译  者  序
21世纪无线通信和互联网技术的飞速发展让人们亲身感受到了无线通信及其融合技术给人类带来的巨大变革和震撼。无线通信技术几乎渗透到人们生活的各个领域， 已成为全球化、 信息化时代的核心热门技术。
印度奇特卡拉工程与技术学院（Chitkara Institute of Engineering and Technology）电子与通信工程系T L Singal教授结合自己的教学实际与工程技术实践所著的《无线通信》是一本集无线通信基本理论与技术实践于一体的优秀教材， 内容涵盖无线与移动通信、 蜂窝系统结构与相关技术、 蜂窝通信系统与网络， 以及新兴无线网络技术等领域的主要问题。全书共包括14章。第1章为无线通信发展历史概述， 第2章和第3章为移动通信工程基本理论介绍， 第4章至第7章系统介绍频率复用、 同信道干扰、 天线系统设计、 小区扇区化、 频率管理与信道分配技术等蜂窝通信基本原理， 第8章阐述多信道接入技术， 第9章介绍蜂窝系统的结构与运行，第10章至第13章分别阐释第一代、 第二代和第三代蜂窝技术， 第14章深入分析WLAN、 移动Ad-hoc网络、 RFID技术、 无线传感器网络以及移动IP和TCP。书中基本理论讲解详细， 系统设计与技术实现阐释清楚， 适合作为信息通信领域本科生、 研究生教科书， 也可作为该领域工程技术人员的参考书。
本书前言、 第1章和第2章由李锵、 张瑞峰负责翻译， 第3章至第5章由宋晓炜、 杨蕾负责翻译， 第6章至第8章由于洁潇负责翻译， 第9章和第10章由宫霄霖负责翻译， 第11章和第12章由白煜负责翻译， 第13章和第14章由陈雷负责翻译， 全书由李锵负责审校。参与本书翻译和校对工作的还有关欣、  杨爱萍、 马杰、 赵全明、 詹敏晶、 周煜、 杜衡、 王哲、 王旭、 孙萍、 张琦珺、 郭龙伟、 孟凡奥、 王蒙蒙、 童云飞、 刘一达、 曹玉鑫、 师冬丽等。 该书的翻译出版是集体智慧的结晶， 渗透着众人的汗水。在此对参与本书翻译的全体教师和学生以及电子工业出版社的责任编辑表示诚挚的感谢！
由于译审者水平有限， 加之时间仓促， 译文中难免有不妥乃至错误之处， 敬请读者不吝指正。 
作 者 简 介
T L Singal现任位于印度旁遮普邦（Punjab）拉杰布拉（Rajpura）的奇特卡拉工程与技术学院（Chitkara Institute of Engineering and Technology）电子与通信工程系教授。他本科毕业于古鲁格舍德拉（Kurukshetra）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）电子与通信工程专业， 研究生毕业于贾朗达尔（Jalandhar）旁遮普工业大学（Punjab Technical University）电子与通信工程专业。他已经在印度和美国的知名电信组织从事无线通信与蜂窝通信方面的工作近20年， 并在海得拉巴（Hyderabad）的HAL公司、 昌迪加尔（Chandigarh）的PSIDC公司等知名企业完成了各类VHF/UHF无线通信项目。在1990年至1992年期间， 他还在公务访问德国时传授了多址接入无线通信系统（Multi-Access Wireless Communication Systems）的有关实践技术。在2000—2002年与美国得克萨斯州（Texas）达拉斯（Dallas）伟创力国际有限公司（Flextronics International Inc.）合作期间， 他担任公司高级网络顾问（Senior Network Consultant）， 为诺基亚公司（Nokia）、 美国电话电报公司（AT＆T）、 北电网络公司（Nortel）、 辛格勒无线公司（Cingular Wireless）、 美国声流公司（VoiceStream USA）等各类客户提供GSM与CDMA蜂窝网络领域的最优解决方案。自2003年起， 他就一直在位于印度贾朗达尔（Jalandhar）的旁遮普工业大学（Punjab Technical University）工学院担任电子与通信工程专业高级教职（Senior Faculty of Electronics and Communication Engineering）， 主攻蜂窝与移动通信。
T L Singal的研究兴趣包括数字通信系统的建模与性能分析、 未来数字蜂窝网络的无缝移动性， 以及无线技术与互联网技术的收敛性。他召集过许多关于无线网络的国际和国内会议， 并编辑出版了会议论文集。此外， 他还多次在国际和国内会议上宣讲技术研究论文。
