射频和无线技术
目 录内容简介
第1章 射频和无线技术综述 1
1.1 无线通信简史 1
1.2 我们身在何处 3
1.2.1 固定位置系统 4
1.2.2 局域系统 5
1.2.3 广域系统 6
1.2.4 应用 7
1.2.5 我们将走向何方 8
1.3 结论 11
1.4 参考文献 11
第2章 通信协议与调制 12
2.1 基带数据格式与协议 12
2.1.1 状态变化源数据 12
2.1.2 跳码寻址 14
2.1.3 数据域 15
2.1.4 连续数字数据 16
2.1.5 模拟传输 17
2.2 基带编码 17
2.2.1 数字系统 17
2.2.2 模拟基带整形 19
2.3 射频频率和带宽 20
2.4 调制 21
2.4.1 数字事件通信中的调制 21
2.4.2 连续数字通信 22
2.4.3 数字调制方式比较 23
2.4.4 高级数字调制 25
2.4.5 扩展频谱 29
2.5 射频识别 33
2.6 总结 34
2.7 参考文献 34
第3章 发射机 35
3.1 射频源 35
3.1.1 LC控制 35
3.1.2 SAW谐振器 35
3.1.3 晶体振荡器 37
3.1.4 合成器控制 38
3.1.5 直接数字合成（DDS） 40
3.2 调制 40
3.2.1 ASK 40
3.2.2 FSK 41
3.2.3 PSK 42
3.3 放大器 42
3.4 滤波 42
3.5 天线 43
3.6 小结 44
3.7 参考文献 44
第4章 接收机 45
4.1 调谐无线电频率 45
4.2 超再生接收机 46
4.3 超外差接收机 47
4.4 直接变换接收机 48
4.5 数字接收机 49
4.6 中继器 50
4.7 小结 51
4.8 参考文献 51
第5章 无线电波传播 52
5.1 无线电波传播机制 52
5.2 开阔地传播 53
5.3 衍射 55
5.4 散射 56
5.5 路径损耗 56
5.6 多径现象 57
5.7 平坦衰落 58
5.7.1 瑞利衰落 58
5.8 分集技术 60
5.8.1 空间分集 60
5.8.2 频率分集 61
5.8.3 极化分集 61
5.8.4 分集实施 61
5.8.5 统计性能方法 62
5.9 噪声 62
5.10 总结 64
5.11 参考文献 64
第6章 天线基础Ⅰ 65
6.1 电磁波 65
6.1.1 空间里的电磁波 66
6.1.2 传输线里的电磁波 68
6.1.3 电磁波里的功率 70
6.2 极化 72
6.3 短偶极子 74
6.3.1 辐射模式 75
6.3.2 电路特性 77
6.4 小环 79
6.4.1 电路特性 80
6.5 方向性、效率和增益 82
6.5.1 前后比 82
6.5.2 半功率波束宽度 82
6.5.3 旁瓣电平 82
6.6 参考文献 83
第7章 天线基础Ⅱ 84
7.1 带宽和品质因数Q 84
7.2 阻抗匹配与系统效率 89
7.2.1 窄带匹配 89
7.2.2 宽带匹配网络 90
7.2.3 系统效率 92
7.3 接收 92
7.3.1 有效高度 93
7.3.2 有效面积 94
7.3.3 接收模式 94
7.4 地面效应 94
7.4.1 镜像原理 94
7.4.2 理想地平面上的垂直偶极子 95
7.4.3 理想导体平面上方的水平偶极子 97
7.4.4 地-源天线 99
7.4.5 平衡 99
7.4.6 地面效应小结 100
7.5 改进措施 100
7.6 参考文献 101
第8章 无线局域网基础 102
8.1 大型和小型网络 102
8.2 从LAN到WLAN 104
8.3 802.11 WLAN 105
8.3.1 802.11体系结构 106
8.3.2 MAC和CSMA/CA 107
8.3.3 经典802.11的直接序列物理层 109
8.3.4 802.11标准概览 113
8.3.5 Wi-Fi物理层（802.11b） 114
8.3.6 802.11a物理层 116
8.3.7 802.11g物理层 121
8.3.8 802.11安全性 122
8.4 HiperLAN和HiperLAN2 125
8.5 从LAN到PAN 125
8.5.1 蓝牙——作为丹麦人却可以不向丹麦纳税 126
8.5.2 增强PAN：802.15.3 128
8.5.3 UWB PAN：进展报告 130
8.6 总结 134
8.7 进一步的阅读材料 134
第9章 室外网络 136
9.1 不管雨雪、炎热还是黑夜 136
9.2 视距内的站 136
9.3 室外覆盖网络 138
9.3.1 传播 138
9.3.2 干扰 145
9.3.3 回传 146
9.4 点对多点网络 149
9.5 点对点网桥 151
9.6 长的免许可链路 152
9.7 安全注意事项 156
9.8 摘要 157
9.9 进一步的阅读材料 158
第10章 基于Wi-Fi和其他无线技术上的语音业务 160
10.1 介绍 160
10.2 进行中的802.11标准工作 160
10.2.1 802.11n 162
10.2.2 802.11p 163
10.2.3 802.11s 163
10.2.4 802.11t 163
10.2.5 802.11u 163
10.3 Wi-Fi和蜂窝网络 164
10.3.1 双模问题 164
10.3.2 融合策略 165
10.4 WiMax 171
10.5 VoWi-Fi和蓝牙 171
10.6 VoWi-Fi和DECT 174
10.7 VoWi-Fi和其他不断发展中的802.X无线项目 176
10.7.1 802.20 176
10.7.2 802.21 176
10.7.3 802.22 177
10.8 结论 177
10.9 参考文献 177
第11章 无线局域网的安全性 178
11.1 介绍 178
11.2 802.11中的密钥建立 178
11.2.1 有什么问题 179
11.3 802.11的匿名性 179
11.4 802.11中的鉴权 180
11.4.1 开放系统鉴权 181
