基于射频工程的UMTS空中接口设计与网络运行 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 苏新丰 著，刘波，曲新波，张润 译

图书标签:

• UMTS
• 射频工程
• 空中接口
• 移动通信
• 无线通信
• 网络优化
• 无线资源管理
• 3G
• 通信工程
• 信号处理

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111254171

版次：1

商品编码：10472298

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国际信息工程先进技术译丛

开本：16开

出版时间：2009-01-01

用纸：胶版纸

页数：308

字数：396000

内容简介

随着3G无线网络时代的到来，全球化的话音和数据通信需求无处不在，而3G无线网络的设计、构建和运行更是重中之重。本书主要从3G无线网络的设计、构建和运行三个方面为读者详细介绍了全球语音和数据通信的承载网技术。书中重点介绍了3GPP标准中的关键部分——UMTS射频工程，以及UMTS网络的实际运行，主要内容包括：UMTS基础，UMTS标准，无线资源控制，无线链路控制，媒体接入控制，物理层，蜂窝单元重选，切换，功率控制，HSDPA，WCDMA射频网络规划，WCDMA射频网络优化，转发器和塔顶放大器，系统内接口，WCDMA和CDMA2000。

作者简介

Shing-Fong Su博士是阿尔卡特-朗讯公司（前Lucent公司）的高级技术人员，他一直从事北美、中国（台湾和大陆地区）CDMA、GSM和UMTS的网络设计、开发和优化研究。之前，Shing-Fong Su博士曾是南佛罗里达州大学的电气工程教授，同时还是GTE实验室的高级技术人员。目前，Shing-Fong Su博士拥有7项U.S.专利，共发表了70余篇关于通信和光波技术的论文；另外，Shing-Fong Su博士还是多家刊物的评审，这些刊物包括《IEEE Transactions on Communications》、《Journal of Lightwave Technology》、《Applied Optics》和《Electronics Letters》。

目录

译者序
原书前言
第1章 UMTS概述
1.1 什么是UMTS
1.2 WCDMA的演进
1.3 UMTS业务
1.4 UMTS网络
1.4.1 核心网
1.4.2 UTRAN
1.4.3 用户设备
1.5 UMTS频段和信道排列
1.5.1 频段
1.5.2 UTRA/FDD发射与接收频率区间
1.5.3 信道排列
1.5.4 载波频率
1.5.5 UARFCN
1.6 本书内容结构
参考文献

第2章 UMTS基础
2.1 UMTS网络拓扑
2.2 UMTS信令协议栈
2.2.1 电路交换控制平面协议栈
2.2.2 分组交换控制平面协议栈
2.2.3 电路交换用户平面协议栈
2.2.4 分组交换用户平面协议栈
2.3 接入层数据流
2.3.1 RRC功能
2.3.2 RLC功能
2.3.3 MAC功能
2.3.4 物理层功能
2.4 UMTS信道
2.5 信道映射
2.5.1 BCCH信道映射
2.5.2 PCCH信道映射
2.5.3 空闲模式下CCCH信道与RACH/FACH公共信道的映射
2.5.4 连接模式下DCCH和DTCH信道与RACH/FACH公共信道的映射
2.5.5 专用信道的信道映射
2.5.6 CPCH、DSCH和HS-DSCH的信道映射
2.6 协议状态
2.6.1 空闲模式
2.6.2 连接模式
2.7 UE和用户标识符
2.7.1 国际移动用户标识
2.7.2 临时移动用户标识
2.7.3 无线网络临时标识
2.7.4 国际移动站设备标识
2.8 系统帧结构
2.8.1 系统帧编号
2.8.2 连接帧编号
2.9 小结
参考文献

第3章 3GPP与UMTS标准概览
3.1 技术规范组
3.1.1 业务与系统小组
3.1.2 核心网与终端小组
3.1.3 GSM/EDGE无线接入网小组
3.1.4 无线接入网小组
3.2 3GPP规范版本
3.3 3GPP规范编号
3.4 3GPP规范系列
3.5 小结
参考文献

