了得網工業技術_無線通信網絡與繫統

內容簡介

本書涵蓋了所有類型的無線通信，從衛星通信、蜂窩通信到局域網和個域網。內容分為四部分：背景技術、無線通信技術、無線個人區域網絡、無線網絡和移動應用。涉及無線信道、信號編碼技術、正交頻分復用、擴頻、無線局域網技術和IEEE802.11無線局域網標準、藍牙和IEEE802.15、蜂窩無線網絡、第四代通信繫統、移動應用和移動IP等。本書可作為通信和計算機專業本科生和研究生的教材或教學參考書。對於從事無線通信和網絡方面研究的科研和工程技術人員，本書也是很好的參考書。

作者簡介

William Stallings，擁有美國麻省理工學院計算機科學博士學位，現任教於澳大利亞新南威爾士大學國防學院（堪培拉）信息技術與電子工程繫。他是世界知名的計算機學者和暢銷教材作者，已經撰寫了17部著作，出版了40多本書籍，內容涉及計算機安全、計算機網絡和計算機體繫結構等方面，堪稱計算機界的全纔。他曾九次榮獲美國“教材和學術專著作者協會”頒發的“年度佳計算機科學教材”獎。

目錄Wireless Communication Networks and Systems出版者的話譯者序前言第1章概述11.1無線通信的發展史11.2全球蜂窩網絡21.3移動設備革命31.4未來趨勢41.5無線技術挑戰5部分技術背景第2章信號傳輸基礎82.1傳遞信息的信號82.1.1時域概念82.1.2頻域概念102.1.3數據速率和帶寬之間的關繫112.2模擬信號和數字信號傳輸132.2.1模擬數據和數字數據132.2.2模擬信號和數字信號142.2.3模擬傳輸和數字傳輸162.3信道容量172.3.1奈奎斯特帶寬172.3.2香農容量公式182.4傳輸介質192.4.1地面微波212.4.2衛星微波222.4.3廣播無線電232.4.4紅外線232.5多路復用232.6閱讀建議272.7關鍵術語、復習題和問題27附錄2A分貝與信號強度29第3章通信網絡313.1廣域網、局域網和城域網313.1.1廣域網313.1.2局域網323.1.3城域網323.2交換技術323.3電路交換343.4分組交換363.4.1基本操作383.4.2數據包大小403.4.3電路交換和分組交換的比較413.5服務質量433.5.1語音、音頻和視頻流量433.5.2數據流量433.5.3提供服務質量443.6推薦閱讀453.7關鍵術語、復習題和問題45第4章TCP/IP協議474.1協議體繫結構的需求474.2TCP/IP協議的體繫結構484.2.1TCP/IP層484.2.2TCP和IP操作494.2.3TCP/IP應用504.3OSI模型514.4網絡互聯524.4.1路由器534.4.2網絡互聯實例534.5推薦閱讀564.6關鍵術語、復習題和問題56附錄4A因特網協議57附錄4B傳輸控制協議64附錄4C用戶數據報協議67第二部分無線通信技術第5章無線通信概述705.1頻譜的考慮因素705.1.1監管措施705.1.2傳播模式715.2視距傳播725.2.15種基本傳播機制725.2.2天線725.2.3自由空間損耗735.2.4實際繫統中的路徑損耗指數755.2.5基於實證測量的模型765.2.6噪聲775.2.7Eb/N0表達式775.3移動環境的衰落785.4信道校正機制815.4.1前向糾錯815.4.2自適應均衡825.4.3分集技術和MIMO825.4.4擴頻與OFDM845.4.5自適應調制和編碼845.4.6帶寬擴展845.5數字信號編碼技術855.6編碼與差錯控制875.6.1差錯檢測875.6.2分組糾錯碼925.6.3分組編碼原理935.6.4低密度奇偶校驗碼975.6.5卷積碼975.6.6自動重傳請求1005.7OFDM1035.7.1OFDM基礎1035.7.2機會調度1065.8擴頻1075.8.1擴頻的概念1075.8.2跳頻擴頻1075.8.3直接序列擴頻1095.8.4碼分多址1115.9推薦閱讀1115.10關鍵術語、復習題和問題111第6章無線信道1156.1天線1156.1.1輻射方向圖1156.1.2天線類型1166.1.3天線增益1186.2頻譜的考慮因素1196.2.1監管措施1196.2.2傳播模式1206.2.3傳輸與反射特性1226.3視距傳播1236.3.15種基本傳播機制1236.3.2衰減1236.3.3自由空間損耗1246.3.4實際繫統中的路徑損耗指數1256.3.5基於實際測量的信道模型1276.3.6噪聲1286.3.7Eb/N0表達式1296.3.8大氣吸收1316.3.9多徑1316.3.10折射1316.4移動環境中的衰落1326.5信道糾錯機制1366.5.1前向糾錯1366.5.2自適應均衡1376.5.3自適應調制和編碼1376.5.4分集技術和MIMO1386.5.5OFDM和擴頻1416.5.6帶寬擴展1416.6推薦閱讀1426.7關鍵術語、復習題和問題142第7章信號編碼技術1467.1信號編碼準則1477.2數字數據、模擬信號1487.2.1幅移鍵控1497.2.2頻移鍵控1497.2.3相移鍵控1507.2.4性能1537.2.5小頻移鍵控1557.2.6正交振幅調制1567.3模擬數據、模擬信號1577.3.1振幅調制1577.3.2角度調制1597.4模擬數據、數字信號1617.4.1波形編碼1627.4.2基於模型的編碼和聲碼器1657.4.3性能1667.5推薦閱讀1667.6關鍵術語、復習題和問題167第8章正交頻分復用1708.1正交頻分復用簡介1708.1.1正交性1718.1.2OFDM的優點1728.1.3OFDM實現1728.1.4OFDM的缺點1748.2正交頻分多址1768.3單載波頻分多址1778.4推薦閱讀1798.5關鍵術語、復習題和問題179第9章擴頻1819.1擴頻的概念1819.2跳頻擴頻1829.2.1

