《无线数据通信技术》以无线数据通信系统为主线,以军事战术通信为焦点,介绍正在应用和发展的信源与信源压缩编码技术、抗干扰扩频调制通信技术、无线通信多址技术、无线通信组网技术以及无线数据通信协议、通信加密与解密、差错控制与信道编码等新技术,以使读者对无线数据通信领域的新技术、发展趋势有一个基本的了解。在编写过程中力求简明扼要、深入浅出,注重对内容的提炼,避免抽象的理论表述和复杂的公式推导。
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《无线数据通信技术》是高等学校电子信息类教材。 目录
第1章绪论 1
1.1无线数据通信基础 1
1.1.1无线数据通信的发展 1
1.1.2消息、信息与信息量 2
1.1.3模拟、数字与数据 4
1.1.4电路、信号、系统 5
1.1.5无线数据通信系统与网络 6
1.2无线数据通信方式与类型 10
1.2.1无线数据通信与计算机通信、数字通信 10
1.2.2无线数据通信的工作方式 11
1.2.3无线数据通信的信号传输方式 11
1.2.4无线数据通信的过程与信息流的方式 14
1.2.5数据通信的业务类型 16
1.3无线数据通信的主要性能指标 17
1.4无线数据通信研究的主要内容与发展目标 19
思考与练习 21
第2章无线通信信道 22
2.1无线信道的概念与分类 22
2.2电波传播方式与无线信道特点 23
2.2.1无线电波的传播方式 23
2.2.2近地空间信道的特点 25
2.2.3对流层散射信道的特点 27
2.2.4电离层折射信道的特点 27
2.2.5卫星通信信道的特点 29
2.3广义信道的数学模型 30
2.3.1狭义信道与广义信道 30
2.3.2调制信道的数学模型 32
2.3.3数字编码信道的数学模型 34
2.4恒参信道及其对所传信号的影响 34
2.4.1线性畸变与改善措施 34
2.4.2非线性畸变和其他影响 36
2.4.3噪声干扰 36
2.5变参信道及其对所传信号的影响 36
2.5.1多径传播、频率弥散和选择性衰落 37
2.5.2多普勒频移与多普勒衰落 39
2.5.3阴影效应与衰落 39
2.5.4变参信道特性的改善 39
2.6信道带宽、系统带宽与信号带宽 41
2.6.1带宽的概念与种类 41
2.6.2带宽的几种计算方法 42
2.7信道容量 45
2.7.1香农信道容量 45
2.7.2奈奎斯特信道容量 46
思考与练习 46
第3章信源与信源压缩编码技术 47
3.1引言 47
3.2语音波形压缩编码技术 47
3.2.1抽样定理及实际抽样的方法 48
3.2.2量化及量化信号与噪声功率比 49
3.2.3编码方案及比较 53
3.2.4脉冲编码调制(PCM) 55
3.2.5自适应差值脉冲编码调制(ADPCM) 57
3.2.6子带编码(SBC) 59
3.3语音参量压缩编码技术 61
3.3.1语音产生的过程及数学模型 61
3.3.2参量编码与声码器简介 63
3.3.3线性预测声码器的原理 64
3.4混合压缩编码技术 67
3.4.1多脉冲激励线性预测声码器(MPLPC) 68
3.4.2规则脉冲激励线性预测声码器(PRE-LPC) 68
3.4.3码激励线性预测声码器(CELP) 69
3.5语音及音频压缩编码标准 71
3.5.1语音压缩编码标准 71
3.5.2音频压缩编码标准 72
3.5.3音频压缩文件的常见格式 75
3.6图像的抽样量化与压缩编码 76
3.6.1概述(图像信号的特征) 76
3.6.2图像信号的抽样与量化 78
3.6.3图像压缩编码基本方法 81
3.7图像压缩编码标准 85
3.7.1静止图像压缩编码标准 85
3.7.2活动图像压缩编码标准 86
3.8数据信号的压缩编码 88
3.8.1数据信号的压缩编码的特点 88
3.8.2数据信号的压缩编码方法 89
思考与练习 93
第4章数据基带传输系统与技术 94
4.1数据基带信号编码技术 94
4.1.1数据基带信号的编码原则 94
4.1.2二元码 95
4.1.3三元码 98