第4章 无线资源控制
4.1 RRC消息规范
4.2 系统消息
……
第5章 无线链路控制层
第6章 MAC层
第7章 物理层
第8章 蜂蜜重选
第9章 切换
第10章 功率控制
第11章 HSDPA概述
第12章 WCDMA射频网络规划
第13章 WCDMA射频网络优化
第14章 WCDMA网络中的转发器和塔顶放大器应用
第15章 系统间干扰
第16章 WCDMA和CDMA2000之间的比较
附录 英文缩略语对照表

前言/序言

UMTS空中接口设计与网络运行：系统原理、关键技术与实践应用 本书系统性地阐述了基于射频工程的UMTS（通用移动通信系统）空中接口的设计原理、关键技术及其在网络运行中的实际应用。 随着移动通信技术的飞速发展，UMTS作为第三代移动通信标准，在数据传输速率、频谱利用效率以及业务灵活性等方面较前代技术实现了质的飞跃。本书将深入剖析UMTS空中接口的核心技术，揭示其如何通过精巧的射频工程设计，实现高速、可靠的无线通信。 引言：UMTS空中接口的重要性与射频工程的基石作用 在任何移动通信系统中，空中接口都扮演着至关重要的角色，它是终端设备与基站之间进行信息交换的唯一通道。UMTS空中接口的设计直接决定了网络的性能，包括数据吞吐量、信号覆盖范围、干扰抑制能力以及功耗效率等。而射频工程，作为通信系统设计的基础学科，为UMTS空中接口的实现提供了理论指导和技术支撑。从信号的产生、传输、接收到处理，每一个环节都离不开对射频特性的深入理解和精确控制。本书将从射频工程的视角出发，系统地解析UMTS空中接口的各个组成部分，强调射频设计的关键性，以及其如何直接影响到整个网络的性能和用户体验。 第一部分：UMTS空中接口基础理论与射频工程原理 第一章：UMTS系统概述与空中接口定位 本章将首先对UMTS系统进行宏观介绍，包括其发展背景、在移动通信发展史上的地位以及与前代和后代技术的关联。重点将聚焦于UMTS空中接口在整个UMTS系统架构中的定位，阐释其作为核心无线接入网（UTRAN）与用户设备（UE）之间接口的职能。我们将探讨UMTS空中接口所面临的主要挑战，例如日益增长的数据业务需求、频谱资源的稀缺性以及用户移动性带来的复杂性。通过建立对UMTS空中接口整体框架的认知，为后续深入的射频工程分析奠定基础。 第二章：射频工程基础知识回顾与UMTS应用 在深入探讨UMTS空中接口之前，本章将回顾与移动通信系统设计密切相关的射频工程基础概念。这包括但不限于：电磁波的传播特性（如衰减、反射、折射、衍射），信号的调制与解调原理（如QPSK、QAM），噪声与干扰的产生机理及其影响，滤波器、放大器、振荡器等基本射频器件的工作原理和关键参数（如增益、噪声系数、线性度、阻抗匹配）。在此基础上，我们将初步探讨这些射频工程原理如何在UMTS系统中得到应用，为理解UMTS特有的射频设计打下坚实的理论基础。 第三章：WCDMA技术原理与射频实现 WCDMA（宽带码分多址）是UMTS空中接口的核心技术。本章将深入剖析WCDMA的原理，包括其多址接入方式、扩频与解扩技术、联合探测、多用户检测等关键技术。我们将重点关注WCDMA的射频实现，例如： 信道编码与交织： 讨论信道编码（如卷积码、Turbo码）在提高数据可靠性方面的作用，以及交织技术如何分散突发性错误，这对射频信号的鲁棒性至关重要。 调制解调方案： 详细介绍UMTS采用的调制方式（如QPSK、π/4-DQPSK）以及其在射频前端的设计要求。 扩频与下扩频： 阐述扩频序列（如伪随机码）的设计原则及其在区分用户和抵抗干扰中的作用，以及在射频接收端如何进行精确的下扩频。 上行与下行链路设计： 分析UMTS上下行链路的特点和差异，以及它们在射频设计上需要考虑的不同因素，例如功率控制、同步等。 