基於射頻工程的UMTS空中接口設計與網絡運行 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 蘇新豐 著，劉波，麯新波，張潤 譯

圖書標籤:

• UMTS
• 射頻工程
• 空中接口
• 移動通信
• 無綫通信
• 網絡優化
• 無綫資源管理
• 3G
• 通信工程
• 信號處理

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111254171

版次：1

商品編碼：10472298

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國際信息工程先進技術譯叢

開本：16開

齣版時間：2009-01-01

用紙：膠版紙

頁數：308

字數：396000

內容簡介

隨著3G無綫網絡時代的到來，全球化的話音和數據通信需求無處不在，而3G無綫網絡的設計、構建和運行更是重中之重。本書主要從3G無綫網絡的設計、構建和運行三個方麵為讀者詳細介紹瞭全球語音和數據通信的承載網技術。書中重點介紹瞭3GPP標準中的關鍵部分——UMTS射頻工程，以及UMTS網絡的實際運行，主要內容包括：UMTS基礎，UMTS標準，無綫資源控製，無綫鏈路控製，媒體接入控製，物理層，蜂窩單元重選，切換，功率控製，HSDPA，WCDMA射頻網絡規劃，WCDMA射頻網絡優化，轉發器和塔頂放大器，係統內接口，WCDMA和CDMA2000。

作者簡介

Shing-Fong Su博士是阿爾卡特-朗訊公司（前Lucent公司）的高級技術人員，他一直從事北美、中國（颱灣和大陸地區）CDMA、GSM和UMTS的網絡設計、開發和優化研究。之前，Shing-Fong Su博士曾是南佛羅裏達州大學的電氣工程教授，同時還是GTE實驗室的高級技術人員。目前，Shing-Fong Su博士擁有7項U.S.專利，共發錶瞭70餘篇關於通信和光波技術的論文；另外，Shing-Fong Su博士還是多傢刊物的評審，這些刊物包括《IEEE Transactions on Communications》、《Journal of Lightwave Technology》、《Applied Optics》和《Electronics Letters》。

目錄

譯者序
原書前言
第1章 UMTS概述
1.1 什麼是UMTS
1.2 WCDMA的演進
1.3 UMTS業務
1.4 UMTS網絡
1.4.1 核心網
1.4.2 UTRAN
1.4.3 用戶設備
1.5 UMTS頻段和信道排列
1.5.1 頻段
1.5.2 UTRA/FDD發射與接收頻率區間
1.5.3 信道排列
1.5.4 載波頻率
1.5.5 UARFCN
1.6 本書內容結構
參考文獻

第2章 UMTS基礎
2.1 UMTS網絡拓撲
2.2 UMTS信令協議棧
2.2.1 電路交換控製平麵協議棧
2.2.2 分組交換控製平麵協議棧
2.2.3 電路交換用戶平麵協議棧
2.2.4 分組交換用戶平麵協議棧
2.3 接入層數據流
2.3.1 RRC功能
2.3.2 RLC功能
2.3.3 MAC功能
2.3.4 物理層功能
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 空閑模式下CCCH信道與RACH/FACH公共信道的映射
2.5.4 連接模式下DCCH和DTCH信道與RACH/FACH公共信道的映射
2.5.5 專用信道的信道映射
2.5.6 CPCH、DSCH和HS-DSCH的信道映射
2.6 協議狀態
2.6.1 空閑模式
2.6.2 連接模式
2.7 UE和用戶標識符
2.7.1 國際移動用戶標識
2.7.2 臨時移動用戶標識
2.7.3 無綫網絡臨時標識
2.7.4 國際移動站設備標識
2.8 係統幀結構
2.8.1 係統幀編號
2.8.2 連接幀編號
2.9 小結
參考文獻

第3章 3GPP與UMTS標準概覽
3.1 技術規範組
3.1.1 業務與係統小組
3.1.2 核心網與終端小組
3.1.3 GSM/EDGE無綫接入網小組
3.1.4 無綫接入網小組
3.2 3GPP規範版本
3.3 3GPP規範編號
3.4 3GPP規範係列
3.5 小結
參考文獻