11.4.2 共享密钥鉴权 181
11.4.3 鉴权和切换 182
11.4.4 802.11鉴权存在什么问题 183
11.4.5 伪鉴权算法 184
11.5 802.11加密 184
11.5.1 WEP存在什么问题 185
11.6 802.11中的数据完整性 187
11.7 802.11安全漏洞 189
11.8 WPA 189
11.8.1 密钥建立 190
11.8.2 鉴权 193
11.8.3 机密性 195
11.8.4 完整性 196
11.8.5 总体构架——机密性+完整性 196
11.8.6 WPA是如何修补WEP漏洞的 197
11.9 WPA2（802.11i） 198
11.9.1 密钥建立 198
11.9.2 鉴权 198
11.9.3 加密 198
11.9.4 完整性 199
11.9.5 总体构架——机密性+完整性 200
第12章 系统规划 203
12.1 系统设计概览 203
12.2 位置和房地产考虑 203
12.3 基于用户需求的系统选择 208
12.4 设备需求标识 209
12.5 设备位置标定 211
12.6 信道分配、信噪比和复用规划 215
12.7 网络互联和点对点无线方案 217
12.8 成本 219
12.9 系统规划的5个C 220
第13章 系统部署、测试和优化 221
13.1 真实世界设计的例子 221
13.2 例一——当地咖啡厅 221
13.3 例二——办公室LAN部署 222
13.3.1 2.4GHz RF覆盖结果 224
13.3.2 5.6GHz RF覆盖结果 225
13.3.3 容量需求 225
13.3.4 系统设计分析 225
13.3.5 NEC（美国国家电气规程）、防火和安全规则考虑 227
13.4 例三——社区WISP（无线Internet业务供应商） 227
13.4.1 社区——花园型复式公寓 228
13.4.2 社区——小的覆盖面积 232
13.4.3 社区——服务于商业用户的城区或者城郊 234
13.4.4 社区——消费者和商业用户的小城镇系统 235
13.5 例四——移动宽带网络 236
13.5.1 初始模型 236
13.5.2 初步资料 237
13.5.3 覆盖建模 237
13.5.4 容量建模 237
13.5.5 成本建模 237
13.5.6 真实世界的设计 238
13.6 本章总结 239
第14章 下一代无线网络——构架和技术的演进 240
14.1 为什么会提出“下一代”网络 240
14.2 第一代无线网络——无线接入 240
14.3 第二代无线网络——移动接入 241
14.3.1 移动管理 242
14.3.2 第二代后无线网络 245
14.4 第三代无线网络——无线加移动至高带宽接入 245
14.4.1 无线频谱 245
14.4.2 异构网络环境 246
14.5 第四代无线网络及四代以上网络——多网络环境下的统一接入 250
14.5.1 无缝全球漫游 251
14.5.2 基于Internet的移动性 252
14.6 结论 256
14.7 参考文献 256
第15章 移动对等网络 259
15.1 物理层与MAC 260
15.1.1 依赖位置的载波检测 261
15.1.2 冲突检测是不可能的 262
15.1.3 IEEE 802.11 262
15.2 对等网络中的路由机制 269
15.2.1 主动路由协议 271
15.2.2 反应式路由协议 272
15.2.3 混合路由协议 274
15.2.4 对等路由中的其他一些概念 274
15.3 结论 276
15.4 参考文献 277
第16章 无线传感器网络 281
16.1 应用 281
16.2 工厂网络轮廓 282
16.3 工厂网络结构 283
16.4 传感器子网选择 283
16.5 功能需求 284
16.6 技术权衡和存在的问题 285
16.6.1 带宽和范围 285
16.6.2 每个网络中传感器的数量 286
16.6.3 EMC 286
16.6.4 频谱管理 287
16.6.5 无线网络标准 287
16.6.6 时间的同步和分发 288
16.6.7 供电 288
16.6.8 重要的智能传感器特性 288
16.6.9 系绳RF链路 289
16.7 结论 290
16.8 参考文献 290
第17章 用于工业应用的可靠无线网络 291
17.1 使用无线的好处 291
17.2 部署无线系统面临的问题 291
17.2.1 控制和感知网络Vs. 数据网络 292
17.2.2 要求1：可靠性 292
17.2.3 要求2：适应性 293
17.2.4 要求3：可扩展性 293
17.3 无线的格式 293
17.3.1 点对点链路 293
17.3.2 点对多点链路 293
17.4 无线网状网 294
17.5 无线网状网的工业应用 296
17.5.1 取代有线系统 296
17.5.2 分布式控制 296
17.5.3 分布式控制的维护要便宜一些吗 296
17.5.4 诊断监控 296
17.6 案例研究——水处理 297
17.7 结论 298
第18章 软件定义无线电 299
18.1 什么是软件定义无线电 299
18.2 SDR的几个方面 300
18.2.1 多频段 300
18.2.2 多载波 300
18.2.3 多模式 300
18.3 SDR的历史和演进 301
18.4 软件定义无线电的用途和需求 303
18.4.1 互操作性 303
18.4.2 拦截 303
18.4.3 生产平台 304
18.5 架构 304
18.5.1 接收机 304
18.5.2 传输 308
18.6 部署中的问题 309
18.6.1 模拟前置机 310
18.6.2 数据转换 314
18.6.3 数字处理 316
18.7 案例分析——CDMA 2000和UMTS SDR接收机 319
18.8 结论 323
18.9 参考文献 323
第19章 射频识别技术基础 325
19.1 厂商自动识别（AIM） 325