前    言
20世纪的第一个10年是一个全新的无线世纪！简而言之， 蜂窝无线电话、 无线局域网和最近的无线因特网等无线通信技术的迅速发展正在将整个世界的无线通信推向一个更加完整更加健全的水平。无论在都市拥挤的中心区域， 或者现代工业化经济区域， 还是在巨大的乡村田园， 无线语音或无线数据通信已经成为各行各业的人们当前的需求。在世界各地的许多市镇和城市， 每天都在安装和调试无线通信系统和网络。无论当地居民还是访客都可以做到在任何地点使用手持无线终端设备和笔记本电脑与世界其他地方保持联系。
越来越多的高频段（1 GHz及以上）射频频谱资源可用于移动通信， 文明社会中的移动性意识逐步深入， 无线设备与产品采用全球化标准， 应用信息技术的商业模式不断扩展以及更多的诸如此类的因素， 正在引领无线通信系统巨大的增长速度。移动新应用以及数据传输新技术的出现迟早会将多媒体移动普适计算成为现实。
本书目标
20多年以来， 我一直在顶尖电信公司从事全双工VHF/UHF无线通信系统以及模拟/数字蜂窝移动通信系统的设计、 开发、 测试、 系统集成和调试工作。为了实现在理论课堂上向工程爱好者传递我在无线和蜂窝通信领域工作期间积累的实践知识和行业经验的目标（理想）， 我于大约7年前开始了自己的学术生涯。在蜂窝移动通信和无线通信系统与网络课堂上同电子与通信工程专业的学生进行交流互动后， 深深地感觉到需要一本综合性的教科书， 该书应在介绍移动通信基本原理以及蜂窝通信系统设计基本概念之后， 就转向对蜂窝系统和新兴无线网络技术的全面剖析， 以期学生彻底理解。基于我在电信行业工作期间积累的各类无线与蜂窝通信系统的设计、 开发和系统集成方面的丰富经验， 激发我编写一本简明但全面的， 并且易于理解的无线通信教科书， 以此满足电子与通信工程爱好者的需要， 书中包括我的教学笔记和教学过程中学生提问的答案。
关于本书
《无线通信》是一本综合教科书， 内容涵盖无线与移动通信、 蜂窝系统结构与相关技术、 蜂窝通信系统与网络， 以及新兴无线网络技术等领域的主要问题。在工科大学和研究机构中， 电子与通信工程专业本科生以及研究生的无线通信课程和相关学科课程确定的绝大多数内容都包含在本书中。目前在市场上没有单本书能够有效地满足所有这些课程的教学要求。本书也综述了蜂窝无线通信技术发展的最新趋势， 使得读者能够在将来修订相关课程的内容。大体上讲， 本书以一种模块化的方式组织各章及各节的内容， 为课程内容的设计提供了足够的灵活性。
本书集易读性和逻辑性于一身， 并且采用循序渐进的方法使读者能够清晰地理解新概念和复杂概念。全书重点放在无线技术基本理论和标准无线系统/网络两个方面， 同时， 本书也为理解诸如ITU、 IEEE以及其他类似组织制定的特定无线标准提供了全面指导。本书在教学方面的主要特点体现在各章小结、 重要公式、 关键术语、 自我测试、 综合问题、 分析问题以及各章参考文献等诸多方面， 这些都将帮助考生备考GATE、 TES、 PhD入学考试等各类竞争性考试， 并从中脱颖而出。本书也可作为参加电信与蜂窝网络领域技术面试的参考指南。
此外， 对蜂窝网络和无线局域网的合理剖析也会鼓励学生从事研究活动。本书提供了关于无线通信系统规划与设计的良好背景知识， 因此， 本书可以作为参考教科书， 也适合于无线与蜂窝通信领域从业的专业人士自学使用。
目标读者
本书主要是作为无线通信领域本科生和研究生的教科书， 读者应具备电子与通信工程方面的背景知识， 并且要熟悉信号与系统理论、 电磁场理论、 模拟与数字通信以及天线与电波传播理论。这些课程在大多数电子与通信工程专业的本科生阶段都会有所涉及， 课程内容对于学习无线/移动通信、 蜂窝移动通信、 无线通信系统与网络以及先进通信系统都是非常有用的。
本书的内容可以分为两门课来讲授。第一门课涵盖第1章至第8章， 主要介绍无线/移动通信的基本原理以及蜂窝系统的概念和设计。第二门课涵盖其余的章节， 内容包括基本蜂窝通信系统、 无线通信系统以及新兴蜂窝与无线网络技术。由于各章对于所讨论的主题都是相当全面的， 并且相对独立， 因此读者可以仅选取自己感兴趣的章节进行阅读， 也可以根据规定的教学大纲选择相应的章节阅读。
不同目标课程的总体规划
整本书是以章节和主题的模块化结构组织编写的， 可以对本科生和研究生工程教育阶段开设的基于无线通信的不同课程进行系统性规划。如下不同课程的章节映射图为必读主题提供了相应的指南， 也可以结合教学要求从其他章节中选读相关主题涉及的内容。
