本書以2G、3G、4G與5G移動通信系統(tǒng)為背景，總結(jié)移動通信中共同的客觀規(guī)律、基本理論和核心技術(shù)。從移動通信技術(shù)的3項主要技術(shù)指標——有效性(數(shù)量)、可靠性(質(zhì)量)和安全性出發(fā)，從物理層和網(wǎng)絡(luò)層兩個層次，全面系統(tǒng)介紹移動通信原理。本書分為上、下兩冊，上冊重點介紹傳輸技術(shù)，包括兩個方面：基本物理層技術(shù)(第2～7章)，介紹較成熟的物理層技術(shù)，包括無線傳播與移動信道、雙工與多址技術(shù)、信源編碼與數(shù)據(jù)壓縮、信道編碼、調(diào)制理論、分集與均衡；高級物理層技術(shù)(第8～12章)，闡述高速寬帶移動通信中的物理層關(guān)鍵技術(shù)，包括多用戶檢測技術(shù)、多載波傳輸技術(shù)、MIMO空時處理技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)及移動通信中的智能信號處理技術(shù)。下冊重點介紹移動通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)，也分為兩個方面：移動通信系統(tǒng)(第13~15章)，包括移動通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)概述、3G與TDD移動通信系統(tǒng)、4G與5G移動通信系統(tǒng)；移動通信網(wǎng)絡(luò)(第16~20章)，包括移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與組成、新型無線通信網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)運行、移動信息安全、移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計與優(yōu)化。本書每章后面都附有習題，供讀者練習和自我檢查。 本書可作為高等學校信息、通信及相關(guān)領(lǐng)域碩士研究生的教材，也可作為本科生的教材(書中定性分析內(nèi)容)，還可以作為博士研究生的參考教材(書中定量分析內(nèi)容和新技術(shù)內(nèi)容)，同時可供從事移動通信研究、開發(fā)和維護的專業(yè)技術(shù)人員參考。
牛凱，北京郵電大學人工智能學院教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向為極化碼、5G/6G移動通信、智能信號處理，先后主持多項國家自然科學基金重點與面上項目、國家重點研發(fā)項目、863項目、重大專項項目，所提極化碼高性能編譯碼算法成為5G標準主流方案，榮獲第二屆中國科技產(chǎn)業(yè)化促進會科學技術(shù)獎——卓越貢獻獎。
第1章 緒論
1.1 移動通信的主要特點
1.2 1G~3G移動通信的發(fā)展
1.3 4G~5G移動通信的發(fā)展
1.4 6G移動通信展望
1.5 關(guān)于本書的內(nèi)容與安排
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參考文獻
第2章 無線傳播與移動信道
2.1 移動信道的特點
2.1.1 移動信道的3個主要特點
2.1.2 移動通信中電磁波傳播行為
2.1.3 移動信道的衰落特征
2.2 路徑損耗與陰影衰落
2.2.1 無線衰落初步定量分析
2.2.2 典型路徑損耗模型
2.2.3 陰影衰落
2.3 小尺度衰落
2.3.1 小尺度衰落信道特征
2.3.2 小尺度衰落統(tǒng)計分析
2.3.3 小尺度衰落的概率分布
2.3.4 移動信道典型小尺度衰落
2.3.5 移動通信中的主要噪聲與干擾
2.4 無線信道模型
2.4.1 均勻分布隨機數(shù)
2.4.2 AWGN信道
2.4.3 單徑衰落信道
2.4.4 多徑衰落信道
2.4.5 MIMO信道
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參考文獻
習題
第3章 雙工與多址技術(shù)
3.1 雙工與多址技術(shù)的基本概念
3.1.1 工作方式
3.1.2 基本原理
3.1.3 雙工方式示例
3.1.4 多址接入示例
3.1.5 理論極限
3.2 FDD原理
3.2.1 技術(shù)特點
3.2.2 功能單元
3.2.3 系統(tǒng)技術(shù)指標
3.2.4 FDD技術(shù)優(yōu)缺點
3.3 TDD原理
3.3.1 技術(shù)特點
3.3.2 信道互易
3.3.3 信道非對稱
3.3.4 同步發(fā)送
3.3.5 系統(tǒng)干擾
3.4 面向5G的全雙工方式
3.4.1 帶內(nèi)全雙工(IBFD)基本原理
3.4.2 空域干擾抑制
3.4.3 模擬域干擾消除
3.4.4 數(shù)字域干擾消除
3.4.5 技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
3.5 移動通信中的典型多址接入方式
3.5.1 FDMA