19.2 什么是RFID 325
19.3 无线通信与空中接口 325
19.3.1 载波频率 326
19.3.2 范围和功率电平 327
19.4 RFID系统的组成部分 328
19.4.1 转发器和标签 328
19.4.2 RFID转发器的基本特点 329
19.4.3 阅读器/查询器 331
19.4.4 RF转发器编程器 331
19.5 RFID系统的分类 332
19.6 RFID的应用领域 332
19.7 标准化 333
19.8 结论 333
19.9 参考文献 334
第20章 UWB频谱及其管理 335
20.1 对UWB设备的监管性测试 335
20.2 UWB规范术语 335
20.3 测试基础设施 336
20.3.1 电波暗室 336
20.3.2 可选择的其他测试环境 338
20.3.3 宽带和窄带 339
20.3.4 测试设备 340
20.3.5 时域 340
20.3.6 频域 341
20.4 监管概况 342
20.4.1 子部分A——概述 343
20.4.2 子部分B——无意辐射体 344
20.4.3 子部分C——有意辐射体 344
20.4.4 子部分F——UWB的运行 344
20.4.5 基本的UWB无线概述 344
20.4.6 对室内和手持UWB系统的要求 346
20.4.7 峰值功率辐射限制 354
20.4.8 适用于室内和室外UWB系统的附加技术要求 356
20.5 UWB放弃条款对技术要求的影响 356
20.5.1 应用放弃条款（应用豁免） 357
20.6 UWB设备的国际监管情况 357
20.7 参考文献 358
第21章 干扰和共存 360
21.1 保护工作频段内存在的其他服务 361
21.1.1 美国 362
21.1.2 欧洲 364
21.1.3 日本 367
21.1.4 国际大视图 368
21.2 确保共存 369
21.2.1 技术和市场挑战 369
21.3 检测和回避 369
21.3.1 检测 370
21.3.2 避免 371
21.4 根据不断变化的需求进行调整 373
21.5 寻找平衡点 373
21.6 参考文献 374
第22章 直接序列UWB 375
22.1 直接序列UWB 375
22.2 DS-UWB的二进制信号 376
22.3 DS-UWB的M-ary二进制信号 376
22.3.1 MBOK的编码增益 377
22.3.2 采用卷积编码的MBOK 379
22.4 好的编码的特性 379
22.4.1 符号间干扰 379
22.4.2 峰值/平均值比率 380
22.4.3 自相关特性 381
22.4.4 交叉相关特性 381
22.5 二进制编码 382
22.5.1 沃尔什编码 382
22.5.2 巴克序列 382
22.5.3 m-序列 383
22.5.4 川崎序列 383
22.5.5 黄金序列 383
22.6 三进制编码 383
22.6.1 增加可用编码数量 383
22.6.2 三进制编码的自相关特性 384
22.6.3 脉冲无线电和三进制编码 384
22.6.4 Ipatov三进制序列 384
22.7 处理增益 385
22.8 DS-UWB的优点和非扩展频谱方法 385
22.8.1 高的处理增益 385
22.8.2 对失真的免疫性 385
22.8.3 更宽的带宽 385
22.8.4 更大的信道容量 386
22.8.5 衰落免疫 386
22.9 发射机的结构 386
22.9.1 发射机的设计选择 387
22.9.2 系统时钟选择 387
22.10 接收机的结构 388
22.10.1 匹配滤波器培训 388
22.10.2 接收机的设计选择 388
22.11 仿真结果 389
22.12 参考文献 389
第23章 对UWB多频段的探讨 390
23.1 介绍和概述 390
23.2 多频段UWB传输方案的详细动机 392
23.2.1 对频谱掩蔽的控制 392
23.2.2 接收机采样速率问题 394
23.2.3 有源电路带宽和功耗 394
23.2.4 ADC和DAC采样速率 395
23.2.5 易受强干扰影响的弱点 396
23.3 在序列多频段接收机中的多径能量收集 397
23.3.1 案例研究 397
23.3.2 案例研究结论 400
23.4 和本地振荡器生成有关的问题 400
23.4.1 问题和候选方案 400
23.4.2 多重并行振荡器 400
23.4.3 使用SSB混频原则产生频率 401
23.5 和多频段UWB传输有关的监管性问题 401
23.5.1 最小带宽要求 402
23.5.2 平均功率要求 402
23.5.3 多频段传输系统对受干扰接收机的影响 402
23.6 结论 405
23.7 参考文献 405
第24章 认知无线电技术的历史与背景 406
24.1 认知无线电的愿景 406
24.2 导致认知无线电的历史与背景 406
24.3 软件定义无线电简史 408
24.4 基本的软件定义无线电 410
24.4.1 SDR的硬件体系结构 411
24.4.2 SDR中的运算处理资源 413
24.4.3 SDR的软件体系结构 414
24.4.4 在认知无线电里的Java反射 415
24.4.5 认知无线电里的智能天线 415
24.5 频谱管理 416
24.5.1 管理无执照频谱 417
24.5.2 噪声汇聚 418
24.5.3 集中频谱需求和使用转租方法 418
24.5.4 接入优先级 419
24.6 美国政府在认知无线电里的角色 419
24.6.1 DARPA（美国国防部高级研究项目署） 419
24.6.2 FCC（美国联邦通信委员会） 420
24.6.3 NSF/CSTB研究 420
24.7 多智能是有用的 420
24.8 参考文献 421
第25章 软件无线电——认知无线的平台 422
25.1 引言 422
25.2 硬件架构 423
25.2.1 框图 423
25.2.2 基带处理器机理 427