4.1.4多元码 100
4.2无码间串扰的基带系统特性 101
4.2.1基带系统组成及各点波形 101
4.2.2基带传输特性与冲击响应 102
4.2.3系统无码间串扰的条件 103
4.3基带传输系统的性能改进技术介绍 104
4.3.1部分响应技术 104
4.3.2时域均衡技术 106
4.4眼图 111
思考与练习 113
第5章高性能数据调制技术 115
5.1引言 115
5.1.1调制技术的主要性能指标 115
5.1.2无线调制技术的发展与分类 116
5.2最小频移键控(MSK) 118
5.2.1最小频移键控的基本原理 118
5.2.2高斯滤波最小频移键控(GMSK) 123
5.3正交振幅调制(QAM) 124
5.3.1正交振幅调制的基本原理 124
5.3.2可变速率正交振幅调制(VR-QAM) 126
5.4正交频分复用(OFDM) 128
5.4.1OFDM基本原理 128
5.4.2用离散傅里叶变换实现OFDM 130
5.4.3OFDM的优缺点 132
思考与练习 132
第6章抗干扰通信与通信干扰技术 133
6.1引言 133
6.1.1通信对抗基本概念 133
6.1.2抗干扰通信的基本概念 134
6.1.3通信干扰基本概念 135
6.2抗干扰通信技术 135
6.2.1抗干扰通信的理论基础 135
6.2.2扩谱抗干扰通信技术 138
6.3通信干扰技术 146
6.3.1通信干扰技术的分类 146
6.3.2通信干扰的理论基础 148
6.3.3对常规通信信号的干扰 151
6.3.4对扩谱抗干扰信号的干扰 155
思考与练习 159
第7章无线信道接入方法和多址技术 160
7.1无线多址理论基础 160
7.1.1无线双工通信方式 160
7.1.2无线信号分割原理 161
7.2频分多址技术 162
7.2.1FDMA基本原理 162
7.2.2FDMA系统中的干扰问题 162
7.2.3FDMA系统的特点 163
7.3时分多址技术 164
7.3.1TDMA基本原理 164
7.3.2TDMA的帧结构 165
7.3.3TDMA系统的特点 165
7.3.4TDMA系统的帧效率与系统容量 166
7.4码分多址技术 166
7.4.1CDMA基本原理 166
7.4.2CDMA系统的特点 168
7.4.3CDMA系统的两个问题 169
7.5扩频及混合多址技术 170
7.5.1跳频多址 170
7.5.2混合扩频多址 171
7.6正交频分复用多址接入 174
7.6.1OFDM-TDMA 174
7.6.2OFDM-CDMA 174
7.6.3OFDM-FDMA 175
7.7空间与极化多址方式 175
7.7.1空分多址(SDMA) 175
7.7.2极化区分多址(PDMA) 176
思考与练习 177
第8章超宽带(UWB)通信技术 179
8.1超宽带基本概念 179
8.1.1超宽带定义及规范 179
8.1.2超宽带通信与现有通信的比较 180
8.1.3超宽带通信的特点 181
8.2超宽带信号的基本调制方式 183
8.2.1基于跳时体制的脉冲位置调制(UWB TH-PPM) 183
8.2.2基于跳时体制的脉冲幅度调制(UWB TH-PAM) 185
8.2.3基于脉冲的直接序列调制(DS-UWB) 186
8.3UWB关键技术介绍 187
8.3.1脉冲信号的产生技术 187
8.3.2UWB的调制技术 187
8.3.3UWB多址技术 188
8.4UWB应用介绍 189
思考与练习 191
第9章差错控制与信道编码技术 192
9.1差错控制编码的基本概念 192
9.1.1差错控制编码与信源编码的区别 192
9.1.2错误分类与错误图样 192
9.1.3差错控制方式 193
9.1.4最小码距与检(纠)错能力 195
9.2分组码 197
9.2.1线性分组码 197
9.2.2循环码 200
9.3卷积码 203
9.3.1卷积码编码器及表述方法 203
9.3.2卷积码的译码 208
9.4网格编码调制 215