第二部分：UMTS空中接口的关键射频设计要素 第四章：UMTS射频前端设计与关键器件 本章将聚焦于UMTS终端设备（UE）和基站（NodeB）的射频前端设计。我们将详细介绍射频前端的各个组成部分，并分析其在UMTS系统中的设计考量： 天线设计与匹配： 探讨UMTS所需的各种天线类型（如单极天线、贴片天线）以及其在不同频段的设计要求。重点分析天线端口的阻抗匹配，以最大化信号传输效率并减少反射。 低噪声放大器 (LNA)： LNA是射频接收链中的第一级放大器，其噪声系数直接影响接收灵敏度。我们将讨论UMTS LNA的设计挑战，包括高增益、低噪声、良好的线性度和宽带宽的要求。 功率放大器 (PA)： PA是射频发射链的核心，直接影响传输功率和效率。本章将深入分析UMTS PA的设计，包括线性度、效率、功率回退（backoff）特性以及其对滤波器设计的影响。 滤波器设计： 讨论UMTS对滤波器的严格要求，包括带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器等。我们将分析滤波器的设计参数，如中心频率、带宽、插入损耗、阻带衰减等，以及其在抑制带外干扰、减少杂散辐射方面的重要性。 混频器与频率合成器： 介绍混频器在频率变换中的作用，以及频率合成器在产生本地振荡信号中的关键地位。我们将探讨UMTS对频率合成器稳定度、相位噪声和杂散性能的要求。 第五章：UMTS功率控制技术与射频实现 功率控制是UMTS空中接口中一项至关重要的技术，它旨在根据信道条件动态调整发射功率，以提高网络容量、降低干扰并节省终端功耗。本章将深入探讨UMTS的功率控制机制： 开环功率控制与闭环功率控制： 分别解析开环和闭环功率控制的原理、流程以及它们在UMTS中的应用场景。 内层和外层功率控制： 讨论内层（快速）和外层（慢速）功率控制的作用，以及它们如何在射频硬件和基带信号处理层面实现。 功率控制算法与射频集成： 分析实现功率控制所需的算法，以及如何在射频前端设计中集成功率控制电路，确保快速、精确的功率调节。 射频器件的动态功耗管理： 讨论功率控制对射频器件（尤其是PA）动态功耗管理的要求，以适应不断变化的发射功率需求。 第六章：UMTS干扰管理与射频抑制策略 在WCDMA系统中，用户信号通过码分复用共享同一频谱，因此干扰管理尤为重要。本章将重点关注UMTS空中接口的干扰问题及其射频层面的抑制策略： 同频干扰与邻频干扰： 分析UMTS系统中存在的各种干扰类型，包括来自同一小区的同频干扰、来自相邻小区的邻频干扰以及其他杂散干扰。 接收机的抗干扰能力设计： 探讨如何通过射频前端设计来增强接收机的抗干扰能力，例如通过优化的滤波器设计、选择低噪声放大器、以及采用先进的信号处理技术。 发射机的杂散辐射控制： 分析如何通过PA和滤波器设计来严格控制发射机的杂散辐射，避免对邻近频段的干扰。 分集接收与MIMO技术在干扰抑制中的作用： 讨论分集接收（空间分集、频率分集）和MIMO（多输入多输出）技术如何通过多条传输路径来提高信号质量和抵抗干扰。 第七章：UMTS同步与射频实现 同步在UMTS系统中扮演着核心角色，它确保了终端与基站之间能够正确地进行信息交换。本章将深入探讨UMTS的同步机制及其射频实现： 基站同步： 讲解基站（NodeB）如何接收和同步到网络时钟，以及这如何影响其发送的信号。 用户设备（UE）同步： 分析UE如何在其首次接入和通信过程中与基站进行同步，包括小区搜索、引导信道（PICH）的接收等。 同步的射频要求： 探讨同步过程对射频前端设计的精确性要求，例如对本地振荡器稳定度的要求，以及如何通过射频硬件设计来支持快速、准确的同步。 