25.2.3 基带处理实现 430
25.2.4 多核系统和在片系统 431
25.3 软件架构 432
25.3.1 设计理念和模式 432
25.4 SDR开发与设计 434
25.4.1 GNURadio 434
25.4.2 软件通信架构（SCA） 434
25.5 应用 443
25.5.1 应用软件 443
25.6 开发 445
25.6.1 元件开发 445
25.6.2 波形开发 446
25.7 认知波形开发 447
25.8 小结 448
25.9 参考文献 449
第26章 认知无线电——所需要的技术 450
26.1 简介 450
26.2 无线电灵活性和能力 450
26.2.1 无线电灵活性和能力之连续性 451
26.2.2 软件功能无线电的例子 451
26.2.3 软件可编程无线电例子 452
26.2.4 SDR例子 452
26.3 感知、自适应和认知无线电 454
26.3.1 感知无线电 455
26.3.2 自适应无线电 455
26.3.3 认知无线电 456
26.4 无线电功能和性能比较 456
26.5 认知无线电资用技术 457
26.5.1 地理定位 457
26.5.2 频谱感知和频率占用 458
26.5.3 生物特征识别 458
26.5.4 时间 459
26.5.5 空间感知或情景感知 459
26.5.6 软件技术 459
26.5.7 频谱感知和转租或借用的潜能 463
26.6 CR中的投资与研究 464
26.6.1 认知地理定位应用 464
26.6.2 动态频谱接入和频谱感知 466
26.6.3 汇合问题 469
26.6.4 CR身份认证应用 470
26.7 CR时间线 471
26.7.1 决策、指导和标准 471
26.7.2 新产品生产商 471
26.8 小结和结论 472
26.9 参考文献 473
第27章 频谱认知 475
27.1 引言 475
27.2 规避干扰问题 475
27.3 认知无线电角色 476
27.4 频谱足迹最小化 477
27.5 建立频谱认知 478
27.5.1 频谱使用报告 478
27.5.2 频谱感知 479
27.5.3 潜在干扰分析 479
27.5.4 链路汇聚 481
27.5.5 分布感知与操作 481
27.6 信道认知和空间多信号 481
27.7 频谱认知网络 483
27.8 涂层和衬底技术 484
27.9 自适应频谱对于认知无线电硬件的含义 485
27.10 小结——认知无线电工具 486
27.11 参考文献 486
附录：传播能量损耗 487
第28章 直接序列和跳频频谱扩展 488
28.1 直接序列扩展频谱 488
28.1.1 扩展和去扩展 488
28.1.2 处理增益 489
28.1.3 干扰容限 490
28.1.4 干扰抑制 491
28.1.5 扩展代码产生 491
28.1.6 同步 492
28.1.7 近-远干扰 493
28.1.8 带外信号敏感性 494
28.1.9 射频信噪比 495
28.1.10 去扩展器位置 495
28.1.11 距离解析/多径（RAKE） 495
28.1.12 DSSS系统举例 496
28.2 跳频 498
28.2.1 扩展与去扩展 498
28.2.2 快或慢跳频 499
28.2.3 处理增益 499
28.2.4 干扰容限 499
25.2.5 干扰抑制 500
28.2.6 扩展代码产生 500
28.2.7 同步 500
28.2.8 近-远干扰 501
28.2.9 带外信号敏感性 502
28.2.10 射频信噪比 503
28.2.11 去扩展器位置 503
28.2.12 FHSS系统举例 503
28.3 结论 505
28.4 参考文献 505
第29章 射频功率放大器 507
29.1 功率放大器工作分类 507
29.1.1 A类工作模式 507
29.1.2 B类工作模式 508
29.1.3 AB类工作模式 510
29.1.4 C类工作模式 511
29.1.5 各类放大器的用途 511
29.1.6 互调失真简介 512
29.1.7 A类放大器性能 512
29.1.8 A类偏置电路 513
29.1.9 A类放大的局限性 514
29.1.10 B类放大器性能 515
29.1.11 AB类放大器性能 516
29.1.12 AB类偏置电路 517
29.1.13 C类放大器性能 518
29.1.14 各类放大器小结 518
29.2 结论 519
29.3 参考文献 519
第30章 现代通信系统中的锁相环技术 520
30.1 用于频率合成的锁相环技术 520
30.1.1 电荷泵锁相环（CPLL或DPLL） 524
30.2 锁相环里的子块 527
30.2.1 相位检测器、相位频率检测器、电荷泵 527
30.2.2 电荷泵 530
30.3 压控振荡器（VCO） 532
30.3.1 LC槽路VCO 532
30.3.2 相位噪声 533
30.3.3 相位噪声模型 535
30.3.4 环形振荡器 542
30.3.5 分频器 545
30.4 应用——一种适于GSM和CDMA标准的全集成双模频率合成器 554
30.5 参考文献 555
第31章 正交频分复用（OFDM） 558
31.1 OFDM基础 559
31.2 OFDM对无线环境的影响 560
31.3 OFDM系统编码 561
31.4 交织 562
31.5 峰值-平均封装功率比问题 562
31.6 信道预估 564
31.7 同步 565
31.8 结论 566
31.9 参考文献 566
1.1 无线通信简史 1
1.2 我们身在何处 3
1.2.1 固定位置系统 4
1.2.2 局域系统 5
1.2.3 广域系统 6
1.2.4 应用 7
1.2.5 我们将走向何方 8
1.3 结论 11
1.4 参考文献 11
第2章 通信协议与调制 12
2.1 基带数据格式与协议 12
2.1.1 状态变化源数据 12
2.1.2 跳码寻址 14
2.1.3 数据域 15