前言

前言Wireless Communication Networks and Systems目標無線技術已成為電信和網絡中令人興奮的領域。移動電話使用的快速增長，各種衛星服務、無線網絡，以及現在的無線智能手機、平板電腦、4G手機、應用程序和物聯網等給電信和網絡領域帶來了巨大變化。誇張地說，無線技術徹底改變了人們的工作方式，互相交流的方式，甚至影響了社會結構的構成和轉變。本書對整個無線通信領域進行了概述。它全面涵蓋了從衛星和蜂窩到局域網和個域網的所有類型的無線通信。本書的內容組織結構嘗試將這個很大的主題劃分為更易理解的多個部分，並一部分一部分地調研的技術。本書重點討論無線繫統的各個方面——無線通信技術、用於構建無線網絡的協議與介質訪問控制，並介紹無線繫統的部署和管理，以協調整個網絡設備（基站、路由器、智能手機、傳感器）。完整的無線繫統的範例是4G長期演進（Long Term Evolution，LTE）繫統。本書討論了無線通信新的研究領域中重要的技術和體繫結構方面的基本原理和主題。之後，本書對一些前沿的主題進行了詳細討論，包括千兆Wi-Fi、物聯網、ZigBee以及4G LTE-Advanced。本書的主題如下。 ●技術和體繫結構：一小部分技術可以用來表征和區分無線通信與組網方式，其中包括：頻段、信號編碼技術、糾錯技術，以及網絡體繫結構。 ●網絡類型：本書涵蓋了無線網絡的多個重要類型，包括無線局域網、無線個域網、蜂窩、衛星和固定無線接入網絡。 ●設計方法：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繫統設計的關鍵原則的理解。 ●標準：本書提供了一個理解具體無線標準的全面指南，如ITU、IEEE 802、3GPP頒布的標準以及其他組織制定的標準。這些標準著重反映了標準在定義一個領域的產品和未來研究方向方面的重要性。 ●應用：一些重要的操作繫統和應用程序（通常稱為“app”）已經吸引了無線設備消費者的注意。本書探討了這些app，它們使無線設備更加便於用戶訪問，還詳細介紹了這些平臺和應用程序的開發過程。本書包括大量的在線詞彙表，並列出常用的縮略語，以及參考書目。每章都包括為進一步閱讀提供的問題和建議。每章還包括用於內容回顧的關鍵術語和一些復習題。目標讀者本書在內容編排上主要面向對無線通信網絡和繫統感興趣的廣大讀者和學生。本書內容能夠在以下幾個方面提供很好的靈活性。 ●多個學科的讀者：本書提供一些基礎背景材料和更具深度的材料從而使多個學科的讀者也可以從中受益。 ■對於具有計算機科學與信息技術背景知識的讀者，本書提供了信號和繫統方面易於接受和足夠的背景知識。除了學習整個無線繫統外，讀者可以特別研究支持LTE和移動設備操作繫統與程序設計的演進的分組繫統。 ■對於電氣工程、計算機工程專業（甚至其他工程領域）的讀者，網絡和協議是必須掌握的內容，本書提供了這些高年級本科通信課程的詳細內容，而沒有必要去學習另一門通信課程。第6～10章深入介紹了無線傳輸、調制技術、OFDM、CDMA和差錯控制編碼。本書後續章節中的技術可以用來作為這些技術的例子。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。 ■不同基礎的讀者：對於那些在無線通信方面甚至在通信技術方面剛剛入門的讀者，通過本書的學習，他們也可以對無線通信非常精通。對於那些已有一定基礎知識的讀者，通過閱讀本書能夠了解無線網絡的進展。 ■不同深度的內容：本書提供了不同深度的選項以覆蓋不同的內容。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於理解本書其他章節的內容。第6～10章涵蓋了相同的主題，有助於部分讀者對這部分內容進行更深入的了解。這種內容編排使得具有不同興趣、不同知識水平和不同專業知識的讀者都能夠受益。內容安排本書的目的是在無線通信的基本原理、無線網絡和無線應用等方面提供一個全面的技術研究。本書的主要內容可以分為4個部分，如圖P-1所示。圖P-1無線主題部分：介紹數據與數據包通信過程，以及協議層、TCP/IP和數據網絡。第二部分：覆蓋關於發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章對這些內容進行了簡要介紹，並通過第6～10章進行了詳細介紹。第三部分：對IEEE 802.11、IEEE 802.15、藍牙、物聯網以及ZigBee等內容進行了詳細介紹。