第4章 無綫資源控製
4.1 RRC消息規範
4.2 係統消息
……
第5章 無綫鏈路控製層
第6章 MAC層
第7章 物理層
第8章 蜂蜜重選
第9章 切換
第10章 功率控製
第11章 HSDPA概述
第12章 WCDMA射頻網絡規劃
第13章 WCDMA射頻網絡優化
第14章 WCDMA網絡中的轉發器和塔頂放大器應用
第15章 係統間乾擾
第16章 WCDMA和CDMA2000之間的比較
附錄 英文縮略語對照錶

前言/序言

UMTS空中接口設計與網絡運行：係統原理、關鍵技術與實踐應用 本書係統性地闡述瞭基於射頻工程的UMTS（通用移動通信係統）空中接口的設計原理、關鍵技術及其在網絡運行中的實際應用。 隨著移動通信技術的飛速發展，UMTS作為第三代移動通信標準，在數據傳輸速率、頻譜利用效率以及業務靈活性等方麵較前代技術實現瞭質的飛躍。本書將深入剖析UMTS空中接口的核心技術，揭示其如何通過精巧的射頻工程設計，實現高速、可靠的無綫通信。 引言：UMTS空中接口的重要性與射頻工程的基石作用 在任何移動通信係統中，空中接口都扮演著至關重要的角色，它是終端設備與基站之間進行信息交換的唯一通道。UMTS空中接口的設計直接決定瞭網絡的性能，包括數據吞吐量、信號覆蓋範圍、乾擾抑製能力以及功耗效率等。而射頻工程，作為通信係統設計的基礎學科，為UMTS空中接口的實現提供瞭理論指導和技術支撐。從信號的産生、傳輸、接收到處理，每一個環節都離不開對射頻特性的深入理解和精確控製。本書將從射頻工程的視角齣發，係統地解析UMTS空中接口的各個組成部分，強調射頻設計的關鍵性，以及其如何直接影響到整個網絡的性能和用戶體驗。 第一部分：UMTS空中接口基礎理論與射頻工程原理 第一章：UMTS係統概述與空中接口定位 本章將首先對UMTS係統進行宏觀介紹，包括其發展背景、在移動通信發展史上的地位以及與前代和後代技術的關聯。重點將聚焦於UMTS空中接口在整個UMTS係統架構中的定位，闡釋其作為核心無綫接入網（UTRAN）與用戶設備（UE）之間接口的職能。我們將探討UMTS空中接口所麵臨的主要挑戰，例如日益增長的數據業務需求、頻譜資源的稀缺性以及用戶移動性帶來的復雜性。通過建立對UMTS空中接口整體框架的認知，為後續深入的射頻工程分析奠定基礎。 第二章：射頻工程基礎知識迴顧與UMTS應用 在深入探討UMTS空中接口之前，本章將迴顧與移動通信係統設計密切相關的射頻工程基礎概念。這包括但不限於：電磁波的傳播特性（如衰減、反射、摺射、衍射），信號的調製與解調原理（如QPSK、QAM），噪聲與乾擾的産生機理及其影響，濾波器、放大器、振蕩器等基本射頻器件的工作原理和關鍵參數（如增益、噪聲係數、綫性度、阻抗匹配）。在此基礎上，我們將初步探討這些射頻工程原理如何在UMTS係統中得到應用，為理解UMTS特有的射頻設計打下堅實的理論基礎。 第三章：WCDMA技術原理與射頻實現 WCDMA（寬帶碼分多址）是UMTS空中接口的核心技術。本章將深入剖析WCDMA的原理，包括其多址接入方式、擴頻與解擴技術、聯閤探測、多用戶檢測等關鍵技術。我們將重點關注WCDMA的射頻實現，例如： 信道編碼與交織： 討論信道編碼（如捲積碼、Turbo碼）在提高數據可靠性方麵的作用，以及交織技術如何分散突發性錯誤，這對射頻信號的魯棒性至關重要。 調製解調方案： 詳細介紹UMTS采用的調製方式（如QPSK、π/4-DQPSK）以及其在射頻前端的設計要求。 擴頻與下擴頻： 闡述擴頻序列（如僞隨機碼）的設計原則及其在區分用戶和抵抗乾擾中的作用，以及在射頻接收端如何進行精確的下擴頻。 上行與下行鏈路設計： 分析UMTS上下行鏈路的特點和差異，以及它們在射頻設計上需要考慮的不同因素，例如功率控製、同步等。 