3.5.2 TDMA
3.5.3 CDMA
3.5.4 OFDMA
3.6 CDMA中的地址碼
3.6.1 地址碼分類與設(shè)計要求
3.6.2 信道地址碼
3.6.3 用戶地址碼
3.6.4 基站地址碼
3.7 偽隨機序列地址碼設(shè)計的理論基礎(chǔ)
3.7.1 偽隨機序列的主要性質(zhì)
3.7.2 擴頻序列的相關(guān)特性
3.7.3 ZCZ序列與LCZ序列
3.8 面向5G的非正交多址接入(NOMA)技術(shù)
3.8.1 NOMA技術(shù)的分類
3.8.2 功率域非正交多址技術(shù)
3.8.3 編碼域非正交多址技術(shù)
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參考文獻
習題
第4章 信源編碼與數(shù)據(jù)壓縮
4.1 語音壓縮編碼
4.1.1 引言
4.1.2 數(shù)字通信中的語音壓縮編碼
4.2 移動通信中的語音壓縮編碼
4.2.1 GSM系統(tǒng)的RPE-LTP聲碼器
4.2.2 IS-96系統(tǒng)的QCELP聲碼器
4.2.3 CDMA2000系統(tǒng)的EVRC聲碼器
4.2.4 WCDMA系統(tǒng)的AMR聲碼器
4.3 圖像壓縮編碼
4.3.1 圖像壓縮編碼標準簡介
4.3.2 靜止圖像壓縮標準JPEG
4.3.3 準活動圖像視頻壓縮標準H.26X
4.3.4 活動圖像視頻壓縮標準MPEG
4.3.5 第二代視頻壓縮編碼標準
4.4 我國音視頻標準
4.4.1 DRA數(shù)字音頻標準
4.4.2 AVS數(shù)字視頻標準
4.5 壓縮感知
4.5.1 稀疏信號表示
4.5.2 信號重建算法
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參考文獻
習題
第5章 信道編碼
5.1 信道編碼的基本概念
5.1.1 信道編碼的定義
5.1.2 信道編碼的分類
5.1.3 幾種典型的信道編碼
5.1.4 漢明距離與糾檢錯基本不等式
5.2 線性碼
5.2.1 線性分組碼
5.2.2 循環(huán)碼
5.2.3 檢錯碼
5.3 卷積碼
5.3.1 基本概念
5.3.2 卷積碼的描述方法
5.3.3 Viterbi譯碼
5.3.4 卷積碼的速率適配
5.3.5 卷積碼差錯性能
5.4 級聯(lián)碼
5.4.1 基本概念
5.4.2 級聯(lián)碼的標準與性能
5.5 交織編碼
5.5.1 交織編碼的基本原理
5.5.2 分組(塊)交織器的基本性質(zhì)
5.6 Turbo碼
5.6.1 Turbo碼的編碼原理
5.6.2 Turbo碼的譯碼器結(jié)構(gòu)
5.6.3 最大后驗概率(MAP)譯碼算法
5.6.4 軟輸出Viterbi(SOVA)譯碼算法
5.6.5 外信息變換(EXIT)分析工具
5.6.6 Turbo碼差錯性能
5.7 LDPC碼
5.7.1 基本概念
5.7.2 置信傳播(BP)譯碼算法
5.7.3 密度進化與高斯近似算法
5.7.4 LDPC碼差錯性能
5.7.5 LDPC碼構(gòu)造
5.8 極化碼
5.8.1 信道極化
5.8.2 極化編碼
5.8.3 極化碼構(gòu)造
5.8.4 基本譯碼算法
5.8.5 增強譯碼算法
5.8.6 極化碼差錯性能
5.9 因子圖與信息處理
5.9.1 因子圖
5.9.2 和積算法
5.9.3 Turbo信息處理
5.9.4 Polar信息處理
5.10 ARQ與HARQ簡介
5.10.1 ARQ的分類
5.10.2 HARQ基本原理
5.11 GSM系統(tǒng)的信道編碼
5.11.1 GSM的信道編碼方案
5.11.2 全速率話音業(yè)務(wù)信道（TCH/FS）的信道編碼
5.12 IS-95系統(tǒng)中的信道編碼
5.12.1 檢錯CRC
5.12.2 前向糾錯碼(FEC)
5.12.3 交織編碼
5.13 CDMA2000系統(tǒng)的信道編碼
5.13.1 檢錯CRC
5.13.2 前向糾錯碼(FEC)
5.13.3 交織編碼
5.14 WCDMA系統(tǒng)的信道編碼
5.14.1 信道編碼/復(fù)用流程
5.14.2 WCDMA中的信道檢錯、糾錯編碼
5.14.3 WCDMA中不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的編碼/復(fù)用過程
5.15 LTE系統(tǒng)的信道編碼
5.15.1 信道編碼類型
5.15.2 信道編碼/復(fù)用流程
5.15.3 前向糾錯碼(FEC)
5.16 5G NR系統(tǒng)的信道編碼
5.16.1 5G信道編碼標準化
5.16.2 信道編碼類型
5.16.3 控制信道編碼
5.16.4 業(yè)務(wù)信道編碼
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參考文獻
習題
第6章 調(diào)制理論
6.1 移動通信系統(tǒng)的物理模型
6.1.1 理想加性白色高斯(AWGN)信道C1
6.1.2 慢衰落信道C2
6.1.3 快衰落信道C3、C4、C5與C6