9.4.1引言 215
9.4.2集合分割原理 216
9.4.3TCM码网格图的构造 218
9.4.4TCM码的卷积码表示 219
9.5TURBO码 220
9.5.1编码结构和原理 220
9.5.2译码器结构和原理 221
思考与练习 222
第10章通信加密解密与密码分析 223
10.1密码学基本概念 223
10.1.1密码学发展历史 223
10.1.2密码体制模型 225
10.1.3密码体制的分类 226
10.1.4Shannon的保密通信理论 228
10.2解密与密码分析 231
10.2.1解密和密码分析 231
10.2.2密码分析的方法 232
10.3通信系统与网络保密技术 233
10.3.1语音保密通信技术 233
10.3.2图像保密通信技术 235
10.3.3数据通信网络保密技术 237
思考与练习 240
第11章无线数据通信协议 241
11.1数据通信协议的概念 241
11.1.1协议的概念及功能 241
11.1.2开放系统互连参考模型 242
11.2数据链路传输控制规程 245
11.2.1数据链路控制规程的功能与分类 245
11.2.2面向字符型的传输控制规程 249
11.2.3面向比特型的传输控制规程 251
11.3无线数据通信网中的信道接入协议 258
11.3.1单信道无线接入协议 258
11.3.2多信道接入协议 259
11.3.3无线信道的隐终端和暴露终端问题 261
11.4无线局域网协议 262
11.4.1无线局域网解决方案与运作模式 262
11.4.2IEEE 802.11标准中的物理层 263
11.4.3IEEE 802.11标准中的MAC子层 263
11.4.4载波侦听多址访问/碰撞回避机制 264
11.4.5RTS/CTS协议 265
11.4.6随机的时间等待IFS 267
11.5无线宽带数据通信协议 268
11.5.1IEEE 802.16/WiMAX标准化进程及发展 268
11.5.2IEEE 802.16e协议结构 269
思考与练习 273
第12章无线数据通信组网技术介绍 274
12.1无线数据组网的发展 274
12.2无线数据网络体系结构 275
12.3蜂窝网络拓扑 276
12.4移动AD HOC网络技术 277
12.5无线MESH网络技术 279
思考与练习 282
第13章战术数据链系统与技术 283
13.1战术数据链基本概念 283
13.1.1何谓战术数据链 283
13.1.2战术数据链功能及特点 284
13.1.3战术数据链的分类 286
13.2战术数据链系统组成与数据传输流程 286
13.2.1战术数据链系统组成 286
13.2.2数据传输流程 287
13.3战术数据链组网协议 289
13.3.1有中心节点的组网协议 289
13.3.2无中心节点的组网协议 290
13.4战术数据链的时隙分配 291
13.4.1链路终端的入网过程 291
13.4.2时隙及时隙分配 292
13.4.3时隙传输结构 293
13.4.4数据封装结构 293
思考与练习 294
第14章自由空间激光通信技术 295
14.1自由空间光通信系统的基本组成 295
14.2FSO的技术特点与优势 297
14.3最新国内外研发进展与应用情况 298
14.3.1国外研发的最新进展与应用情况 298
14.3.2国内研发的进展与应用情况 299
14.4存在的问题和解决思路 300
思考与练习 301
参考文献 302 序言
在过去的几十年间,无线数据通信按照自己的规则蓬勃发展。从蜂窝电话网到无线接入Internet和无线家庭网络等,无线数据通信给我们的生活带来了深刻影响,在经过呈指数增长后,今天的无线数据通信产业已经成为世界上最大的产业之一。
信息时代的到来使我们越来越依赖于无线通信,虽然便携式电话系统和个人通信系统使无线通信得到了广泛的应用,但最依赖无线通信的无疑还是军事领域,军事通信技术的发展始终走在民用技术的前面,并带动和促进民用通信。