课程→章节↓无线/移动通信蜂窝移动通信无线通信系统与网络先进通信系统1√√√√2√√×√3√√××4×√×√5√√××6×√×√7√√××8√√√√9×√√√10××√×11~14××√√
显著特征
本书给出了无线通信基本理论的详细描述， 也为蜂窝通信系统的规划与设计提供了很好的背景知识， 同时阐述了对无线网络技术的深刻理解。
本书的主要特征如下： 
● 用简单易懂的语言介绍无线通信基本原理。
● 蜂窝通信与天线系统设计考量的全覆盖。
● 包括GSM、 GPRS、 CDMA在内的数字蜂窝技术的详细描述。
● 对诸如Wi-Max、 Wi-Media UWB以及RFID等发展新趋势的简要综述。
● 包括对IEEE 802.11x、 IEEE 802.16x、 WMAN、 MANET、 WSN等新兴无线技术的讨论。
● 包括已解决问题、 实践问题、 目标型问题和简答型问题在内的丰富教育资源库。
● 在本书末尾所给出的模拟测试题及其答案将有助于学生理解试卷的组成结构。
本书的组织结构
本书中各章节和内容的顺序可以根据本科生和研究不同层次的课程进行调整。全书由14章组成。第1章概述了无线通信的演进历史， 几代无线网络以及无线数据通信的广泛应用。第2章和第3章介绍移动通信工程的基本理论， 包括不同工作运行环境下的各种传播路径损耗模型， 以及对移动终端接收到信号强度的影响。第4章至第7章主要讲解蜂窝通信的基本原理， 例如频率复用、 同信道干扰、 天线系统设计考量， 这些设计考量包括小区扇区化、 频率管理与信道分配技术， 以及对蜂窝系统设计折中的全面分析。第8章讨论多信道接入技术， 以及分组无线电和基于载波侦听的多址接入协议。第9章介绍基本蜂窝系统的结构与运行， 此外还包括评估和比较不同蜂窝系统的性能评判标准。第10章至第12章阐释第一代蜂窝系统和以GSM、 CDMA为代表的第二代蜂窝系统不同的设计和评估方法。第13章基于UMTS和CDMA2000对第三代蜂窝技术进行概述。
第14章深入分析了诸如IEEE 802.11 WLAN、 HIPERLAN、 IEEE 802.15 WPAN、 IEEE 802.16 WLAN、 移动Ad-hoc网络（MANET）、 RFID技术以及无线传感器网络（WSN）等新兴无线网络技术， 同时简要综述了移动IP和TCP， 以及对无线网络的安全性要求。
网页补充
在互联网上提供了本书大量的补充资源， 并随时进行更新以支持本书的使用， 这些资源可从如下网站获取： http://www.mhhe.com/signal/wc。该网站包括的内容如下所述。 
为教师提供的资源
● 教师习题解答手册： 该习题解答手册（受密码保护）包括各章最后给出的分析问题的解题要点和答案。教师可通过分配给其本人的密码进行访问。该手册将帮助教师准备习题辅导课和布置作业有关本书教学辅助资源的获取方法， 请参阅目录后所附的“教学辅助资源说明”——编者注。。
● 幻灯片课件： 本书每一章都有一套完整的幻灯片课件供教师使用。这些幻灯片可作为教学辅助材料用于课堂演示， 可在内部网上提供给学生供其复习各章内容使用， 也可以打印出来在课堂上分发给学生。教师也可以将自己的讲义加入到该幻灯片课件中， 进一步详细阐述相关的主题。
为学生提供的资源 
● 交互式测试与附加问题： 在网站上提供交互式测试与附加问题供学生学习时参考。
致谢
在我刚开始写这本书的初稿时， 既不知道这样一件工作会涉及多大的工作量， 也不知道会有多少人以不同的身份发挥作用。在开始的时候， 我要对塔塔麦格劳希尔教育集团（Tata McGraw Hill Education）为我提供出版本书的机会表示衷心的感谢， 并且感谢负责本书出版的所有工作人员。下面首先感谢Aman Taneja， 感谢他对我撰写本书初稿之意愿的欣赏， 并且将我推荐给承担该项目的塔塔麦格劳希尔教育团队。我还要诚挚地感谢Suman Sen和Manish Choudhary， 是他们不断地鼓励我将评阅人的反馈和评论包括在书稿中。同时， 也要感谢Vibha Mahajan、 P L Pandita、 Sohini Mukherjee、 Rachna Sehgal以及塔塔麦格劳希尔教育集团的其他成员， 正是他们在文字编辑和出版阶段的出色配合才使本书得以顺利问世。
