蜂窝移动通信—模拟和数字系统 (2010 年度畅销榜NO.72032 )

本书较为详细地讨论了模拟和数字蜂窝移动通信系统的基本原理和关键技术。全书共分九章，内容涉及蜂窝移动通信简介、模拟蜂窝系统的设计和功能描述、蜂窝话务量、世界上不同的模拟蜂窝系统、蜂窝直放站、频谱效率、数字蜂窝移动通信、蜂窝系统联网和数字移动通信中的数字多路复用。\r\n\r\n 本书可供电信工程技术人员阅读，也可作为高等院校的教学参考用书。\r\n
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第一章 蜂窝移动通信简介 \r\n\r\n 1. 1 背景和历史 \r\n\r\n 1. 2 移动通信 \r\n\r\n 1. 3 美国联邦通信委员会(FCC)规范的历史 \r\n\r\n 1. 4 传统移动通信与蜂窝移动通信 \r\n\r\n 1. 5 蜂窝系统设计目标 \r\n\r\n 1. 6 数字蜂窝移动通信 \r\n\r\n 1. 7 本书的安排 \r\n\r\n 1. 8 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第二章 模拟系统的设计和功能描述 \r\n\r\n 2. 1 引言 \r\n\r\n 2. 2 蜂窝设计 \r\n\r\n 2. 2. 1 蜂窝结构 \r\n\r\n 2. 2. 2 小区分裂 \r\n\r\n 2. 2. 3 蜂窝几何特性 \r\n\r\n 2. 2. 4 六边形蜂窝几何特性 \r\n\r\n 2. 2. 5 蜂窝系统的复用分配 \r\n\r\n 2. 2. 6 基站位置 \r\n\r\n 2. 2. 7 显著的系统参数 \r\n\r\n 2. 2. 8 信道分配 \r\n\r\n 2. 2. 9 小区分裂和重叠小区概念 \r\n\r\n 2. 3 蜂窝系统的基本工作原理 \r\n\r\n 2. 3. 1 移动台单元诸要素 \r\n\r\n 2. 3. 2 移动呼叫接续过程 \r\n\r\n 2. 4 城市服务区和农村服务区的工程概况 \r\n\r\n 2. 4. 1 频率选择 \r\n\r\n 2. 4. 2 蜂窝系统服务区 \r\n\r\n 2. 4. 3 功率控制 \r\n\r\n 2. 4. 4 农村服务区结构 \r\n\r\n 2. 4. 5 农村服务区（RSA)高速公路小区设计 \r\n\r\n 2. 5 结束语 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第三章 蜂窝话务量 \r\n\r\n 3. 1 引言 \r\n\r\n 3. 2 话务量考虑 \r\n\r\n 3. 2. 1 市场调查方法论 \r\n\r\n 3. 2. 2 人口统计分析 \r\n\r\n 3. 2. 3 小区信道分配 \r\n\r\n 3. 3 话务理论所用术语 \r\n\r\n 3. 3. 1 话务量或话务量强度 \r\n\r\n 3. 3. 2 服务等级(GOS) \r\n\r\n 3. 3. 3 话务量单位 \r\n\r\n 3. 3. 4 呼叫占用时间 \r\n\r\n 3. 3. 5 忙时或高峰忙时服务 \r\n\r\n 3. 3. 6 到达和时间间隔分布 \r\n\r\n 3. 4 蜂窝系统的话务量特性 \r\n\r\n 3. 5 固定信道分配方案 \r\n\r\n 3. 5. 1 话音信道话务量 \r\n\r\n 3. 5. 2 对话音信道服务等级的监测 \r\n\r\n 3. 6 信令信道的选择和话务量 \r\n\r\n 3. 7 混合信道分配方案 \r\n\r\n 3. 8 具有再分配的混合信道分配 \r\n\r\n 3. 9 摘要和结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第四章 世界上不同的模拟系统 \r\n\r\n 4. 1 引言 \r\n\r\n 4. 2 技术参数 \r\n\r\n 4. 2. 1 BCH码 \r\n\r\n 4. 2. 2 小区重复模式和每个系统的信道数 \r\n\r\n 4. 2. 3 信道间隔 \r\n\r\n 4. 2. 4 压扩器(压缩器／扩展器) \r\n\r\n 4. 2. 5 点序列和字同步码 \r\n\r\n 4. 2. 6 调频(FM)话音频偏 \r\n\r\n 4. 2. 7 信道发送和接收部分的频率间隔 \r\n\r\n 4. 2. 8 移频键控(FSK)和快速移频健控(FFSK) \r\n\r\n 4. 2. 9 服务等级 \r\n\r\n 4. 2. 10 切换过程 \r\n\r\n 4. 2. 11 中频带宽 \r\n\r\n 4. 2. 12 曼彻斯特编码数据 \r\n\r\n 4. 2. 13 相位调制 \r\n\r\n 4. 2. 14 接收机噪声系数 \r\n\r\n 4. 2. 15 话音质量测量 \r\n\r\n 4. 2. 16 杂散发射 \r\n\r\n 4. 3 AMPS--美国系统 \r\n\r\n 4. 3. 1 背景 \r\n\r\n 4. 3. 2 芝加哥试验蜂窝系统 \r\n\r\n 4. 3. 3 特性和参数 \r\n\r\n 4. 3. 4 AMPS系统概况 \r\n\r\n 4. 4 加拿大系统 \r\n\r\n 4. 4. 1 背景 \r\n\r\n 4. 4. 2 特性和参数 \r\n\r\n 4. 4. 3 艾伯塔系统概述 \r\n\r\n 4. 5 英国系统(TACS) \r\n\r\n 4. 5. 1 背景 \r\n\r\n 4. 5. 2 特性和系统参数 \r\n\r\n 4. 