6.1.4 傳輸可靠性與抗衰落、抗干擾性能
6.2 調(diào)制/解調(diào)的基本功能與要求
6.2.1 調(diào)制/解調(diào)的基本功能
6.2.2 數(shù)字式調(diào)制/解調(diào)的分類
6.2.3 基本調(diào)制方法原理及性能簡要分析
6.3 MSK/GMSK調(diào)制
6.3.1 為什么采用GMSK調(diào)制
6.3.2 MSK信號形式
6.3.3 MSK調(diào)制器結(jié)構(gòu)
6.3.4 MSK信號的特點
6.3.5 MSK解調(diào)器結(jié)構(gòu)
6.3.6 MSK與GMSK信號的功率譜密度
6.3.7 MSK與GMSK的誤比特率公式
6.3.8 GMSK調(diào)制的小結(jié)
6.4 π/4DQPSK調(diào)制
6.4.1 π/4DQPSK差分檢測
6.4.2 π/4DQPSK Viterbi檢測
6.5 3π/88PSK調(diào)制
6.5.1 8PSK調(diào)制
6.5.2 3π/88PSK調(diào)制
6.6 用于CDMA的調(diào)制方式
6.6.1 直擴系統(tǒng)(DS-SS)中BPSK調(diào)制
6.6.2 直擴系統(tǒng)（DS-SS）中QPSK調(diào)制
6.6.3 直擴系統(tǒng)（DS-SS）中CQPSK調(diào)制
6.6.4 控制峰平比——OQPSK與CQPSK調(diào)制
6.7 MQAM調(diào)制
6.7.1 信號模型
6.7.2 差錯性能
6.8 編碼調(diào)制的潛在能力與最大增益
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參考文獻
習題
第7章 分集與均衡
7.1 分集技術(shù)的基本原理
7.1.1 基本概念與分類
7.1.2 典型的分集與合并技術(shù)
7.1.3 發(fā)送分集技術(shù)
7.2 Rake接收與多徑分集
7.2.1 Rake接收的基本原理
7.2.2 IS-95中Rake接收機的工程實現(xiàn)
7.2.3 WCDMA中Rake接收機原理
7.3 均衡技術(shù)
7.3.1 時域均衡器的分類
7.3.2 橫向濾波器
7.3.3 均衡器的算法
7.3.4 判決反饋均衡器（DFE）
7.3.5 Tomlinson-Harashima預(yù)編碼(THP)
7.3.6 頻域均衡
7.4 增強技術(shù)與應(yīng)用
7.4.1 GSM/EDGE增強接收技術(shù)
7.4.2 WCDMA增強接收技術(shù)
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參考文獻
習題
第8章 多用戶檢測技術(shù)
8.1 多用戶檢測的基本原理
8.2 最優(yōu)多用戶檢測技術(shù)
8.2.1 同步最優(yōu)多用戶檢測
8.2.2 異步最優(yōu)多用戶檢測
8.3 線性多用戶檢測技術(shù)
8.3.1 解相關(guān)檢測器
8.3.2 MMSE檢測器
8.3.3 多項式展開(PE)檢測器
8.3.4 基于訓練序列的自適應(yīng)多用戶檢測器
8.3.5 盲自適應(yīng)多用戶檢測器
8.4 干擾抵消檢測器
8.4.1 串行干擾抵消(SIC)檢測器
8.4.2 并行干擾抵消(PIC)檢測器
8.4.3 迫零判決反饋(ZF-DF)檢測器
8.5 NOMA系統(tǒng)的多用戶檢測
8.5.1 干擾抵消多用戶檢測
8.5.2 消息傳遞多用戶檢測
8.5.3 譯碼輔助多用戶檢測
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參考文獻
習題
第9章 多載波傳輸技術(shù)
9.1 OFDM基本原理
9.1.1 OFDM信號的生成
9.1.2 保護時間和循環(huán)前綴
9.1.3 加窗技術(shù)
9.1.4 OFDM系統(tǒng)設(shè)計
9.2 OFDM中的信道估計
9.2.1 信道估計模型
9.2.2 導(dǎo)頻圖樣
9.2.3 數(shù)據(jù)輔助算法
9.2.4 判決指導(dǎo)算法
9.2.5 MIMO-OFDM信道估計
9.3 OFDM中的同步技術(shù)
9.3.1 頻域同步誤差的影響
9.3.2 時域同步誤差的影響
9.3.3 OFDM同步算法分類
9.3.4 常用OFDM同步算法
9.4 峰平比(PAPR)抑制
9.4.1 概述
9.4.2 PAPR抑制算法
9.4.3 算法性能比較
9.5 非正交多載波傳輸
9.5.1 FBMC
9.5.2 UFMC
9.5.3 GFDM
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參考文獻
習題
第10章 MIMO空時處理技術(shù)
10.1 多天線信息論簡介
10.1.1 MIMO系統(tǒng)信號模型
10.1.2 MIMO系統(tǒng)的信道容量推導(dǎo)
10.1.3 隨機信道響應(yīng)的MIMO系統(tǒng)容量
10.2 空時塊碼(STBC)
10.3 分層空時碼（LST）
10.3.1 分層空時碼的分類與結(jié)構(gòu)
