本書涵蓋了所有類型的無線通信，從衛(wèi)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(qū)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、第四代通信系統(tǒng)、移動應用和移動IP等。本書可作為通信和計算機專業(yè)本科生和研究生的教材或教學參考書。對于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。
前言Wireless Communication Networks and Systems目標無線技術已成為電信和網絡中最令人興奮的領域。移動電話使用的快速增長，各種衛(wèi)星服務、無線網絡，以及現(xiàn)在的無線智能手機、平板電腦、4G手機、應用程序和物聯(lián)網等給電信和網絡領域帶來了巨大變化�？鋸埖卣f，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(wèi)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，并一部分一部分地調研最先進的技術。本書重點討論無線系統(tǒng)的各個方面——無線通信技術、用于構建無線網絡的協(xié)議與介質訪問控制，并介紹無線系統(tǒng)的部署和管理，以協(xié)調整個網絡設備（基站、路由器、智能手機、傳感器）。完整的無線系統(tǒng)的范例是4G長期演進（Long Term Evolution，LTE）系統(tǒng)。
本書討論了無線通信新的研究領域中最重要的技術和體系結構方面的基本原理和主題。之后，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(lián)網、ZigBee以及4G LTE-Advanced。
本書的主題如下。
●技術和體系結構：一小部分技術可以用來表征和區(qū)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，以及網絡體系結構。
●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(wèi)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系統(tǒng)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：一些重要的操作系統(tǒng)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于用戶訪問，還詳細介紹了這些平臺和應用程序的開發(fā)過程。
本書包括大量的在線詞匯表，并列出常用的縮略語，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。每章還包括用于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系統(tǒng)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。
■對于具有計算機科學與信息技術背景知識的讀者，本書提供了信號和系統(tǒng)方面易于接受和足夠的背景知識。除了學習整個無線系統(tǒng)外，讀者可以特別研究支持LTE和移動設備操作系統(tǒng)與程序設計的演進的分組系統(tǒng)。
■對于電氣工程、計算機工程專業(yè)（甚至其他工程領域）的讀者，網絡和協(xié)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。本書后續(xù)章節(jié)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：對于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。對于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最新進展。
■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。最值得注意的是，第5章覆蓋了所有的無線概念，這種教程級的概念有助于理解本書其他章節(jié)的內容。第6～10章涵蓋了相同的主題，有助于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(yè)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無線主題第一部分：介紹數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)包通信過程，以及協(xié)議層、TCP/IP和數(shù)據(jù)網絡。
第二部分：覆蓋關于發(fā)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，并通過第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(lián)網以及ZigBee等內容進行了詳細介紹。
第四部分：包括蜂窩移動通信系統(tǒng)原理、LTE、智能手機和移動應用等內容，還涵蓋了衛(wèi)星、固定無線和WiMAX等長距離通信。
本書易于開展課程教學，書中包括大量的圖表。下面給出更多的細節(jié)。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。
學習的順序對于這樣廣泛的內容，需要根據(jù)學生和課程情況對選學內容進行仔細規(guī)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(jù)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只需要直接研究IEEE 802.11（第11章）而并不需要集中學習無線通信的全部細節(jié)。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(jié)（例如，暫時跳過11.5節(jié)和11.6節(jié)），使學生能夠更好地參與并開展實際項目研究。
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，只是詳略程度不同，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，以忽略一些關于物理層的細節(jié)，這些細節(jié)可以在后面再次詳細學習。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(yè)。
●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，主要取決于感興趣的程度。
●除了第13章和第14章中的蜂窩系統(tǒng)和LTE應該歸為同一個單元來研究外，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于第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，然后學習MAC協(xié)議和移動設備編程。
●電氣工程和工程技術專業(yè)的學生可以重點關注第6～10章中用于IEEE 802.11和LTE系統(tǒng)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(fā)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于本書教輔資源，只有使用本書作為教材的教師才可以申請，需要的教師請?zhí)顚懕緯詈笠豁摗敖虒W支持申請表”，并通過郵件同時發(fā)給培生與我方�！庉嬜。�
●答案手冊：給出了所有章后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(jié)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(jié)配套的教學幻燈片。