第四部分：包括蜂窩移動通信繫統原理、LTE、智能手機和移動應用等內容，還涵蓋了衛星、固定無線和WiMAX等長距離通信。本書易於開展課程教學，書中包括大量的圖表。下面給出更多的細節。每一章還包括關鍵術語、復習題、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清單。學習的順序對於這樣廣泛的內容，需要根據學生和課程情況對選學內容進行仔細規劃。本書提供了一些靈活性。例如，本書中的內容不需要逐章學習。事實上，根據作者的經驗，學生和教師能夠更快地投入其所需的技術本身中。其中的一個作者在他的課程中經常隻需要直接研究IEEE 802.11（第11章）而並不需要集中學習無線通信的全部細節。如果學生已經研究了實際的技術，則也可能需要首先跳過一些物理層的細節（例如，暫時跳過11.5節和11.6節），使學生能夠更好地參與並開展實際項目研究。以下是本書的學習建議： ●第5章與第6～10章介紹的主題相同，隻是詳略程度不同，可以二選一。反過來，如果需要學習第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，以忽略一些關於物理層的細節，這些細節可以在後面再次詳細學習。然而，第二部分應放在第四部分之前。 ●第2～4章可以作為課外閱讀作業。 ●在第三部分中，每章都或多或少是獨立的，可以按照任何順序來學習，主要取決於感興趣的程度。 ●除了第13章和第14章中的蜂窩繫統和LTE應該歸為同來研究外，第四部分中的各章也可以按任何順序進行研究。 ●計算機科學和信息技術課程可以更專注於第11章、第12章和第15章中的Wi-Fi、IEEE 802.15以及移動應用等內容，然後學習MAC協議和移動設備編程。 ●電氣工程和工程技術專業的學生可以重點關注第6～10章中用於IEEE 802.11和LTE繫統中的調制和差錯控制編碼相關的內容。教輔資源本書的主要目標是使它成為這一令人興奮和快速發展學科的一種有效的教學工具。這一目標反映在本書的結構和輔助材料中。本書提供了下列補充材料來幫助教師進行教學關於本書教輔資源，隻有使用本書作為教材的教師纔可以申請，需要的教師請填寫本書後一頁“教學支持申請表”，並通過郵件同時發給培生與我方。——編輯注： ●答案手冊：給出了所有章後面的復習題和問題的解答。 ●補充問題：提供了本書內容以外的其他問題。 ●項目手冊：給出了下一節中列出的所有項目類別的建議項目任務。 ●幻燈片：提供了覆蓋所有章節配套的教學幻燈片。 ●PDF文件：本書中所有的圖和表的副本。致謝本書得益於多名無私地奉獻他們的時間和專業知識的審稿專家。以下教授和老師對本書進行了詳細的審稿：Alex WijesIinha(陶森大學)、Ezzat Kirmani博士(州立聖克勞德大學)、Feng Li博士(普渡大學印第安那波利斯分校)、Guillermo A. Francia III博士(傑克森維爾州立大學)、Kamesh Namuduri博士(北德州大學)、Melody Moh博士(聖何塞州立大學)、Wuxu Peng博士(德克薩斯州立大學)、Frank E.Green (馬裡蘭大學，巴爾的摩縣)、Gustavo Vejarano(洛約拉馬利蒙特大學)、Ilker Demirkol(羅切斯特理工學院)、Prashant Krishnamurthy(匹茲堡大學)和Russell C.Pepe(新澤西理工學院)。密蘇裡大學堪薩斯分校的幾位學生為繪圖做出了非常有價值的貢獻。Pedro Tonhozi de Oliveira、Rahul Arun Paropkari和Naveen Narasimhaiah也致力於項目開發並提供了很大的幫助。 Kristopher Micinski提供了第15章中的大多數關於移動應用的材料。後，我們感謝許多負責本書出版的工作人員，他們一如既往地出色完成了整個工作。這包括Pearson的員工，特別是編輯Tracy Johnson、項目經理Carole Snyder和產品經理Bob Engelhardt。我們也感謝Mahalatchoumy Saravanan以及Jouve India生產人員優秀、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出現在你面前。

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