无线接入与定位

卡韦赫·巴列维安、普拉沙特·克里希纳穆尔蒂著的《无线接入与定位：原理与技术/信息与通信技术》以无线，网络为研究背景，对目前主要的无线网络和定位技术做了系统而全面的阐述。本书展示了广域网、局域网和个域网中用来提供无线接入和定位的基础设施设计和部署原则。靠前部分（第2章至第4章）介绍了传输和接入基础，讲解了无线媒体的特点，详细论述了无线网络物理层特性和媒体接入方法。第二部分（第5章至第7章）详细介绍了网络底层设计的原理，深入阐述了无线网络的应用、操作及安全问题。第三部分（第8章至靠前0章）概括了无线局域网络接入技术，其中详细介绍了无线局域网、低功率传感器网络及无线以太网接入技术。第四部分（靠前1章至靠前3章）论述了无线广域网接入技术，内容涵盖TDMA蜂窝网、CDMA蜂窝网、OFDM和MIMO蜂窝网。第五部分（靠前4章至靠前6章）详细介绍了无线定位技术，在引入地理位置信息系统的基础上，详细介绍了射频定位的基本原理，很后阐述了实际应用中的定位技术。本书通过实际案例和图表对原理、标准与核心技术进行了辅助说明，并设计了具有针对性的习题、思考题以供读者参考学习，学生可以利用MATLAB进行仿真来解决这些问题。本书可用作高年级信息与通信工程专业本科生、研究生的教材，对从事无线通信、网络研究的教学和科研人员及工程技术人员也有很好的参考价值，同时适合对无线通信和网络相关领域感兴趣的读者自学。

Kaveh Pahlavan，伍斯特理工学院电子与通信工程系教授，计算机系教授，以及无线信息网络研究中心主任。也是芬兰奥卢大学电信实验室和无线通信中心的访问教授。研究领域包括位置感知的宽带传感器和ad hoc网络。无线信息网络靠前杂志的创始人和主编，该期刊于1994年创刊，是当代无线网络的少有专业杂志。Prashant Krishnamurthy，美国匹兹堡大学电信与网络研究生项目副教授。研究兴趣包括无线网络安全，无线数据网络，无线网络的定位。已撰写大量期刊论文。
Kaveh Pahlavan，伍斯特理工学院电子与通信工程系教授，计算机系教授，以及无线信息网络研究中心主任。也是芬兰奥卢大学电信实验室和无线通信中心的访问教授。研究领域包括位置感知的宽带传感器和ad hoc网络。无线信息网络靠前杂志的创始人和主编，该期刊于1994年创刊，是当代无线网络的少有专业杂志。Prashant Krishnamurthy，美国匹兹堡大学电信与网络研究生项目副教授。研究兴趣包括无线网络安全，无线数据网络，无线网络的定位。已撰写大量期刊论文。
王海，现为解放军理工大学通信工程学院教授，博士生导师。负责国家自然科学基金课题4项，国家863课题1项，参与国家863课题、国家重点基础研究发展计划(973计划)项目、国防973项目多项。2010年作为访问学者赴加拿大不列颠哥伦比亚大学电子与计算机工程系从事无线组网的研究。2011年12月回国，目前主要从事无线网络与应用、认知无线网络等相关方面的研究。获军队科技进步二等奖1项，三等奖6项。出版译著3部。作为靠前发明人申请国家发明专利10余项。发表论文50余篇。

第1章 概要
1.1 概要
1.2 信息网络的要素
1.2.1 应用、设备和网络的发展
1.2.2 信息网络基础结构和无线接入
1.2.3 无线接入与定位之间的关系
1.2.4 信息网络的标准化组织
1.2.5 无线组网标准发展的四个市场
1.2.6 无线数据应用的发展趋势
1.3 无线接入到PSTN的发展
1.3.1 无绳电话系统
1.3.2 蜂窝电话网络
1.4 无线接入到因特网的发展
1.4.1 局域无线数据网络
1.4.2 广域无线数据网络
1.5 无线定位技术的发展
1.5.1 基于TOA的无线定位
1.5.2 基于RSS的定位