这本书的出版也圆了我心爱的父母的梦想， 他们一直希望我成为有志向的青年工程师学生的良师益友， 我做到了！他们的祝福与上帝的祝福同在。感谢我的妻子Pinki， 我的女儿Ritu和我的儿子Pankaj， 感谢他们对我的鼓励、 耐心和一如既往的支持。值得一提的是， 虽然儿子Pankaj忙于工程学习， 但是他却发挥其计算机专长为本书的出版做了有用的贡献。最后， 我要衷心地感谢每一章的评阅人提出了非常有用建议和评价， 下面列出他们的姓名。
Rajender Kumar    （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）， 古鲁格舍德拉（Kurukshetra）， Haryana邦
Krishan Kumar       （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology），Hamirpur， Himachal Pradesh邦
Sanjeev Jain       （印度）政府工程学院（Government Engineering College）， Bikaner， Rajasthan邦
P K Bansal      马洛乌特工程学院（Malout College of Engineering）， Malout， Punjab邦
Poonam Singh       （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）， Rourkela， Orissa邦
Amit Prakash          （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）， Jamshedpur Jharkhand邦
Pinaki Mukherjee    工程与管理学院（Institute of Engineering and Management）， Kolkata， West Bengal邦
Bikash Dey       印度理工学院（IIT， Indian Institute of Technology）， Bombay， Mumbai
Nila Desai      萨达尔?瓦拉巴伊?帕特尔（印度）国家技术学院（SVNIT， Sardar VallabhBhai Patel National Institute of Technology）， Surat， Gujarat邦
Sanjeev Gupta      安巴尼信息和通信技术学院（DAIICT， Dhirubhai Ambani Institute of Information and Communication Technology）， Gandhinagar， Gujarat邦
G Thavasi Raja      （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）， Tiruchirapalli， Tamil Nadu邦
R Suresh Kumar      爱丽达（Amrita Vishwavidyalayam）， Kollam， Kerala邦
Susan R J S       工程学院（College of Engineering）， Trivandrum， Kerala邦
S Ramakrishman      玛哈林甘工程学院（Dr Mahalingam College of Engineering）， Pollachi， Tamil Nadu邦
R Vinod Kumar      索纳技术学院（Sona College of Technology）， Salem， Tamil Nadu邦
N S V Shet      （印度）国家技术学院（NIT， National Institute of Technology）， （Surathkal）， Karnataka邦
M V Raghavendra     圣玛丽工程学院（St Marys College of Engineering）， Nalgonda， Andhra Pradesh邦
Suraiya Tarannum       AMC工程学院（AMC Engineering College）， Bangalore， Karnataka邦
A Sesha Rao      信息技术学院（Vignan Institute of Information Technology）， Vishakhapatnam， Andhra Pradesh邦