当今的社会是一个高度信息化的社会。在信息社会中,信息的存储与处理离不开计算机,而信息的传递则离不开通信与计算机网络。无线数据通信正是建立在计算机网络基础之上,为实现移动终端与移动终端、移动终端与固定终端之间的数据信息传递而产生的的通信方式。
无线数据通信与网络正在改变着我们的商务活动和生活方式,如电子商务、电子邮件、语音信箱、远程教育、视频聊天等,都是无线数据通信与网络技术的应用实例。无线数据通信与网络的发展目标是能够在世界的任何地点传输和交换诸如文本、音频和图像之类的数据。“5W”(Who、Whenever、Wherever、Whomever、Whatever)是无线数据通信发展的最终目标,是人们无拘束地获取和交互信息的一种内在需求,现代通信技术的发展事实上就是围绕“5W”这一目标逐步向前推进的过程。
无线和数据的融合,就是个人化的通信模式和宽带的通信能力以及丰富的通信内容的融合,是通信迈向“5W”发展的必然途径,也是当前通信发展朝着宽带化、智能化和个人化发展的主要潮流和必然趋势。
本书可作为现代无线数据通信技术参考书,也可作为一本现代军事战术通信技术的参考书,适合通信及相关专业的科研人员、教学人员、研究生、高年级本科生以及科研管理人员、装备检验人员、通信技术干部和指挥人员阅读使用。全书共分14章。第1章绪论,介绍数据通信与网络的基本概念,包括数据通信系统的组成与特点,网络的拓扑结构,协议与标准,数据传输模式,多路复用,数据通信系统的性能指标等,为学好后述各章做好准备。
第2章无线通信信道,首先介绍无线信道的概念与分类,电波传播方式与无线信道特点,广义信道的数学模型,然后分析恒参信道、变参信道及其对所传信号的影响。最后说明信道带宽、系统带宽与信号带宽以及信道容量。总之,任何一个通信系统与网络,从大的方面均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成。因此,无线信道是无线数据通信系统与网络必不可少的组成部分,无线信道特性的好坏直接影响到系统与网络的总特性。
第3章信源与信源压缩编码技术,现代通信系统中信源可以分为三类:计算机产生的数据流、语音产生的数据流和图像产生的数据流,而数据信号的带宽要大于模拟信号的带宽,这将占用较大的信道资源。为了提高信道(特别是无线信道)的利用率和传输效率,在有限的带宽资源条件下,进行信源压缩编码是最有效的方法,信源压缩可以显著地减少传输所需的带宽,也就可以降低费用和发送时间。本章重点讨论了语音波形压缩编码技术、语音参量压缩编码技术、图像压缩编码技术与数据信号的压缩编码技术,并进一步介绍了语音、图像及数据压缩编码标准。 文摘
插图:
1.模拟
模拟,即模仿、仿效。模拟消息是指消息的模仿与仿效,模拟消息的取值与原消息完全一致,有无穷多种可能,并与消息在时间上是否连续变化无关。例如,人嘴发出的声音,任何人在任意时刻的声音大小的取值有无穷多种可能,并在谈话停顿间隙,不出声,故在时间轴上非连续变化,但仍是典型的模拟消息。再如,人的体温在一定范围内有无穷多种可能取值,若每天测量2次,则体温读数在时间轴上是非连续变化,而我们仍然认为人体的温度是模拟量消息,这是因为,每次的测量结果有无穷多种可能。
2.数字
数字是表示数目的文字或符号。数字消息即用数目字表达的消息,或者说取值为有限数目字的消息。例如阿拉伯数字,只用0、l、2、3、4、5、6、7、8、9共10个符号;单路语音信号的二进制数字化消息,其特点是仅用有限位二进制数字编码表达语音,常见的有8位二进制数字编码。同样,数字消息与消息在时间上是否连续变化无关,仅与消息的表达取值的多少有关,只要能用有限位数目字表达的消息就可称为数字消息。
数字通信与模拟通信相比较主要有以下的优点:
·抗干扰能力强,并在数字接力通信时可以消除噪声的积累;
·可以利用数字纠错编码技术实现差错控制;
·易于实现数字加密;
·易于和大规模集成电路技术、计算机信号处理技术等现代技术相结合。
| ISBN | 9787121123573,712112 |
|---|---|
| 出版社 | 电子工业出版社 |
| 作者 | 杜思深 |
| 尺寸 | 16 |