2.1.4 连续数字数据 16
2.1.5 模拟传输 17
2.2 基带编码 17
2.2.1 数字系统 17
2.2.2 模拟基带整形 19
2.3 射频频率和带宽 20
2.4 调制 21
2.4.1 数字事件通信中的调制 21
2.4.2 连续数字通信 22
2.4.3 数字调制方式比较 23
2.4.4 高级数字调制 25
2.4.5 扩展频谱 29
2.5 射频识别 33
2.6 总结 34
2.7 参考文献 34
第3章 发射机 35
3.1 射频源 35
3.1.1 LC控制 35
3.1.2 SAW谐振器 35
3.1.3 晶体振荡器 37
3.1.4 合成器控制 38
3.1.5 直接数字合成（DDS） 40
3.2 调制 40
3.2.1 ASK 40
3.2.2 FSK 41
3.2.3 PSK 42
3.3 放大器 42
3.4 滤波 42
3.5 天线 43
3.6 小结 44
3.7 参考文献 44
第4章 接收机 45
4.1 调谐无线电频率 45
4.2 超再生接收机 46
4.3 超外差接收机 47
4.4 直接变换接收机 48
4.5 数字接收机 49
4.6 中继器 50
4.7 小结 51
4.8 参考文献 51
第5章 无线电波传播 52
5.1 无线电波传播机制 52
5.2 开阔地传播 53
5.3 衍射 55
5.4 散射 56
5.5 路径损耗 56
5.6 多径现象 57
5.7 平坦衰落 58
5.7.1 瑞利衰落 58
5.8 分集技术 60
5.8.1 空间分集 60
5.8.2 频率分集 61
5.8.3 极化分集 61
5.8.4 分集实施 61
5.8.5 统计性能方法 62
5.9 噪声 62
5.10 总结 64
5.11 参考文献 64
第6章 天线基础Ⅰ 65
6.1 电磁波 65
6.1.1 空间里的电磁波 66
6.1.2 传输线里的电磁波 68
6.1.3 电磁波里的功率 70
6.2 极化 72
6.3 短偶极子 74
6.3.1 辐射模式 75
6.3.2 电路特性 77
6.4 小环 79
6.4.1 电路特性 80
6.5 方向性、效率和增益 82
6.5.1 前后比 82
6.5.2 半功率波束宽度 82
6.5.3 旁瓣电平 82
6.6 参考文献 83
第7章 天线基础Ⅱ 84
7.1 带宽和品质因数Q 84
7.2 阻抗匹配与系统效率 89
7.2.1 窄带匹配 89
7.2.2 宽带匹配网络 90
7.2.3 系统效率 92
7.3 接收 92
7.3.1 有效高度 93
7.3.2 有效面积 94
7.3.3 接收模式 94
7.4 地面效应 94
7.4.1 镜像原理 94
7.4.2 理想地平面上的垂直偶极子 95
7.4.3 理想导体平面上方的水平偶极子 97
7.4.4 地-源天线 99
7.4.5 平衡 99
7.4.6 地面效应小结 100
7.5 改进措施 100
7.6 参考文献 101
第8章 无线局域网基础 102
8.1 大型和小型网络 102
8.2 从LAN到WLAN 104
8.3 802.11 WLAN 105
8.3.1 802.11体系结构 106
8.3.2 MAC和CSMA/CA 107
8.3.3 经典802.11的直接序列物理层 109
8.3.4 802.11标准概览 113
8.3.5 Wi-Fi物理层（802.11b） 114
8.3.6 802.11a物理层 116
8.3.7 802.11g物理层 121
8.3.8 802.11安全性 122
8.4 HiperLAN和HiperLAN2 125
8.5 从LAN到PAN 125
8.5.1 蓝牙——作为丹麦人却可以不向丹麦纳税 126
8.5.2 增强PAN：802.15.3 128
8.5.3 UWB PAN：进展报告 130
8.6 总结 134
8.7 进一步的阅读材料 134
第9章 室外网络 136
9.1 不管雨雪、炎热还是黑夜 136
9.2 视距内的站 136
9.3 室外覆盖网络 138
9.3.1 传播 138
9.3.2 干扰 145
9.3.3 回传 146
9.4 点对多点网络 149
9.5 点对点网桥 151
9.6 长的免许可链路 152
9.7 安全注意事项 156
9.8 摘要 157
9.9 进一步的阅读材料 158
第10章 基于Wi-Fi和其他无线技术上的语音业务 160
10.1 介绍 160
10.2 进行中的802.11标准工作 160
10.2.1 802.11n 162
10.2.2 802.11p 163
10.2.3 802.11s 163
10.2.4 802.11t 163
10.2.5 802.11u 163
10.3 Wi-Fi和蜂窝网络 164
10.3.1 双模问题 164
10.3.2 融合策略 165
10.4 WiMax 171
10.5 VoWi-Fi和蓝牙 171
10.6 VoWi-Fi和DECT 174
10.7 VoWi-Fi和其他不断发展中的802.X无线项目 176
10.7.1 802.20 176
10.7.2 802.21 176
10.7.3 802.22 177
10.8 结论 177
10.9 参考文献 177
第11章 无线局域网的安全性 178
11.1 介绍 178
11.2 802.11中的密钥建立 178
11.2.1 有什么问题 179
11.3 802.11的匿名性 179
11.4 802.11中的鉴权 180
11.4.1 开放系统鉴权 181
11.4.2 共享密钥鉴权 181
11.4.3 鉴权和切换 182
11.4.4 802.11鉴权存在什么问题 183
11.4.5 伪鉴权算法 184
11.5 802.11加密 184
11.5.1 WEP存在什么问题 185
11.6 802.11中的数据完整性 187
11.7 802.11安全漏洞 189
11.8 WPA 189
11.8.1 密钥建立 190
11.8.2 鉴权 193
11.8.3 机密性 195