6 日本系统 \r\n\r\n 4. 6. 1 背景 \r\n\r\n 4, 6. 2 特性和系统参数 \r\n\r\n 4. 6. 3 日本系统概述 \r\n\r\n 4. 7 北欧系统 \r\n\r\n 4. 7. 1 背景 \r\n\r\n 4. 7. 2 特性和系统参数 \r\n\r\n 4. 7. 3 NMT450概述 \r\n\r\n 4. 8 MATS-E系统 \r\n\r\n 4. 8. 1 背景 \r\n\r\n 4. 8. 2 特性和系统参数 \r\n\r\n 4. 8. 3 MATS-E概述 \r\n\r\n 4. 8. 4 消息格式 \r\n\r\n 4. 9 C-450德国蜂窝移动电话系统 \r\n\r\n 4. 9. 1 背景 \r\n\r\n 4. 9. 2 特性和系统参数 \r\n\r\n 4. 10 比较. 重点和总结 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第五章 蜂窝直放站 \r\n\r\n 5. 1 引言 \r\n\r\n 5. 2 设计准则 \r\n\r\n 5. 2. 1 具体设计考虑 \r\n\r\n 5. 2. 2 技术考虑 \r\n\r\n 5. 2. 3 应用工程 \r\n\r\n 5. 3 应用实例 \r\n\r\n 5. 4 设备配置和设计说明 \r\n\r\n 5. 5 蜂窝直放站在美国的应用 \r\n\r\n 5. 6 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第六章 频谱效率 \r\n\r\n 6. 1 引言 \r\n\r\n 6. 2 提高频谱效率的技术 \r\n\r\n 6. 3 频谱效率的定义 \r\n\r\n 6. 3. 1 调制效率的计算 \r\n\r\n 6. 3. 2 调制效率计算方法之二 \r\n\r\n 6. 3. 3 提高模拟系统的调制效率 \r\n\r\n 6. 3. 4 FDMA和TDMA系统的多址接入效率 \r\n\r\n 6. 3. 5 FDMA和TDMA系统的频谱总效率 \r\n\r\n 6. 4 CDMA系统的频谱效率 \r\n\r\n 6. 4. 1 单个小区反向链路结构 \r\n\r\n 6. 4. 2 正向链路的容量 \r\n\r\n 6. 5 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第七章 数字蜂窝移动通信 \r\n\r\n 7. 1 引言 \r\n\r\n 7. 2 模拟蜂窝系统和数字蜂窝系统 \r\n\r\n 7. 3 欧洲. 美国和日本数字蜂窝系统的目标 \r\n\r\n 7. 3. 1 美国和欧洲数字蜂窝系统的频谱利用率的比较 \r\n\r\n 7. 3. 2 美国的模拟蜂窝系统与数字蜂窝系统的结合 \r\n\r\n 7. 4 美国. 日本和欧洲数字蜂窝系统的技术要求 \r\n\r\n 7. 5 欧洲GSM系统 \r\n\r\n 7. 5. 1 GSM系统技术 \r\n\r\n 7. 5. 2 系统结构 \r\n\r\n 7. 6 美国数字蜂窝系统(EIA／TIA IS-54) \r\n\r\n 7. 6. 1 技术说明 \r\n\r\n 7. 6. 2 不同类型的呼叫 \r\n\r\n 7. 7 日本系统与NADC系统的比较 \r\n\r\n 7. 8 其他北美数字蜂窝系统 \r\n\r\n 7. 8. 1 E--TDMA \r\n\r\n 7. 8. 2 CDMA \r\n\r\n 7. 9 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第八章 蜂窝系统联网 \r\n\r\n 8. 1 引言 \r\n\r\n 8. 2 蜂窝系统联网中的一些概念 \r\n\r\n 8. 2. 1 用户和运营公司的要求 \r\n\r\n 8. 3 蜂窝系统联网的技术问题 \r\n\r\n 8. 3. 1 相邻系统的呼叫传递和切换 \r\n\r\n 8. 3. 2 呼叫传递给非相邻系统 \r\n\r\n 8. 4 减少非法呼叫 \r\n\r\n 8. 5 协议要求及其结构 \r\n\r\n 8. 5. 1 协议结构 \r\n\r\n 8. 5. 2 协议操作模型 \r\n\r\n 8. 6 美国的协议标准 \r\n\r\n 8. 6. 1 向一个相邻系统的切换 \r\n\r\n 8. 6. 2 漫游服务 \r\n\r\n 8. 6. 3 信令网的要求 \r\n\r\n 8. 6. 4 网络结构 \r\n\r\n 8. 6. 5 用于信令的分组交换网 \r\n\r\n 8. 7 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第九章 蜂窝移动通信中的数字多路复用 \r\n\r\n 9. 1 引言 \r\n\r\n 9. 2 微波系统在蜂窝中的应用 \r\n\r\n 9. 3 蜂窝电话网中的数字复用 \r\n\r\n 9. 3. 1 蜂窝系统中DS-1或T1载波的应用 \r\n\r\n 9. 3. 2 蜂窝系统中的DS-3应用 \r\n\r\n 9. 4 用于蜂窝移动通信的微波系统的例子 \r\n\r\n 9. 5 结论 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 附录A (略) \r\n\r\n 附录B 三个基本话务量公式的推导 \r\n\r\n 术语汇编 \r\n
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译者前言