10.3.2 VLST的接收——迫零算法
10.3.3 VLST的接收——QR分解算法
10.3.4 VLST的接收——MMSE算法
10.4 空時格碼(STTC)
10.4.1 STTC信號模型
10.4.2 STTC編碼器結(jié)構(gòu)
10.4.3 STTC編碼設(shè)計準則
10.4.4 STTC編碼的性能
10.5 空時預(yù)編碼
10.5.1 線性空時預(yù)編碼
10.5.2 非線性空時預(yù)編碼
10.5.3 多用戶MIMO預(yù)編碼
10.6 大規(guī)模MIMO
10.6.1 應(yīng)用場景
10.6.2 信道容量
10.6.3 導(dǎo)頻污染
10.6.4 預(yù)編碼
10.6.5 檢測算法
10.7 MIMO技術(shù)在寬帶移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
10.7.1 發(fā)送分集分類
10.7.2 發(fā)送分集在WCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用
10.7.3 發(fā)送分集在CDMA2000系統(tǒng)中的應(yīng)用
10.7.4 MIMO技術(shù)在LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用
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參考文獻
習題
第11章 鏈路自適應(yīng)技術(shù)
11.1 引言
11.1.1 自適應(yīng)傳輸?shù)谋匾?
11.1.2 克服慢時變與傳輸信道差異性的主要措施
11.2 功率控制原理
11.2.1 引入功率控制的必要性
11.2.2 功率控制準則
11.2.3 功率控制的分類與方法
11.3 功率控制在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
11.3.1 IS-95中的功率控制
11.3.2 CDMA2000中的功率控制
11.3.3 WCDMA中的功率控制
11.4 無線資源的最優(yōu)分配
11.4.1 注水定理
11.4.2 多載波信道下的最優(yōu)功率分配
11.4.3 多天線信道下的最優(yōu)功率分配
11.4.4 多用戶分集
11.5 速率自適應(yīng)
11.5.1 速率自適應(yīng)在2G/2.5G中的應(yīng)用
11.5.2 速率自適應(yīng)的典型實例——HDR
11.5.3 WCDMA中增強型技術(shù)——高速下行分組接入HSDPA
11.6 OFDM鏈路自適應(yīng)
11.6.1 自適應(yīng)調(diào)制
11.6.2 HARQ
11.6.3 比特與功率分配
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習題
第12章 移動通信中的智能信號處理
12.1 深度學習原理
12.1.1 機器學習與深度學習的分類
12.1.2 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)
12.1.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)
12.1.4 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)
12.1.5 生成對抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)
12.1.6 深度強化學習(DRL)
12.1.7 遷移學習
12.1.8 深度學習總結(jié)
12.2 基于深度學習的通信架構(gòu)
12.2.1 基于自動編碼器的通信架構(gòu)
12.2.2 基于強化學習的通信架構(gòu)
12.2.3 基于條件生成對抗網(wǎng)絡(luò)(CGAN)的通信架構(gòu)
12.3 智能信道估計與預(yù)測
12.3.1 OFDM系統(tǒng)中基于多層感知機(MLP)的信道估計
12.3.2 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道預(yù)測
12.4 深度MIMO檢測
12.4.1 信號模型
12.4.2 DetNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
12.4.3 檢測性能
12.5 深度信道譯碼
12.5.1 線性分組碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)譯碼
12.5.2 極化碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)譯碼
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參考文獻
習題
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