评阅人书评
下面给出评阅人对本书打字稿的一些评论（这些评论给了我极大的动力和鼓励）。
“这是关于无线通信的非常好的书， 内容涉及无线网络的基本原理， 乃至3G和4G无线网络的演进。书中详细介绍了所有2G、 3G和4G无线网络的基础——传播模型。本书包含的各章小结、 重要公式、 关键术语、 带答案简答题、 自我测试、 综合问题、 分析问题以及参考文献等都非常精彩。该书对于本科生和研究生都会有所帮助”。
“作者对本书包含的14章的内容做了相当好的阐释。本书最具吸引力的特点在于其倾向于突出围绕重要问题的直观知识和深刻理解。相信该书是学生彻底理解无线通信的绝佳资源”。
“作者尽可能地简化书中主题讲解， 很难想象以如此简单和有趣的方式来编写这样一本内容复杂的教科书。这种方式可以帮助学生理解和实现本书的主题”。
“本书初稿对传播模型和天线设计考量给予了应有的重视”。
反馈
我期待每位读者都会发现本书丰富的内容和教学特征。当然， 读者也将感受到本书对每一个新主题简单但全面、 细致的讨论方法。我已经尽我最大的努力使这本书成为一本完整讲述无线通信的教科书， 但是本书还有进一步提高的空间， 相信通过大家的共同努力会使之更上一层楼。非常欢迎读者朋友将你们宝贵的建议、 反馈， 或者任何其他评论发到我的邮箱： tarsemsingal@gmail.com。我非常肯定这些建议将会在下一次编辑的时候改进这本书的内容。
T L Singal
出版者寄语
您有反馈发给我们吗？期待收到读者对进一步改进本书的意见和建议。请发送到tmh.ecefeedback@gmail.com， 并在邮件主题栏中注明书名和作者名。
重要符号列表
γ     路径损耗指数或者距离-功率梯度
λc      传输波长
ρ      由本地衰减包络的均方根幅度值归一化的特定电平值
T        平均衰落持续时间
′I       传输延迟， 传输时延
ht       发射机天线高度
hr       接收机天线高度
fc       传输频率
φ      仰角， 倾斜角
θ      入射角
LpO        奥村(Okumura)传播路径损耗
Lpf       自由空间传播路径损耗
Lpm        移动传播路径损耗
LpH      传播路径损耗中值
αm       相对于自由空间的中值衰减
αt      有效的基站天线高度增益因子
αr      有效的移动接收机天线高度增益因子
αc      修正因子增益
Tx       发射机
Rx       接收机
LPL      总的分区损耗
LpLog       对数距离路径损耗
Pr       接收功率
Pt       发射功率
Gr       接收机天线增益
Gt       发射机天线增益
df      近场距离
fd       多普勒频率
Vm       移动台速度
Bc      相干带宽
d      时延扩展， 延迟扩展
K    区群大小， 区群尺寸
q    频率复用率
D    同信道小区之间的距离
R    小区半径
r    基站发射机与移动接收机之间的距离
Aeff        接收机天线的有效面积
C/I      载波与干扰之比
fm       调制频率
ma      调幅指数
mf      调频指数
Δf       调频信号的峰值频率偏移
kf       频率偏移常数
Am      调制信号的峰值
Bt       总的频谱分配
Bg       防护频带， 保护频带
Bc       信道带宽
λ    数据分组到达率
Aav      业务量平均密度
H    保持时间
Nt       信道总数
Nd       每个区群中的数据信道数目
Acell      小区覆盖的地理区域面积
η1       总的频谱效率， 单位为信道/ MHz/km2
η2       频谱效率， 单位为厄兰/ MHz/km2
Nu       子频段总数
J    无线电容量
Gp       处理增益
Rb      比特率 
M    移动用户的数量
Eb       单位比特能量
N0       噪声功率谱密度
σ    小区间干扰
Q    每个时间周期T内的码片数量
GA      扇区化增益因子
Gv      语音活动干扰降低因子
Y    干扰改进因子
α       功率控制精确度因子
v    语音活动因子