时间偏差（Timing Offset）的测量与补偿： 分析在射频信号传输过程中可能出现的时间偏差，以及如何在接收端进行测量和补偿，以确保信号的正确解调。 第三部分：UMTS网络运行中的射频工程实践 第八章：UMTS网络部署中的射频规划与优化 本章将探讨UMTS网络在实际部署过程中涉及的射频规划与优化问题，强调射频工程在网络性能保障中的作用： 覆盖规划与站址选择： 讲解如何根据地形、用户密度等因素进行覆盖规划，以及站址选择时需要考虑的射频因素（如天线高度、方向、下倾角）。 小区参数配置与射频优化： 分析小区参数（如功率、时隙配置）的配置原则，以及如何通过调整这些参数来优化网络性能，解决覆盖盲点和干扰问题。 网络测试与射频指标测量： 介绍UMTS网络测试的基本流程和方法，包括信号强度、信号质量（如Ec/Io, SIR）、干扰水平的测量，以及如何根据测量结果进行射频优化。 频率分配与载波聚合的射频考量： 讨论在多载波环境下，频率分配策略对射频设计的挑战，以及载波聚合技术对射频前端性能的要求。 第九章：UMTS网络运行中的射频故障诊断与维护 本章将聚焦于UMTS网络运行过程中可能出现的射频相关故障，以及相应的诊断与维护方法： 常见射频故障分析： 探讨信号弱、掉话、上网速率慢等常见网络问题的射频根源，例如天线故障、馈线损耗、PA性能下降、滤波器失效等。 射频测量仪器与故障诊断： 介绍常用的射频测量仪器（如频谱分析仪、矢量信号分析仪、网络分析仪）在故障诊断中的应用，以及如何通过测量数据来定位问题。 射频器件的寿命与更换策略： 分析射频器件的正常使用寿命，以及如何制定合理的维护计划，提前预警和更换可能出现故障的器件。 现场射频环境的评估与管理： 讲解如何对现场射频环境进行评估，识别潜在的射频干扰源，并采取措施进行管理。 第十章：UMTS向LTE/5G演进中的射频挑战与应对 虽然本书聚焦于UMTS，但理解其向后继技术演进中的射频挑战，有助于更全面地认识射频工程在移动通信发展中的连续性和重要性。本章将简要探讨UMTS向LTE（长期演进）和5G（第五代移动通信）演进过程中，对射频工程提出的新要求和挑战，例如： 更宽的带宽与更复杂的调制方式： LTE和5G需要支持更宽的频谱带宽和更高的调制阶数，这对射频前端的线性度、信号处理能力提出了更高要求。 更高的频段（如毫米波）： 5G引入了毫米波频段，其传播特性与传统频段差异巨大，对天线、PA、滤波器等器件的设计提出了全新的挑战。 大规模MIMO与波束赋形： 大规模MIMO技术需要大量的天线阵列，这对射频前端的集成度、功耗和成本提出了更高的要求，同时波束赋形也需要精确的射频控制。 对射频前端集成度的提升： 为了减小设备体积和降低功耗，对射频前端的集成度提出了更高的要求，例如射频收发器（RTR）的集成。 结论：射频工程在现代移动通信中的持续价值 本书通过对UMTS空中接口设计与网络运行的深入剖析，强调了射频工程在理解、设计、部署和维护现代移动通信系统中的核心作用。尽管UMTS技术正在逐步被更先进的技术所取代，但其中蕴含的射频设计原理和工程经验，对于理解和掌握LTE、5G乃至未来通信系统的射频技术，仍然具有极其重要的指导意义。本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，认识到射频工程不仅仅是一门理论学科，更是支撑现代无线通信蓬勃发展的坚实基石。 本书适合对象： 通信工程、电子工程、信息工程等相关专业的本科生和研究生。 从事移动通信设备研发、网络规划、网络优化、网络维护的工程师。 对移动通信技术原理，特别是射频工程方面感兴趣的技术人员。 希望系统了解UMTS空中接口设计的相关研究人员。