第二部分：UMTS空中接口的關鍵射頻設計要素 第四章：UMTS射頻前端設計與關鍵器件 本章將聚焦於UMTS終端設備（UE）和基站（NodeB）的射頻前端設計。我們將詳細介紹射頻前端的各個組成部分，並分析其在UMTS係統中的設計考量： 天綫設計與匹配： 探討UMTS所需的各種天綫類型（如單極天綫、貼片天綫）以及其在不同頻段的設計要求。重點分析天綫端口的阻抗匹配，以最大化信號傳輸效率並減少反射。 低噪聲放大器 (LNA)： LNA是射頻接收鏈中的第一級放大器，其噪聲係數直接影響接收靈敏度。我們將討論UMTS LNA的設計挑戰，包括高增益、低噪聲、良好的綫性度和寬帶寬的要求。 功率放大器 (PA)： PA是射頻發射鏈的核心，直接影響傳輸功率和效率。本章將深入分析UMTS PA的設計，包括綫性度、效率、功率迴退（backoff）特性以及其對濾波器設計的影響。 濾波器設計： 討論UMTS對濾波器的嚴格要求，包括帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器等。我們將分析濾波器的設計參數，如中心頻率、帶寬、插入損耗、阻帶衰減等，以及其在抑製帶外乾擾、減少雜散輻射方麵的重要性。 混頻器與頻率閤成器： 介紹混頻器在頻率變換中的作用，以及頻率閤成器在産生本地振蕩信號中的關鍵地位。我們將探討UMTS對頻率閤成器穩定度、相位噪聲和雜散性能的要求。 第五章：UMTS功率控製技術與射頻實現 功率控製是UMTS空中接口中一項至關重要的技術，它旨在根據信道條件動態調整發射功率，以提高網絡容量、降低乾擾並節省終端功耗。本章將深入探討UMTS的功率控製機製： 開環功率控製與閉環功率控製： 分彆解析開環和閉環功率控製的原理、流程以及它們在UMTS中的應用場景。 內層和外層功率控製： 討論內層（快速）和外層（慢速）功率控製的作用，以及它們如何在射頻硬件和基帶信號處理層麵實現。 功率控製算法與射頻集成： 分析實現功率控製所需的算法，以及如何在射頻前端設計中集成功率控製電路，確保快速、精確的功率調節。 射頻器件的動態功耗管理： 討論功率控製對射頻器件（尤其是PA）動態功耗管理的要求，以適應不斷變化的發射功率需求。 第六章：UMTS乾擾管理與射頻抑製策略 在WCDMA係統中，用戶信號通過碼分復用共享同一頻譜，因此乾擾管理尤為重要。本章將重點關注UMTS空中接口的乾擾問題及其射頻層麵的抑製策略： 同頻乾擾與鄰頻乾擾： 分析UMTS係統中存在的各種乾擾類型，包括來自同一小區的同頻乾擾、來自相鄰小區的鄰頻乾擾以及其他雜散乾擾。 接收機的抗乾擾能力設計： 探討如何通過射頻前端設計來增強接收機的抗乾擾能力，例如通過優化的濾波器設計、選擇低噪聲放大器、以及采用先進的信號處理技術。 發射機的雜散輻射控製： 分析如何通過PA和濾波器設計來嚴格控製發射機的雜散輻射，避免對鄰近頻段的乾擾。 分集接收與MIMO技術在乾擾抑製中的作用： 討論分集接收（空間分集、頻率分集）和MIMO（多輸入多輸齣）技術如何通過多條傳輸路徑來提高信號質量和抵抗乾擾。 第七章：UMTS同步與射頻實現 同步在UMTS係統中扮演著核心角色，它確保瞭終端與基站之間能夠正確地進行信息交換。本章將深入探討UMTS的同步機製及其射頻實現： 基站同步： 講解基站（NodeB）如何接收和同步到網絡時鍾，以及這如何影響其發送的信號。 用戶設備（UE）同步： 分析UE如何在其首次接入和通信過程中與基站進行同步，包括小區搜索、引導信道（PICH）的接收等。 同步的射頻要求： 探討同步過程對射頻前端設計的精確性要求，例如對本地振蕩器穩定度的要求，以及如何通過射頻硬件設計來支持快速、準確的同步。 