11.8.4 完整性 196
11.8.5 总体构架——机密性+完整性 196
11.8.6 WPA是如何修补WEP漏洞的 197
11.9 WPA2（802.11i） 198
11.9.1 密钥建立 198
11.9.2 鉴权 198
11.9.3 加密 198
11.9.4 完整性 199
11.9.5 总体构架——机密性+完整性 200
第12章 系统规划 203
12.1 系统设计概览 203
12.2 位置和房地产考虑 203
12.3 基于用户需求的系统选择 208
12.4 设备需求标识 209
12.5 设备位置标定 211
12.6 信道分配、信噪比和复用规划 215
12.7 网络互联和点对点无线方案 217
12.8 成本 219
12.9 系统规划的5个C 220
第13章 系统部署、测试和优化 221
13.1 真实世界设计的例子 221
13.2 例一——当地咖啡厅 221
13.3 例二——办公室LAN部署 222
13.3.1 2.4GHz RF覆盖结果 224
13.3.2 5.6GHz RF覆盖结果 225
13.3.3 容量需求 225
13.3.4 系统设计分析 225
13.3.5 NEC（美国国家电气规程）、防火和安全规则考虑 227
13.4 例三——社区WISP（无线Internet业务供应商） 227
13.4.1 社区——花园型复式公寓 228
13.4.2 社区——小的覆盖面积 232
13.4.3 社区——服务于商业用户的城区或者城郊 234
13.4.4 社区——消费者和商业用户的小城镇系统 235
13.5 例四——移动宽带网络 236
13.5.1 初始模型 236
13.5.2 初步资料 237
13.5.3 覆盖建模 237
13.5.4 容量建模 237
13.5.5 成本建模 237
13.5.6 真实世界的设计 238
13.6 本章总结 239
第14章 下一代无线网络——构架和技术的演进 240
14.1 为什么会提出“下一代”网络 240
14.2 第一代无线网络——无线接入 240
14.3 第二代无线网络——移动接入 241
14.3.1 移动管理 242
14.3.2 第二代后无线网络 245
14.4 第三代无线网络——无线加移动至高带宽接入 245
14.4.1 无线频谱 245
14.4.2 异构网络环境 246
14.5 第四代无线网络及四代以上网络——多网络环境下的统一接入 250
14.5.1 无缝全球漫游 251
14.5.2 基于Internet的移动性 252
14.6 结论 256
14.7 参考文献 256
第15章 移动对等网络 259
15.1 物理层与MAC 260
15.1.1 依赖位置的载波检测 261
15.1.2 冲突检测是不可能的 262
15.1.3 IEEE 802.11 262
15.2 对等网络中的路由机制 269
15.2.1 主动路由协议 271
15.2.2 反应式路由协议 272
15.2.3 混合路由协议 274
15.2.4 对等路由中的其他一些概念 274
15.3 结论 276
15.4 参考文献 277
第16章 无线传感器网络 281
16.1 应用 281
16.2 工厂网络轮廓 282
16.3 工厂网络结构 283
16.4 传感器子网选择 283
16.5 功能需求 284
16.6 技术权衡和存在的问题 285
16.6.1 带宽和范围 285
16.6.2 每个网络中传感器的数量 286
16.6.3 EMC 286
16.6.4 频谱管理 287
16.6.5 无线网络标准 287
16.6.6 时间的同步和分发 288
16.6.7 供电 288
16.6.8 重要的智能传感器特性 288
16.6.9 系绳RF链路 289
16.7 结论 290
16.8 参考文献 290
第17章 用于工业应用的可靠无线网络 291
17.1 使用无线的好处 291
17.2 部署无线系统面临的问题 291
17.2.1 控制和感知网络Vs. 数据网络 292
17.2.2 要求1：可靠性 292
17.2.3 要求2：适应性 293
17.2.4 要求3：可扩展性 293
17.3 无线的格式 293
17.3.1 点对点链路 293
17.3.2 点对多点链路 293
17.4 无线网状网 294
17.5 无线网状网的工业应用 296
17.5.1 取代有线系统 296
17.5.2 分布式控制 296
17.5.3 分布式控制的维护要便宜一些吗 296
17.5.4 诊断监控 296
17.6 案例研究——水处理 297
17.7 结论 298
第18章 软件定义无线电 299
18.1 什么是软件定义无线电 299
18.2 SDR的几个方面 300
18.2.1 多频段 300
18.2.2 多载波 300
18.2.3 多模式 300
18.3 SDR的历史和演进 301
18.4 软件定义无线电的用途和需求 303
18.4.1 互操作性 303
18.4.2 拦截 303
18.4.3 生产平台 304
18.5 架构 304
18.5.1 接收机 304
18.5.2 传输 308
18.6 部署中的问题 309
18.6.1 模拟前置机 310
18.6.2 数据转换 314
18.6.3 数字处理 316
18.7 案例分析——CDMA 2000和UMTS SDR接收机 319
18.8 结论 323
18.9 参考文献 323
第19章 射频识别技术基础 325
19.1 厂商自动识别（AIM） 325
19.2 什么是RFID 325
19.3 无线通信与空中接口 325
19.3.1 载波频率 326
19.3.2 范围和功率电平 327
19.4 RFID系统的组成部分 328
19.4.1 转发器和标签 328
19.4.2 RFID转发器的基本特点 329
19.4.3 阅读器/查询器 331
19.4.4 RF转发器编程器 331
19.5 RFID系统的分类 332
19.6 RFID的应用领域 332
19.7 标准化 333