评分☆☆☆☆☆

从内容深度上讲，这本书给我一种“硬核”的感觉。我能够感受到作者在射频工程领域拥有深厚的理论功底和丰富的实践经验。书中对于UMTS空中接口的每一个细节都进行了深入的剖析，从调制解调方式的选择，到信道编码的设计，再到功率控制的策略，都力求做到严谨和详尽。我尤其期待书中能够提供一些关于射频前端设计中的挑战和解决方案，例如如何处理互调失真、杂散辐射等问题。同时，我也希望书中能够详细介绍UMTS网络运行过程中，射频相关的关键性能指标（KPIs）是如何被监控和优化的，以及在遇到各种网络故障时，射频工程师应该如何进行排查和定位。这本书的学习曲线可能会比较陡峭，但对于真正想深入理解UMTS空中接口的读者来说，绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大惊喜，在于它所涵盖的视野之广阔。我之前阅读过一些关于移动通信的书籍，但往往侧重于某个单一的技术点，而这本书似乎是从一个更高的维度来审视UMTS的空中接口。它不仅仅关注具体的硬件实现，更深入地探讨了背后的工程原理和网络运行的实际考量。我非常好奇书中会如何阐述不同射频组件的选型对整个系统性能的影响，以及在实际网络部署中，如何通过精细化的参数调整来优化覆盖和容量。我非常期待书中能够包含一些实际的案例分析，或者是在实验室环境下的性能测试数据，这对于我理解理论知识在真实世界中的应用至关重要。同时，我也希望书中能够提及一些前沿的射频技术发展趋势，比如在更高频段的应用，或者是一些创新的信号处理技术，这能帮助我保持对行业动态的敏锐度。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的潜在价值充满了期待，尤其是在UMTS网络日渐成熟，甚至面临向新一代技术演进的背景下，深入理解其空中接口的设计精髓和运行机制，仍然具有重要的意义。我希望书中能够帮助我理解UMTS空中接口是如何实现其语音和数据业务的可靠传输的，包括其在带宽、时延、可靠性等方面的设计考量。我非常好奇书中会如何解释UMTS中的关键技术，如WCDMA的扩频技术，以及它如何有效地抵抗干扰和提高频谱利用率。同时，我也希望书中能够提供一些关于UMTS网络演进的视角，比如在向LTE和其他新一代技术迁移的过程中，UMTS空中接口的设计经验对后续技术发展有何启示。这本书的价值在于它能够为我们提供一个坚实的基础，去理解整个移动通信技术的发展脉络。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和装帧质量给我留下了深刻的印象。厚重的纸张，清晰的排版，以及那种略带磨砂质感的封面，都传递出一种专业和严谨的学术氛围。当我翻开它，扑面而来的是一种厚实的内容感，仿佛每一页都承载着作者多年的研究心血。我尤其喜欢它章节之间的过渡设计，虽然我还没来得及深入研读，但从目录和各章节的标题来看，逻辑清晰，层层递进，从最基础的原理到复杂的系统实现，都有条不紊地展开。我期待着书中能够有丰富的图表和示意图，来帮助我理解那些抽象的概念。有时候，一本技术书籍的成功与否，很大程度上取决于它能否将复杂的理论以直观易懂的方式呈现出来，而从这本书的整体感觉来看，我认为它很有可能在这方面做得非常出色。我希望能从中学到更多关于射频链路预算、信号传播模型，以及各种天线技术在UMTS系统中的具体应用。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的内容让我感受到了一种“贴近实战”的专业气息。我所期望的是，书中不仅仅停留在理论层面，而是能够真正地将射频工程的知识与UMTS网络的实际运行紧密地结合起来。我希望书中能够详细介绍在UMTS网络建设和维护过程中，射频工程师所面临的实际问题，例如如何进行基站的选址和安装，如何进行天线的调试和优化，以及如何处理由于环境因素或者设备故障引起的信号衰减和干扰。此外，我也很想了解书中会如何阐述UMTS网络在不同场景下的射频性能表现，比如在城市密集区、乡村地区，甚至是室内覆盖场景下，其信号传播特性会有何不同，以及相应的优化措施。这本书的价值在于它能够帮助我将书本上的知识转化为解决实际工程问题的能力。