時間偏差（Timing Offset）的測量與補償： 分析在射頻信號傳輸過程中可能齣現的時間偏差，以及如何在接收端進行測量和補償，以確保信號的正確解調。 第三部分：UMTS網絡運行中的射頻工程實踐 第八章：UMTS網絡部署中的射頻規劃與優化 本章將探討UMTS網絡在實際部署過程中涉及的射頻規劃與優化問題，強調射頻工程在網絡性能保障中的作用： 覆蓋規劃與站址選擇： 講解如何根據地形、用戶密度等因素進行覆蓋規劃，以及站址選擇時需要考慮的射頻因素（如天綫高度、方嚮、下傾角）。 小區參數配置與射頻優化： 分析小區參數（如功率、時隙配置）的配置原則，以及如何通過調整這些參數來優化網絡性能，解決覆蓋盲點和乾擾問題。 網絡測試與射頻指標測量： 介紹UMTS網絡測試的基本流程和方法，包括信號強度、信號質量（如Ec/Io, SIR）、乾擾水平的測量，以及如何根據測量結果進行射頻優化。 頻率分配與載波聚閤的射頻考量： 討論在多載波環境下，頻率分配策略對射頻設計的挑戰，以及載波聚閤技術對射頻前端性能的要求。 第九章：UMTS網絡運行中的射頻故障診斷與維護 本章將聚焦於UMTS網絡運行過程中可能齣現的射頻相關故障，以及相應的診斷與維護方法： 常見射頻故障分析： 探討信號弱、掉話、上網速率慢等常見網絡問題的射頻根源，例如天綫故障、饋綫損耗、PA性能下降、濾波器失效等。 射頻測量儀器與故障診斷： 介紹常用的射頻測量儀器（如頻譜分析儀、矢量信號分析儀、網絡分析儀）在故障診斷中的應用，以及如何通過測量數據來定位問題。 射頻器件的壽命與更換策略： 分析射頻器件的正常使用壽命，以及如何製定閤理的維護計劃，提前預警和更換可能齣現故障的器件。 現場射頻環境的評估與管理： 講解如何對現場射頻環境進行評估，識彆潛在的射頻乾擾源，並采取措施進行管理。 第十章：UMTS嚮LTE/5G演進中的射頻挑戰與應對 雖然本書聚焦於UMTS，但理解其嚮後繼技術演進中的射頻挑戰，有助於更全麵地認識射頻工程在移動通信發展中的連續性和重要性。本章將簡要探討UMTS嚮LTE（長期演進）和5G（第五代移動通信）演進過程中，對射頻工程提齣的新要求和挑戰，例如： 更寬的帶寬與更復雜的調製方式： LTE和5G需要支持更寬的頻譜帶寬和更高的調製階數，這對射頻前端的綫性度、信號處理能力提齣瞭更高要求。 更高的頻段（如毫米波）： 5G引入瞭毫米波頻段，其傳播特性與傳統頻段差異巨大，對天綫、PA、濾波器等器件的設計提齣瞭全新的挑戰。 大規模MIMO與波束賦形： 大規模MIMO技術需要大量的天綫陣列，這對射頻前端的集成度、功耗和成本提齣瞭更高的要求，同時波束賦形也需要精確的射頻控製。 對射頻前端集成度的提升： 為瞭減小設備體積和降低功耗，對射頻前端的集成度提齣瞭更高的要求，例如射頻收發器（RTR）的集成。 結論：射頻工程在現代移動通信中的持續價值 本書通過對UMTS空中接口設計與網絡運行的深入剖析，強調瞭射頻工程在理解、設計、部署和維護現代移動通信係統中的核心作用。盡管UMTS技術正在逐步被更先進的技術所取代，但其中蘊含的射頻設計原理和工程經驗，對於理解和掌握LTE、5G乃至未來通信係統的射頻技術，仍然具有極其重要的指導意義。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的視角，認識到射頻工程不僅僅是一門理論學科，更是支撐現代無綫通信蓬勃發展的堅實基石。 本書適閤對象： 通信工程、電子工程、信息工程等相關專業的本科生和研究生。 從事移動通信設備研發、網絡規劃、網絡優化、網絡維護的工程師。 對移動通信技術原理，特彆是射頻工程方麵感興趣的技術人員。 希望係統瞭解UMTS空中接口設計的相關研究人員。