1.6 本书的结构
1.6.1 第一部分： 空中接口设计的基本原则
1.6.2 第二部分： 网络基础设施设计的基本原则
1.6.3 第三部分： 无线局域接入
1.6.4 第四部分： 广域无线接入
1.6.5 第五部分： 无线定位
思考题
项目
第一部分 空中干扰设计
第2章 无线媒体特性
2.1 引言
2.1.1 多径传播的产生
2.1.2 多径传播的影响
2.1.3 无线通信应用的应用信道模型
2.2 大规模RSS 模型、路径损耗模型和阴影衰落模型
2.2.1 大规模RSS的一般特征
2.2.2 Friis 等式和自由空间的路径损耗模型
2.2.3 路径损耗梯度的经验确定法
2.2.4 阴影衰落和衰落余量
2.2.5 常用的路径损耗和阴影衰落模型
2.3 RSS波动模型和多普勒谱
2.3.1 Friis等式和几何射线追踪
2.3.2 小尺度衰落建模
2.3.3 多普勒谱
2.4 多路径特点的宽带模型
2.4.1 冲激响应和多径强度以及带宽
2.4.2 多径扩散和符号间串扰以及带宽
2.4.3 标准化组织的宽带信道模型
2.4.4 仿真信道行为
2.5 新兴信道模型
2.5.1 地理定位宽带信道模型
2.5.2 单输入多输出（SIMO）和多输入多输出（MIMO）信道模型
附录A2： 什么是分贝
思考题
习题
项目
第3章 无线网络物理层的可选方案
3.1 引言
3.2 物理层基础： 数据传输速率、带宽和功率
3.2.1 数据率和带宽
3.2.2 功率和差错率
3.2.3 可提高数据率的香农哈特利约束
3.3 多径无线信道的性能
3.3.1 平坦衰落的影响
3.3.2 基于多径的ISI影响
3.4 无线传输技术
3.4.1 功率高效的短距离基带传输
3.4.2 高效带宽的载波调制传输技术
3.5 抗多径技术
3.5.1 平坦衰落、天线分集和MIMO
3.5.2 跳频扩频传输
3.5.3 FH-CDMA和OFDM
3.5.4 直接序列扩频传输
3.5.5 DSCDMA和M进制正交编码
3.5.6 DSSS、FHSS和OFDM的比较
3.6 无线通信的编码技术
3.6.1 块编码
3.6.2 卷积码
3.6.3 Turbo码和其他的优选编码
3.6.4 空时编码
3.6.5 自动重传请求方案
3.6.6 块交织
3.6.7 扰码
3.6.8 语音编码
3.7 认知无线电和动态频谱接入
附录A3
思考题
习题
项目
第4章 媒体接入方法
4.1 简介
4.2 集中分配接入方法
4.2.1 频分多址
4.2.2 时分多址
4.2.3 码分多址（CDMA）
4.2.4 码分多址、时分多址和频分多址的比较
4.2.5 分配接入方法的性能
4.3 面向数据网络的分布式随机接入方法
4.3.1 数据服务随机接入方法
4.3.2 局域网接入方法
4.3.3 随机接入方法性能
4.4 话音和数据业务集成
4.4.1 集成服务的接入方法
4.4.2 面向话音网络的数据集成
4.4.3 面向数据网络的话音集成
思考题
习题
第二部分 网络基础设施设计原则
第5章 无线网络的部署
5.1 引言
5.2 无线网络架构
5.2.1 基于拓扑的无线网络的分类
5.2.2 基于覆盖范围的无线网络的分类
5.3 无线网络中的干扰
5.3.1 干扰范围
5.3.2 干扰概率
5.3.3 实验结果
5.4 无线局域网的部署
5.5 蜂窝拓扑结构、蜂窝基础和频率复用
5.5.1 蜂窝概念
5.5.2 蜂窝层次
5.5.3 蜂窝基础和频率复用
5.5.4 信干比计算
5.6 容量扩展技术
5.6.1 扩展容量的建设方案
5.6.2 信道分配技术和容量扩展
5.6.3 迁移到数字系统
5.7 CDMA系统的网络规划
