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出版者:Cambridge University Press

作者:Christopher Cox

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2008-11-10

价格:639.00元

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521889315

丛书系列:

图书标签:

• UMTS
• 移动通信
• 无线通信
• 3G
• WCDMA
• HSPA
• 移动网络
• 通信工程
• 无线技术
• 标准协议

《无线通信系统设计与优化》 本书深入探讨了现代无线通信系统的设计、部署与性能优化，尤其聚焦于复杂网络环境下的信号传播、干扰管理以及容量提升策略。读者将在这里找到理解和掌握下一代无线技术核心要素的完整指南。 第一部分：无线通信基础理论与模型 信号传播理论： 本章详尽阐述了电磁波在不同环境下的传播特性，包括自由空间传播、地面衰减、反射、衍射和散射等现象。我们将深入分析路径损耗模型（如Friis公式、Hata模型、Okumura模型）及其适用场景，并介绍阴影衰落和多径衰落的影响。此外，还将探讨室内外传播模型差异及其建模方法。 信道建模： 针对移动通信场景，我们将详细讲解各种信道模型，包括瑞利衰落、莱斯衰落、 Nakagami-m衰落等，并分析其统计特性。读者将学习如何根据实际环境选择和应用合适的信道模型，为系统仿真和性能评估奠定基础。 多普勒效应与移动性： 深入分析移动性对无线信号带来的多普勒频移，以及由此产生的信号频谱展宽和衰落相关性的变化。我们将探讨不同移动速度下信道特性随时间的变化规律，以及如何通过信道编码和交错技术来缓解多普勒效应的影响。 噪声与干扰分析： 本章重点分析无线通信系统中的各种噪声源，包括热噪声、散粒噪声以及来自其他用户的干扰。我们将详细讲解信号与噪声比（SNR）和信干比（SINR）的计算方法，以及它们对系统性能的影响。同时，还将介绍不同干扰类型（如同频干扰、邻频干扰）的产生机制和抑制方法。 第二部分：现代无线通信系统架构与关键技术 OFDM 技术详解： 详细介绍正交频分复用（OFDM）技术的基本原理，包括子载波划分、IFFT/FFT变换、循环前缀（CP）的添加与去除等。我们将分析OFDM在应对频率选择性衰落方面的优势，并探讨其在LTE、Wi-Fi等现代无线标准中的应用。本章还将深入研究OFDM系统的峰均功率比（PAPR）问题及其抑制技术。 MIMO 技术与空分复用： 全面解析多输入多输出（MIMO）技术，包括其基本概念、信道容量提升原理。我们将重点介绍空分复用（SDM）、分集合并（SFBC）、发射分集（STBC）以及预编码（Precoding）等关键技术，并分析它们在提升系统吞吐量和可靠性方面的作用。读者将学习如何根据信道特性选择合适的MIMO技术。 先进调制与编码技术： 本章将深入探讨当前无线通信系统中广泛使用的先进调制方案，如QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等，并分析其数据率与抗干扰能力之间的权衡。同时，我们将详细讲解Turbo码、LDPC码等纠错编码技术，以及它们的编码/解码原理和性能表现。 帧结构与资源管理： 详细解析LTE、5G NR等现代无线通信系统的帧结构，包括时域和频域的资源划分。我们将重点介绍时域调度、频域调度、以及用户设备（UE）与基站（eNB/gNB）之间的资源分配算法。此外，还将讨论下行链路（DL）和上行链路（UL）的资源管理策略。 第三部分：无线网络规划、部署与优化 覆盖规划与场强仿真： 本章介绍无线网络覆盖规划的理论与实践，包括基站选址原则、天线参数选择、以及覆盖预测模型的应用。我们将讲解如何利用仿真工具进行覆盖分析，并评估信号强度、覆盖重叠和盲区等关键指标。 容量规划与干扰管理： 深入分析无线网络容量的瓶颈，以及提高网络容量的策略。我们将重点研究不同干扰场景下的干扰分析与抑制技术，包括干扰协调（Interference Coordination, ICIC）和基站协同（Coordinated Multi-Point Transmission, CoMP）等。读者将学习如何通过参数优化和网络结构调整来提升网络整体容量。 移动性管理与切换： 详细讲解移动性管理的关键技术，包括小区重选（Cell Reselection）和切换（Handover）流程。我们将分析不同切换触发条件、切换判决算法，以及切换失败的原因和解决方案。同时，还将探讨影响切换性能的因素，如信号强度、信道质量、以及网络参数配置。 无线网络性能测量与优化： 本章介绍无线网络性能优化的常用指标，如吞吐量、时延、掉线率、接通率等。我们将讲解如何利用专业的测量工具收集现场数据，并分析数据结果。读者将学习如何根据测量结果诊断网络问题，并采取相应的优化措施，如调整天线倾角、功率、参数配置等。 下一代无线技术展望： 简要介绍5G以及未来6G通信技术的发展方向，包括新的频谱利用、网络架构创新（如网络切片、边缘计算）以及人工智能在无线通信中的应用等，为读者勾勒出无线通信技术的未来蓝图。 本书旨在为通信工程师、研发人员以及对无线通信技术有深入了解需求的读者提供一套系统、全面且实用的知识体系。通过对书中理论知识的掌握和对实例分析的理解，读者将能够胜任现代无线通信系统的设计、分析与优化工作。