評分☆☆☆☆☆

從內容深度上講，這本書給我一種“硬核”的感覺。我能夠感受到作者在射頻工程領域擁有深厚的理論功底和豐富的實踐經驗。書中對於UMTS空中接口的每一個細節都進行瞭深入的剖析，從調製解調方式的選擇，到信道編碼的設計，再到功率控製的策略，都力求做到嚴謹和詳盡。我尤其期待書中能夠提供一些關於射頻前端設計中的挑戰和解決方案，例如如何處理互調失真、雜散輻射等問題。同時，我也希望書中能夠詳細介紹UMTS網絡運行過程中，射頻相關的關鍵性能指標（KPIs）是如何被監控和優化的，以及在遇到各種網絡故障時，射頻工程師應該如何進行排查和定位。這本書的學習麯綫可能會比較陡峭，但對於真正想深入理解UMTS空中接口的讀者來說，絕對是不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的潛在價值充滿瞭期待，尤其是在UMTS網絡日漸成熟，甚至麵臨嚮新一代技術演進的背景下，深入理解其空中接口的設計精髓和運行機製，仍然具有重要的意義。我希望書中能夠幫助我理解UMTS空中接口是如何實現其語音和數據業務的可靠傳輸的，包括其在帶寬、時延、可靠性等方麵的設計考量。我非常好奇書中會如何解釋UMTS中的關鍵技術，如WCDMA的擴頻技術，以及它如何有效地抵抗乾擾和提高頻譜利用率。同時，我也希望書中能夠提供一些關於UMTS網絡演進的視角，比如在嚮LTE和其他新一代技術遷移的過程中，UMTS空中接口的設計經驗對後續技術發展有何啓示。這本書的價值在於它能夠為我們提供一個堅實的基礎，去理解整個移動通信技術的發展脈絡。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的內容讓我感受到瞭一種“貼近實戰”的專業氣息。我所期望的是，書中不僅僅停留在理論層麵，而是能夠真正地將射頻工程的知識與UMTS網絡的實際運行緊密地結閤起來。我希望書中能夠詳細介紹在UMTS網絡建設和維護過程中，射頻工程師所麵臨的實際問題，例如如何進行基站的選址和安裝，如何進行天綫的調試和優化，以及如何處理由於環境因素或者設備故障引起的信號衰減和乾擾。此外，我也很想瞭解書中會如何闡述UMTS網絡在不同場景下的射頻性能錶現，比如在城市密集區、鄉村地區，甚至是室內覆蓋場景下，其信號傳播特性會有何不同，以及相應的優化措施。這本書的價值在於它能夠幫助我將書本上的知識轉化為解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計和裝幀質量給我留下瞭深刻的印象。厚重的紙張，清晰的排版，以及那種略帶磨砂質感的封麵，都傳遞齣一種專業和嚴謹的學術氛圍。當我翻開它，撲麵而來的是一種厚實的內容感，仿佛每一頁都承載著作者多年的研究心血。我尤其喜歡它章節之間的過渡設計，雖然我還沒來得及深入研讀，但從目錄和各章節的標題來看，邏輯清晰，層層遞進，從最基礎的原理到復雜的係統實現，都有條不紊地展開。我期待著書中能夠有豐富的圖錶和示意圖，來幫助我理解那些抽象的概念。有時候，一本技術書籍的成功與否，很大程度上取決於它能否將復雜的理論以直觀易懂的方式呈現齣來，而從這本書的整體感覺來看，我認為它很有可能在這方麵做得非常齣色。我希望能從中學到更多關於射頻鏈路預算、信號傳播模型，以及各種天綫技術在UMTS係統中的具體應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最大驚喜，在於它所涵蓋的視野之廣闊。我之前閱讀過一些關於移動通信的書籍，但往往側重於某個單一的技術點，而這本書似乎是從一個更高的維度來審視UMTS的空中接口。它不僅僅關注具體的硬件實現，更深入地探討瞭背後的工程原理和網絡運行的實際考量。我非常好奇書中會如何闡述不同射頻組件的選型對整個係統性能的影響，以及在實際網絡部署中，如何通過精細化的參數調整來優化覆蓋和容量。我非常期待書中能夠包含一些實際的案例分析，或者是在實驗室環境下的性能測試數據，這對於我理解理論知識在真實世界中的應用至關重要。同時，我也希望書中能夠提及一些前沿的射頻技術發展趨勢，比如在更高頻段的應用，或者是一些創新的信號處理技術，這能幫助我保持對行業動態的敏銳度。