19.8 结论 333
19.9 参考文献 334
第20章 UWB频谱及其管理 335
20.1 对UWB设备的监管性测试 335
20.2 UWB规范术语 335
20.3 测试基础设施 336
20.3.1 电波暗室 336
20.3.2 可选择的其他测试环境 338
20.3.3 宽带和窄带 339
20.3.4 测试设备 340
20.3.5 时域 340
20.3.6 频域 341
20.4 监管概况 342
20.4.1 子部分A——概述 343
20.4.2 子部分B——无意辐射体 344
20.4.3 子部分C——有意辐射体 344
20.4.4 子部分F——UWB的运行 344
20.4.5 基本的UWB无线概述 344
20.4.6 对室内和手持UWB系统的要求 346
20.4.7 峰值功率辐射限制 354
20.4.8 适用于室内和室外UWB系统的附加技术要求 356
20.5 UWB放弃条款对技术要求的影响 356
20.5.1 应用放弃条款（应用豁免） 357
20.6 UWB设备的国际监管情况 357
20.7 参考文献 358
第21章 干扰和共存 360
21.1 保护工作频段内存在的其他服务 361
21.1.1 美国 362
21.1.2 欧洲 364
21.1.3 日本 367
21.1.4 国际大视图 368
21.2 确保共存 369
21.2.1 技术和市场挑战 369
21.3 检测和回避 369
21.3.1 检测 370
21.3.2 避免 371
21.4 根据不断变化的需求进行调整 373
21.5 寻找平衡点 373
21.6 参考文献 374
第22章 直接序列UWB 375
22.1 直接序列UWB 375
22.2 DS-UWB的二进制信号 376
22.3 DS-UWB的M-ary二进制信号 376
22.3.1 MBOK的编码增益 377
22.3.2 采用卷积编码的MBOK 379
22.4 好的编码的特性 379
22.4.1 符号间干扰 379
22.4.2 峰值/平均值比率 380
22.4.3 自相关特性 381
22.4.4 交叉相关特性 381
22.5 二进制编码 382
22.5.1 沃尔什编码 382
22.5.2 巴克序列 382
22.5.3 m-序列 383
22.5.4 川崎序列 383
22.5.5 黄金序列 383
22.6 三进制编码 383
22.6.1 增加可用编码数量 383
22.6.2 三进制编码的自相关特性 384
22.6.3 脉冲无线电和三进制编码 384
22.6.4 Ipatov三进制序列 384
22.7 处理增益 385
22.8 DS-UWB的优点和非扩展频谱方法 385
22.8.1 高的处理增益 385
22.8.2 对失真的免疫性 385
22.8.3 更宽的带宽 385
22.8.4 更大的信道容量 386
22.8.5 衰落免疫 386
22.9 发射机的结构 386
22.9.1 发射机的设计选择 387
22.9.2 系统时钟选择 387
22.10 接收机的结构 388
22.10.1 匹配滤波器培训 388
22.10.2 接收机的设计选择 388
22.11 仿真结果 389
22.12 参考文献 389
第23章 对UWB多频段的探讨 390
23.1 介绍和概述 390
23.2 多频段UWB传输方案的详细动机 392
23.2.1 对频谱掩蔽的控制 392
23.2.2 接收机采样速率问题 394
23.2.3 有源电路带宽和功耗 394
23.2.4 ADC和DAC采样速率 395
23.2.5 易受强干扰影响的弱点 396
23.3 在序列多频段接收机中的多径能量收集 397
23.3.1 案例研究 397
23.3.2 案例研究结论 400
23.4 和本地振荡器生成有关的问题 400
23.4.1 问题和候选方案 400
23.4.2 多重并行振荡器 400
23.4.3 使用SSB混频原则产生频率 401
23.5 和多频段UWB传输有关的监管性问题 401
23.5.1 最小带宽要求 402
23.5.2 平均功率要求 402
23.5.3 多频段传输系统对受干扰接收机的影响 402
23.6 结论 405
23.7 参考文献 405
第24章 认知无线电技术的历史与背景 406
24.1 认知无线电的愿景 406
24.2 导致认知无线电的历史与背景 406
24.3 软件定义无线电简史 408
24.4 基本的软件定义无线电 410
24.4.1 SDR的硬件体系结构 411
24.4.2 SDR中的运算处理资源 413
24.4.3 SDR的软件体系结构 414
24.4.4 在认知无线电里的Java反射 415
24.4.5 认知无线电里的智能天线 415
24.5 频谱管理 416
24.5.1 管理无执照频谱 417
24.5.2 噪声汇聚 418
24.5.3 集中频谱需求和使用转租方法 418
24.5.4 接入优先级 419
24.6 美国政府在认知无线电里的角色 419
24.6.1 DARPA（美国国防部高级研究项目署） 419
24.6.2 FCC（美国联邦通信委员会） 420
24.6.3 NSF/CSTB研究 420
24.7 多智能是有用的 420
24.8 参考文献 421
第25章 软件无线电——认知无线的平台 422
25.1 引言 422
25.2 硬件架构 423
25.2.1 框图 423
25.2.2 基带处理器机理 427
25.2.3 基带处理实现 430
25.2.4 多核系统和在片系统 431
25.3 软件架构 432
25.3.1 设计理念和模式 432
25.4 SDR开发与设计 434
25.4.1 GNURadio 434
25.4.2 软件通信架构（SCA） 434
25.5 应用 443
25.5.1 应用软件 443
25.6 开发 445
25.6.1 元件开发 445
25.6.2 波形开发 446
25.7 认知波形开发 447
25.8 小结 448