移动通信是指通信的一方或双方处于移动状态的通信. 显然, 这是一种在人们生活和工作中非常实用的通信方式, 长期以来, 由于电磁波频率资源有限, 其容量难以满足用户的需求, 其发展一直受到制约. 70年代末, 蜂窝式组网技术的突破, 实现了小区制和同频复用,

使得在频率资源有限的情况下, 尽管用户容量巨增, 但移动通信仍如鱼得水, 非常活跃, 近十多年来, 随着蜂窝移动通信用户数量的猛增, 模拟蜂窝系统容量又变得无法满足需要, 从而数字蜂窝系统正逐步取代模拟蜂窝系统.

为适应我国蜂窝移动通信的迅速发展, 以及为满足从事蜂窝系统工作的人员学习蜂窝系统的需要, 我们翻译了本书. 它是美国Artech House移动通信丛书中的一本. 本书作者于1981年在美国获电子工程学博士学位, 一直从事通信系统和计算机的科研和教学工作. 本书重点介绍模拟和数字蜂窝移动通信系统, 论述蜂窝系统的基本问题. 全书共九章：第一章对蜂窝系统进行初步介绍, 第二章探讨模拟蜂窝系统设计和功能描述, 还讨论了模拟系统在大城市和农村的应用情况, 第三章引入了话务量概念和它在蜂窝移动通信中的应用, 计算了不同小区所要求的信道数, 还讨论了某些最佳信道的安排技术, 第四章讨论了世界上不同的模拟蜂窝系统, 第五章概括了模拟蜂窝信号的覆盖问题, 并提出了安装蜂窝直放站的解决方案, 第六章通过频谱有效利用问题阐明数字蜂窝系统的必要性, 第七章描述了欧洲. 美国和日本现有的数字蜂窝系统, 第八章说明蜂窝系统联网中的一些概念及技术问题. 协议要求及网络结构, 第九章从应用角度探讨使用微波链路将小区数据复用后传输给移动交换中心的技术. 本书的每一章后面都附有思考题及大量参考文献, 这对读者加深理解全书内容和为进一步学习而寻找相应文献提供了有益的帮助.

