuò)檢測87
5.6.2 分組糾錯(cuò)碼92
5.6.3 分組編碼原理93
5.6.4 低密度奇偶校驗(yàn)碼97
5.6.5 卷積碼97
5.6.6 自動(dòng)重傳請求100
5.7 OFDM103
5.7.1 OFDM基礎(chǔ)103
5.7.2 機(jī)會(huì)調(diào)度106
5.8 擴(kuò)頻107
5.8.1 擴(kuò)頻的概念107
5.8.2 跳頻擴(kuò)頻107
5.8.3 直接序列擴(kuò)頻109
5.8.4 碼分多址111
5.9 推薦閱讀111
5.10 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題111
第6章 無線信道115
6.1 天線115
6.1.1 輻射方向圖115
6.1.2 天線類型116
6.1.3 天線增益118
6.2 頻譜的考慮因素119
6.2.1 監(jiān)管措施119
6.2.2 傳播模式120
6.2.3 傳輸與反射特性122
6.3 視距傳播123
6.3.1 5種基本傳播機(jī)制123
6.3.2 衰減123
6.3.3 自由空間損耗124
6.3.4 實(shí)際系統(tǒng)中的路徑損耗指數(shù)125
6.3.5 基于實(shí)際測量的信道模型127
6.3.6 噪聲128
6.3.7 Eb/N0表達(dá)式129
6.3.8 大氣吸收131
6.3.9 多徑131
6.3.10 折射131
6.4 移動(dòng)環(huán)境中的衰落132
6.5 信道糾錯(cuò)機(jī)制136
6.5.1 前向糾錯(cuò)136
6.5.2 自適應(yīng)均衡137
6.5.3 自適應(yīng)調(diào)制和編碼137
6.5.4 分集技術(shù)和MIMO138
6.5.5 OFDM和擴(kuò)頻141
6.5.6 帶寬擴(kuò)展141
6.6 推薦閱讀142
6.7 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題142
第7章 信號編碼技術(shù)146
7.1 信號編碼準(zhǔn)則147
7.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模擬信號148
7.2.1 幅移鍵控149
7.2.2 頻移鍵控149
7.2.3 相移鍵控150
7.2.4 性能153
7.2.5 最小頻移鍵控155
7.2.6 正交振幅調(diào)制156
7.3 模擬數(shù)據(jù)、模擬信號157
7.3.1 振幅調(diào)制157
7.3.2 角度調(diào)制159
7.4 模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號161
7.4.1 波形編碼162
7.4.2 基于模型的編碼和聲碼器165
7.4.3 性能166
7.5 推薦閱讀166
7.6 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題167
第8章 正交頻分復(fù)用170
8.1 正交頻分復(fù)用簡介170
8.1.1 正交性171
8.1.2 OFDM的優(yōu)點(diǎn)172
8.1.3 OFDM實(shí)現(xiàn)172
8.1.4 OFDM的缺點(diǎn)174
8.2 正交頻分多址176
8.3 單載波頻分多址177
8.4 推薦閱讀179
8.5 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和問題179
第9章 擴(kuò)頻181
9.1 擴(kuò)頻的概念181
9.2 跳頻擴(kuò)頻182
9.2.1
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