25.9 参考文献 449
第26章 认知无线电——所需要的技术 450
26.1 简介 450
26.2 无线电灵活性和能力 450
26.2.1 无线电灵活性和能力之连续性 451
26.2.2 软件功能无线电的例子 451
26.2.3 软件可编程无线电例子 452
26.2.4 SDR例子 452
26.3 感知、自适应和认知无线电 454
26.3.1 感知无线电 455
26.3.2 自适应无线电 455
26.3.3 认知无线电 456
26.4 无线电功能和性能比较 456
26.5 认知无线电资用技术 457
26.5.1 地理定位 457
26.5.2 频谱感知和频率占用 458
26.5.3 生物特征识别 458
26.5.4 时间 459
26.5.5 空间感知或情景感知 459
26.5.6 软件技术 459
26.5.7 频谱感知和转租或借用的潜能 463
26.6 CR中的投资与研究 464
26.6.1 认知地理定位应用 464
26.6.2 动态频谱接入和频谱感知 466
26.6.3 汇合问题 469
26.6.4 CR身份认证应用 470
26.7 CR时间线 471
26.7.1 决策、指导和标准 471
26.7.2 新产品生产商 471
26.8 小结和结论 472
26.9 参考文献 473
第27章 频谱认知 475
27.1 引言 475
27.2 规避干扰问题 475
27.3 认知无线电角色 476
27.4 频谱足迹最小化 477
27.5 建立频谱认知 478
27.5.1 频谱使用报告 478
27.5.2 频谱感知 479
27.5.3 潜在干扰分析 479
27.5.4 链路汇聚 481
27.5.5 分布感知与操作 481
27.6 信道认知和空间多信号 481
27.7 频谱认知网络 483
27.8 涂层和衬底技术 484
27.9 自适应频谱对于认知无线电硬件的含义 485
27.10 小结——认知无线电工具 486
27.11 参考文献 486
附录：传播能量损耗 487
第28章 直接序列和跳频频谱扩展 488
28.1 直接序列扩展频谱 488
28.1.1 扩展和去扩展 488
28.1.2 处理增益 489
28.1.3 干扰容限 490
28.1.4 干扰抑制 491
28.1.5 扩展代码产生 491
28.1.6 同步 492
28.1.7 近-远干扰 493
28.1.8 带外信号敏感性 494
28.1.9 射频信噪比 495
28.1.10 去扩展器位置 495
28.1.11 距离解析/多径（RAKE） 495
28.1.12 DSSS系统举例 496
28.2 跳频 498
28.2.1 扩展与去扩展 498
28.2.2 快或慢跳频 499
28.2.3 处理增益 499
28.2.4 干扰容限 499
25.2.5 干扰抑制 500
28.2.6 扩展代码产生 500
28.2.7 同步 500
28.2.8 近-远干扰 501
28.2.9 带外信号敏感性 502
28.2.10 射频信噪比 503
28.2.11 去扩展器位置 503
28.2.12 FHSS系统举例 503
28.3 结论 505
28.4 参考文献 505
第29章 射频功率放大器 507
29.1 功率放大器工作分类 507
29.1.1 A类工作模式 507
29.1.2 B类工作模式 508
29.1.3 AB类工作模式 510
29.1.4 C类工作模式 511
29.1.5 各类放大器的用途 511
29.1.6 互调失真简介 512
29.1.7 A类放大器性能 512
29.1.8 A类偏置电路 513
29.1.9 A类放大的局限性 514
29.1.10 B类放大器性能 515
29.1.11 AB类放大器性能 516
29.1.12 AB类偏置电路 517
29.1.13 C类放大器性能 518
29.1.14 各类放大器小结 518
29.2 结论 519
29.3 参考文献 519
第30章 现代通信系统中的锁相环技术 520
30.1 用于频率合成的锁相环技术 520
30.1.1 电荷泵锁相环（CPLL或DPLL） 524
30.2 锁相环里的子块 527
30.2.1 相位检测器、相位频率检测器、电荷泵 527
30.2.2 电荷泵 530
30.3 压控振荡器（VCO） 532
30.3.1 LC槽路VCO 532
30.3.2 相位噪声 533
30.3.3 相位噪声模型 535
30.3.4 环形振荡器 542
30.3.5 分频器 545
30.4 应用——一种适于GSM和CDMA标准的全集成双模频率合成器 554
30.5 参考文献 555
第31章 正交频分复用（OFDM） 558
31.1 OFDM基础 559
31.2 OFDM对无线环境的影响 560
31.3 OFDM系统编码 561
31.4 交织 562
31.5 峰值-平均封装功率比问题 562
31.6 信道预估 564
31.7 同步 565
31.8 结论 566
31.9 参考文献 566
目 录内容简介
本书集美国著名学府和科研机构的专家、学者的智慧，向读者讲述了无线电的历史与发展趋势，以及促成其发展的各种无线技术。全书介绍了无线电产生、天线技术、无线传播、无线收发机、通信协议、频谱扩展、射频功放、锁相环、OFDM、频谱认知技术；以帆州等当代高速无线网络为重点，介绍了无线局域网的基础、网络安全、规划部署与测试优化等内容：稍后讨论了无线对等网络、无线感知网络、无线网状网、软件定义无线电、射频识别、超宽带通信规范及其频谱扩展技术；基于对射频网络中频谱管理、干扰回避等问题的分析，阐明了认知无线电产生的必然趋势，以及软件定义无线平台与频谱认知技术。
本书没有晦涩的理论推导，涉及的内容和基本概念清楚明了，为从事无线和射频工作的广大工程和技术人员、院校师生提供了很好的素材和方向性指导。本书还配有电子资料包，详见前言。
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