本书适合于工程技术人员阅读, 亦可供大学通信专业高年级本科生和研究生阅读. 可作为蜂窝系统的入门及蜂窝系统工程设计的参考书.

参加本书翻译的同志有四位. 前言由黄宇红执笔, 第一章由黄宇红. 庞沁华执笔, 第二章及第三章由庞沁华执笔, 第四章由张必智执笔, 第五. 六. 九章由蔡越. 黄宇红执笔, 第七章及第八章由黄宇红执笔, 附录由张必智执笔. 全书由庞沁华校对. 张晓军及王巍同志为本书出版尽了极大努力, 在此表示诚挚感谢. 限于水平, 译文中恐有不当之处, 敬希读者批评指正.

译 者

1996年10月于北京

前言

蜂窝移动通信是移动通信中发展十分迅速的一个领域. 由于移动通信变化很快, 要跟上这些变化几乎是不可能的. 模拟蜂窝移动通信系统(以下简称模拟系统)是80年代初期出现的, 当时认为其前景无法预料. 然而, 随着用户数量异乎寻常地增长, 模拟系统的容量已

无法满足这种增长. 目前, 在整个世界范围内, 数字蜂窝移动通信系统(以下简称数字系统)正逐渐取代低容量的模拟系统. 欧洲和美国各自发展了自己的系统, 它们都基于TDMA技术. 可以预计, 在未来几年内, 大多数工业化国家中的模拟系统都将被数字系统所代替.

但是, 一个数字的TDMA系统很可能也满足不了工业化国家的容量增长要求, 因此需要一个更高容量的系统, 如CDMA系统. 到下一个世纪到来的时候, 基于微蜂窝技术的个人通信系统将基本满足个人的话音和数据通信要求. 在美国, FCC将1. 85～2. 2GHz频段的

220MHz频谱分配给PCS, 这就扫清了迅速向PCS发展的障碍.

可以说没有一本书能够覆盖整个蜂窝移动通信的范围. 因此, 本书选择模拟和数字系统进行重点介绍, 而不涉及数学细节. 第二章探讨了模拟系统的核心部分, 并讨论了所有相关的设计要求和技术. 第四章在引入了业务量和它在蜂窝移动通信中的应用后, 介绍了世界

上的几个不同的模拟系统. 本章首先给出背景资料, 使读者在阅读后面的不同小节时不必查阅外部资料. 第五章讨论了模拟系统的覆盖问题并提供了解决方案. 第六章给出了模拟系统的容量限制, 并提出了向数字技术和微蜂窝技术过渡而提高容量的一些建议. 实际上, 本

章提供了模拟和数字蜂窝移动通信间的一个必要链接. 第七章详细讨论了美国的系统和欧洲(GSM)的系统, 同时还讨论了采用E-TD-MA和CDMA技术带来的系统容量的提高. 没有网络互联就不能完全利用蜂窝系统, 因此第八章讨论了蜂窝联网及其鉴权和防止非法

使用的技术. 最后, 在第九章中, 从应用的角度探讨了一个正在流行的技术, 即使用微波链路将小区数据复合后传给移动交换中心.

我认为, 学习一门知识的最好方法是解决其中的问题. 因此, 每一章的后面都附加了一些问题. 书后还有大量的参考文献供有兴趣更进一步研究某一课题的读者参考.

本书供系统工程师和希望致力于蜂窝通信工作的高年级本科学生或研究生阅读. 本书需要工程师有电子工程学士学位及一些移动通信方面的工作经验, 对于学生应当学习过通信工程的初级课程.

在这里我要向帮助完成此书的人们表示感谢. 首先, 感谢Analytic Sciences Corporation(TASC)授权出版本书. 还要感谢我的同事Richard G. Moldt先生帮我审阅了全书, 以及Michael Scheidt先生在本书写作过程中的指导. 我尤其感谢George Washington大学的R. Pickholtz教授协助着手此写书计划. 还要感谢我在GeorgeWashington大学的研究生们, 他们提出问题并在我进行思考时提供帮助. 还要感谢本书的审阅者提出的中肯的意见, 这些将大大提高本书的水平.

最后, 我要说没有家庭的不断支持, 写书这项工作是无法完成的. 因此, 感谢我的妻子Nisha, 我的女儿Anuja. Sonia和Vinita以及儿子Neil. 尤其要感谢我17岁的女儿Sonia, 她为我绘制了所有的图表并把这个没有尽头的工程坚持到最后.

作者

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