5.7.1 CDMA网络规划中的问题
5.7.2 传统系统的迁移
5.8 毫微微蜂窝
思考题
习题
第6章 无线网络的运行
6.1 概要
6.1.1 蜂窝电话网络的运行
6.1.2 无线局域网的运行
6.1.3 无线个域网的运行
6.2 小区搜索与注册
6.3 移动性管理
6.3.1 位置管理
6.3.2 转交管理
6.3.3 移动IP与IMS
6.4 无线电资源与功率管理
6.4.1 调整链路质量
6.4.2 功率控制
6.4.3 无线网络中的功率节省机制
6.4.4 能量高效的设计
6.4.5 能量高效的软件方法
思考题
习题
项目： 阴影衰落与转交的仿真
第7章 无线网络安全
7.1 简介
7.1.1 一般的安全威胁
7.1.2 安全加密协议
7.2 无线局域网的安全
7.2.1 安全威胁
7.2.2 安全协议
7.3 无线个人网络安全
7.3.1 安全威胁
7.3.2 安全协议
7.4 广域无线网络安全
7.4.1 安全威胁
7.4.2 安全协议
7.5 其他问题
附录A7 加密和加密协议概述
加密原语
思考题
习题
项目
第三部分 无线本地接入
第8章 无线局域网
8.1 简介
8.1.1 早期经验
8.1.2 免授权频段的出现
8.1.3 产品、频段及标准
8.1.4 市场策略的转变
8.2 无线局域网及标准
8.2.1 WLAN标准与802.11标准的活动
8.2.2 以太网和IEEE 802.11
8.2.3 IEEE 802.11概述
8.3 IEEE 802.11 WLAN操作
8.3.1 拓扑与结构
8.3.2 IEEE 802.11 MAC层
8.3.3 物理层
8.3.4 基本结构WLAN的容量
8.3.5 IEEE 802.11的安全问题及实现
思考题
习题
项目
第9章 低功耗传感器网络
9.1 简介
9.2 蓝牙
9.2.1 整体结构
9.2.2 协议栈
9.2.3 物理层
9.2.4 MAC机制
9.2.5 帧格式
9.2.6 连接管理
9.2.7 安全性
9.3 IEEE 802.15.4和ZigBee
9.3.1 整体结构
9.3.2 协议栈及操作
9.3.3 物理层
9.3.4 MAC层
9.3.5 帧结构
9.3.6 ZigBee与蓝牙和WiFi的比较
9.4 IEEE 802.15.6体域网
9.4.1 什么是BAN
9.4.2 整体结构及应用
9.4.3 信道测量及建模
9.4.4 物理层和MAC层
思考题
习题
第10章 千兆无线技术
10.1 简介
10.1.1 3.1~10.6 GHz的超宽带(UWB)组网
10.1.2 60 GHz的千兆无线技术
10.2 3.1~10.6 GHz的UWB通信技术
10.2.1 脉冲无线电和跳时接入
10.2.2 直接序列UWB
10.2.3 多频带正交频分复用
10.2.4 UWB通信的信道模型
10.3 60 GHz的千兆无线技术
10.3.1 体系架构和应用场景
10.3.2 传输和媒体接入
10.3.3 60 GHz毫米波网络的信道模型
思考题
习题
第四部分 广域无线接入
第11章 TDMA蜂窝系统
11.1 简介
11.2 什么是TDMA蜂窝
11.2.1 传统业务和不足
11.2.2 蜂窝网络参考体系结构
11.3 支持移动环境的机制
11.3.1 注册
11.3.2 呼叫建立
11.3.3 切换
11.3.4 安全
11.4 通信协议
11.4.1 第一层： 物理层
11.4.2 第二层： 数据链路层
11.4.3 第三层： 网络层
11.5 蜂窝网络的信道模型
11.5.1 蜂窝网络路径损耗模型
11.5.2 蜂窝网络散射函数模型
11.6 TDMA蜂窝网络的传输技术
11.7 用于因特网接入的TDMA演进