●PDF文件：本書中所有的圖和表的副本。
致謝本書得益于多名無私地奉獻他們的時間和專業(yè)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(州立圣克勞德大學)、Feng Li博士(普渡大學印第安那波利斯分校)、Guillermo A.Francia III博士(杰克森維爾州立大學)、Kamesh Namuduri博士(北德州大學)、Melody Moh博士(圣何塞州立大學)、Wuxu Peng博士(德克薩斯州立大學)、Frank E.Green(馬里蘭大學，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)。
密蘇里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也致力于項目開發(fā)并提供了很大的幫助。
Kristopher Micinski提供了第15章中的大多數(shù)關于移動應用的材料。
最后，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(yōu)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(xiàn)在你面前。
William Stallings，擁有美國麻省理工學院計算機科學博士學位，現(xiàn)任教于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系。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系結構等方面，堪稱計算機界的全才。他曾九次榮獲美國“教材和學術專著作者協(xié)會”頒發(fā)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1
1.1 無線通信的發(fā)展史1
1.2 全球蜂窩網絡2
1.3 移動設備革命3
1.4 未來趨勢4
1.5 無線技術挑戰(zhàn)5
第一部分 技術背景
第2章 信號傳輸基礎8
2.1 傳遞信息的信號8
2.1.1 時域概念8
2.1.2 頻域概念10
2.1.3 數(shù)據(jù)速率和帶寬之間的關系11
2.2 模擬信號和數(shù)字信號傳輸13
2.2.1 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)13
2.2.2 模擬信號和數(shù)字信號14
2.2.3 模擬傳輸和數(shù)字傳輸16
2.3 信道容量17
2.3.1 奈奎斯特帶寬17
2.3.2 香農容量公式18
2.4 傳輸介質19
2.4.1 地面微波21
2.4.2 衛(wèi)星微波22
2.4.3 廣播無線電23
2.4.4 紅外線23
2.5 多路復用23
2.6 閱讀建議27
2.7 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31
3.1 廣域網、局域網和城域網31
3.1.1 廣域網31
3.1.2 局域網32
3.1.3 城域網32
3.2 交換技術32
3.3 電路交換34
3.4 分組交換36
3.4.1 基本操作38
3.4.2 數(shù)據(jù)包大小40
3.4.3 電路交換和分組交換的比較41
3.5 服務質量43
3.5.1 語音、音頻和視頻流量43
3.5.2 數(shù)據(jù)流量43
3.5.3 提供服務質量44
3.6 推薦閱讀45
3.7 關鍵術語、復習題和問題45
第4章 TCP/IP協(xié)議47
4.1 協(xié)議體系結構的需求47
4.2 TCP/IP協(xié)議的體系結構48
4.2.1 TCP/IP層48
4.2.2 TCP和IP操作49
4.2.3 TCP/IP應用50
4.3 OSI模型51
4.4 網絡互聯(lián)52
4.4.1 路由器53
4.4.2 網絡互聯(lián)實例53
4.5 推薦閱讀56
4.6 關鍵術語、復習題和問題56
附錄4A 因特網協(xié)議57
附錄4B 傳輸控制協(xié)議64
附錄4C 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議67
第二部分 無線通信技術
第5章 無線通信概述70
5.1 頻譜的考慮因素70
5.1.1 監(jiān)管措施70
5.1.2 傳播模式71
5.2 視距傳播72
5.2.1 5種基本傳播機制72
5.2.2 天線72
5.2.3 自由空間損耗73
5.2.4 實際系統(tǒng)中的路徑損耗指數(shù)75
5.2.5 基于實證測量的模型76
5.2.6 噪聲77
5.2.7 Eb/N0表達式77
5.3 移動環(huán)境的衰落78
5.4 信道校正機制81
5.4.1 前向糾錯81
5.4.2 自適應均衡82
5.4.3 分集技術和MIMO82
5.4.4 擴頻與OFDM84
5.4.5 自適應調制和編碼84
5.4.6 帶寬擴展84
5.5 數(shù)字信號編碼技術85
5.6 編碼與差錯控制87
5.6.1 差錯檢測87
5.6.2 分組糾錯碼92
5.6.3 分組編碼原理93
5.6.4 低密度奇偶校驗碼97
5.6.5 卷積碼97
5.6.6 自動重傳請求100
5.7 OFDM103
5.7.1 OFDM基礎103
5.7.2 機會調度106
5.8 擴頻107
5.8.1 擴頻的概念107
5.8.2 跳頻擴頻107
5.8.3 直接序列擴頻109
5.8.4 碼分多址111
5.9 推薦閱讀111
5.10 關鍵術語、復習題和問題111
第6章 無線信道115
6.1 天線115
6.1.1 輻射方向圖115
6.1.2 天線類型116
6.1.3 天線增益118
6.2 頻譜的考慮因素119
6.2.1 監(jiān)管措施119
6.2.2 傳播模式120
6.2.3 傳輸與反射特性122
6.3 視距傳播123
6.3.1 5種基本傳播機制123
6.3.2 衰減123
6.3.3 自由空間損耗124
6.3.4 實際系統(tǒng)中的路徑損耗指數(shù)125
6.3.5 基于實際測量的信道模型127
6.3.6 噪聲128
6.3.7 Eb/N0表達式129
6.3.8 大氣吸收131
6.3.9 多徑131
6.3.10 折射131
6.4 移動環(huán)境中的衰落132
6.5 信道糾錯機制136
6.5.1 前向糾錯136
6.5.2 自適應均衡137
6.5.3 自適應調制和編碼137
6.5.4 分集技術和MIMO138
6.5.5 OFDM和擴頻141
6.5.6 帶寬擴展141
6.6 推薦閱讀142
6.7 關鍵術語、復習題和問題142
第7章 信號編碼技術146
7.1 信號編碼準則147
7.2 數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬信號148
7.2.1 幅移鍵控149
7.2.2 頻移鍵控149
7.2.3 相移鍵控150
7.2.4 性能153
7.2.5 最小頻移鍵控155
7.2.6 正交振幅調制156
7.3 模擬數(shù)據(jù)、模擬信號157
7.3.1 振幅調制157
7.3.2 角度調制159
7.4 模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號161
7.4.1 波形編碼162
7.4.2 基于模型的編碼和聲碼器165
7.4.3 性能166
7.5 推薦閱讀166
7.6 關鍵術語、復習題和問題167
第8章 正交頻分復用170
8.1 正交頻分復用簡介170
8.1.1 正交性171
8.1.2 OFDM的優(yōu)點172
8.1.3 OFDM實現(xiàn)172
8.1.4 OFDM的缺點174
8.2 正交頻分多址176
8.3 單載波頻分多址177
8.4 推薦閱讀179
8.5 關鍵術語、復習題和問題179
第9章 擴頻181
9.1 擴頻的概念181
9.2 跳頻擴頻182
9.2.1
書單推薦