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说实话，当我拿到这本《Essentials of UMTS》时，我带着一丝怀疑，毕竟“Essentials”这个词听起来总有点“浅尝辄止”的味道。然而，事实证明我的担忧是多余的。它在核心网部分的处理深度，远超我的预期。尤其是在呼叫建立流程（Call Setup Procedure）的描述上，简直是一次精妙的课堂演示。它不仅展示了从UE发起RRC连接请求，到核心网的MSC/SGSN分配资源，再到Paging流程的完整闭环，更重要的是，它深入探讨了QoS参数在整个信令流程中的映射关系。我特别关注了SRNC和DRNC之间的切换点，也就是通常说的Uu接口到Iu接口的控制面和用户面分离后的交互逻辑。很多教科书只是平铺直叙地告诉你“要做切换”，但这本书却详细分析了切换命令的信令时延对用户感知的影响，以及如何通过调整切换裕度来平衡掉线率和切换开销。这种对性能指标和底层协议交互的紧密结合，使得这本书不仅仅是知识的罗列，更像是实战经验的提炼。对于想要深入理解3G网络核心网结构，特别是IMS在UMTS上的融合部分，这本书提供的架构蓝图是极其稳固和可靠的。

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这本书对于高层协议栈的解析，给我的震撼是持续性的。我一直在疑惑，为什么在上下行链路的切换过程中，数据包的丢失率能够控制在如此低的水平，尤其是在网络拥塞加剧时。深入研究后发现，关键在于RLC（Radio Link Control）协议的确认重传机制和UM-TM模式下的序列化处理。这本书对RLC层的S-N-P（Sequence Number, Polling, N-PDU）机制进行了细致入微的剖析，解释了为什么确认（ACK）和负确认（NACK）的反馈时延对用户体验至关重要。此外，对于如何优化PDCP层头的加密和压缩算法，以期在保证安全性的同时，最大限度地降低信令开销，作者也提供了非常具有洞察力的分析。这不仅仅是告诉你“这是什么”，而是告诉你“为什么这样做会更有效率”。例如，它对比了两种不同的RRC重配置流程对用户数据流的影响，这种对“效率”的关注，使得这本书超越了单纯的技术描述，进入了网络优化和性能调优的范畴。如果你想从一个“能用”的网络走向一个“好用”的网络，这本书提供的优化思路是不可或缺的理论支撑。

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最让我感到惊喜的是，这本书在对HSPA（高速分组接入）技术的介绍上，达到了一个教科书级的深度和广度。很多人学习UMTS时，往往把重点放在R99的基础语音和数据传输上，而对后续引入的HSDPA和HSUPA的革新往往一带而过。但《Essentials of UMTS》却花了大量篇幅来解析这些关键的性能提升点。它详细阐述了HSDPA引入的快速调度机制，特别是Node B层面的调度权下放（Scheduler Relocation），以及它如何通过TTI缩短（从10ms到2ms甚至更短）来提高系统的瞬时吞吐量。对于HSUPA的软起开关（Soft-Start Up）机制，以及如何通过PUSCH的重传机制来降低时延，书中都有非常明确的图示和参数解析。阅读完这部分内容后，我对于如何平衡HSDPA的下行吞吐量与小区上行干扰水平有了更成熟的判断。这本书将基础的WCDMA架构与不断迭代的增强技术平滑地结合在一起，确保了读者得到的知识体系是完整且具有前瞻性的，而非停留在十几年前的技术基准点上。

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阅读体验上，这本书的编排逻辑可以说是匠心独运。它摒弃了传统教材那种按照2G/3G/4G标准逐步递进的冗长叙事，而是采取了“功能模块驱动”的结构。例如，它有一个专门的章节聚焦于“功率控制机制”，将开环功率控制、闭环功率控制的细节，以及它们如何协同作用以满足邻区干扰限制，清晰地划分在一个逻辑单元内。这种模块化的设计极大地便利了那些需要针对性学习某个特定技术点的工程师。我曾经为了理解UE的下行同步过程，翻阅了多份技术规范，晦涩难懂。而《Essentials of UMTS》在这方面做得非常出色，它通过精美的时序图，将CPICH的结构、P-CCPCH的帧结构、以及UE如何利用这些导频信号进行同步和小区搜索的过程，可视化地呈现出来。更不用说它对MIMO在早期WCDMA（虽然主要集中在HSPA阶段）的应用场景的探讨，虽然不是重点，但为后续向LTE的演进做了很好的铺垫。总而言之，它是一本结构严谨、逻辑清晰，能够快速定位技术核心的参考书。

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这部《Essentials of UMTS》的出现，简直是为我这种在3G技术浪潮中摸爬滚打的工程师们送来了一份及时的指南。我记得刚接触WCDMA时，那些时频同步、RNC与Node B之间的接口协议，以及空口接口的调度机制，简直就是一团乱麻。市面上充斥着大量理论性过强、实操性不足的教材，真正能把复杂概念像剥洋葱一样层层剥开的书籍少之又少。这本书最让我欣赏的一点，在于它对物理层接入过程的详尽阐述。从初始接入信道（IA/IB/IC）的功率爬升策略，到软切换在扇区间的无缝衔接原理，作者似乎完全站在了一线维护人员的角度来组织内容。特别是对于UE在不同小区间的导频测量和重选判决标准的描述，非常清晰。我曾经花费数周时间去理解为什么在边缘覆盖区域，为什么有时候UE会锁定一个看似信号质量更差的小区，这本书的系统性分析，特别是结合了RLC/PDCP层处理对上层应用的影响，让我茅塞顿开。它没有过度纠缠于过于底层的数学推导，而是将重点放在了“这个机制是如何在实际网络中工作的”这一核心问题上，这对于快速掌握UMTS核心业务逻辑是至关重要的。我甚至发现了一些之前阅读其他资料时忽略掉的关于呼吸效应（Breathing Effect）的优化细节，这对于网络容量规划有着直接的指导意义。

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