11.7.1 体系结构和MAC层的改变
11.7.2 TDMA分组交换网络的数据率
思考题
习题
第12章 CDMA蜂窝系统
12.1 简介
12.2 为什么需要CDMA
12.3 基于CDMA的蜂窝系统
12.4 直接序列扩频
12.4.1 直接序列扩频的接收处理
12.4.2 使用正交序列实现信道分离
12.4.3 多径分集与PN序列
12.5 范例CDMA系统中的通信信道和协议
12.5.1 2G CDMA系统
12.5.2 3G UMTS系统
12.6 CDMA里的小区搜索、移动性和无线电资源管理
12.6.1 小区搜索
12.6.2 软切换
12.6.3 功率控制
12.7 高速分组接入
思考题
习题
第13章 OFDM和MIMO蜂窝系统
13.1 引言
13.2 为什么要用OFDM
13.2.1 多径色散下的鲁棒性
13.2.2 资源的灵活配置
13.2.3 OFDM的挑战
13.3 多输入多输出
13.3.1 分集
13.3.2 空间复用
13.3.3 波束赋形
13.4 WiMax
13.4.1 WiMAX的总体结构
13.4.2 WiMAX的MAC层
13.4.3 WiMAX的物理层
13.5 长期演进
13.5.1 结构和协议栈
13.5.2 LTE系统的下行链路
13.5.3 LTE系统的上行链路
13.5.4 LTE系统操作问题
13.5.5 杂项
13.6 LTE Advanced
思考题
习题
项目
第五部分 无 线 定 位
第14章 地理定位系统
14.1 引言
14.2 无线定位是什么
14.2.1 无线紧急服务
14.2.2 地理定位系统的性能指标
14.3 射频位置检测和定位方法
14.3.1 通用结构
14.3.2 定位算法
14.3.3 蜂窝电话系统的定位标准
14.4 蜂窝系统的定位服务架构
14.4.1 蜂窝网络架构
14.4.2 定位服务体系结构
14.4.3 定位服务的空中（接入网络）通信
14.4.4 在固定基础设备（核心网络）提供定位服务的信令
14.4.5 移动定位协议（MLP）
14.5 ad hoc和传感网络定位
思考题
习题
课题
第15章 射频定位基础
15.1 介绍
15.2 射频传感器表征模型
15.2.1 RSS传感器表征模型
15.2.2 到达时间传感器表征模型
15.2.3 DOA表征模型
15.3 距离测量的性能界
15.3.1 估计理论和CRLB基本原理
15.3.2 基于RSS定位
15.3.3 基于TOA的定位系统
15.3.4 基于DOA的定位系统
15.4 无线定位算法
15.4.1 测距和定位间的关系
15.4.2 基于RSS模式识别算法
15.4.3 基于TOA的最小二乘法
思考题
习题
第16章 无线定位实践
16.1 引言
16.2 无线定位技术的出现
16.2.1 Wi-Fi定位的发展
16.2.2 Wi-Fi定位： TOA和RSS
16.2.3 基于RSS的Wi-Fi定位是怎样工作的
16.3 Wi-Fi定位系统的对比
16.3.1 RTLS： RFID应用的Wi-Fi定位
16.3.2 WPS: 软件GPS
16.4 实际的TOA测量
16.4.1 使用窄带载波相位测量TOA
16.4.2 宽带TOA测量和超分辨率算法
16.4.3 UWB TOA测量
16.5 没有DP情况下的定位
16.5.1 没有DP时的测距误差
16.5.2 带宽的影响
16.5.3 利用多径分集定位
16.5.4 使用空间分集的协同定位
16.6 人体内部定位的挑战
16.6.1 在人体内部基于RSS定位的性能界限
16.6.2 在人体内基于TOA射频定位的挑战
16.6.3 人体内传播的宽带射频建模
思考题
习题
项目
参考文献