高等学校电子信息类教材 无线数据通信技术 Radio Technology of Data Traffic 杜思深 主编 甘忠辉 副主编 郭建新 薛凤凤 林宝勤 蒋 磊 等参编 葛建华 主审 Publishing House of Electronics Industry 北京· BEIJING 内 容 简 介 本书以无线数据通信系统为主线，以军事战术通信为焦点，介绍正在应用和发展的信源与信源压缩编 码技术、抗干扰扩频调制通信技术、无线通信多址技术、无线通信组网技术以及无线数据通信协议、通信加密与解密、差错控制与信道编码等新技术， 以使读者对无线数据通信领域的新技术、 发展趋势有一个基本的了解。 在编写过程中力求简明扼要、深入浅出，注重对内容的提炼，避免了抽象的理论表述和复杂的公式推导。 本书可作为现代无线数据通信技术参考书，也可作为一本现代军事战术通信技术的参考书，适合于通 信及相关专业的科研人员、教学人员、研究生、高年级本科生以及科研管理人员、装备检验人员、通信技术干部和指挥人员使用。 未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。 版权所有，侵权必究。 图书在版编目（ CIP）数据 无线数据通信技术 /杜思深主编 . —北京：电子工业出版社， 2011.1 高等学校电子信息类教材 ISBN 978-7-121-12357-3 Ⅰ. ①无… Ⅱ. ①杜… Ⅲ. ①无线电通信：数据通信—高等学校—教材 Ⅳ. ①TN919.72 中国版本图书馆 CIP数据核字（ 2010）第 227352号 责任编辑：张来盛（ [email protected] ） 印 刷： 装 订： 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173信箱 邮编 100036 开 本： 787×1 092 1/16 印张： 19.75 字数： 500千字 印 次： 2011年1月第 1次印刷 印 数： 3 000册 定价： 35.00元  凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联 系及邮购电话： （010）88254888 。 质量投诉请发邮件至 [email protected] ，盗版侵权举报请发邮件至 [email protected] 。 服务热线： （010）88258888 。 北京季蜂印刷有限公司 前 言 在过去的几十年间，无线数据通信按照自己的规则蓬勃发展。从蜂窝电话网到无线接入 Internet和无线家庭网络等，无线数据通信给我们的生活带来了深刻影响，在经过呈指数增长 后，今天的无线数据通信产业已经成为世界上最大的产业之一。 信息时代的到来使我们越来越依赖于无线通信，虽然便携式电话系统和个人通信系统使 无线通信得到了广泛的应用，但最依赖无线通信的无疑还是军事领域，军事通信技术的发展 始终走在民用技术的前面，并带动和促进民用通信。 当今的社会是一个高度信息化的社会。 在信息社会中， 信息的存储与处理离不开计算机， 而信息的传递则离不开通信与计算机网络。无线数据通信正是建立在计算机网络基础之上，为实现移动终端与移动终端、移动终端与固定终端之间的数据信息传递而产生的的通信方式。 无线数据通信与网络正在改变着我们的商务活动和生活方式，如电子商务、电子邮件、 语音信箱、远程教育、视频聊天等，都是无线数据通信与网络技术的应用实例。无线数据通 信与网络的发展目标是能够在世界的任何地点传输和交换诸如文本、 音频和图像之类的数据。 “5W”（Who、Whenever 、Wherever 、Whomever 、Whatever ）是无线数据通信发展的最终目 标，是人们无拘束地获取和交互信息的一种内在需求，现代通信技术的发展事实上就是围绕 “5W”这一目标逐步向前推进的过程。 无线和数据的融合，就是个人化的通信模式和宽带的通信能力以及丰富的通信内容的融 合，是通信迈向“ 5W”发展的必然途径，也是当前通信发展朝着宽带化、智能化和个人化发 展的主要潮流和必然趋势。 本书可作为现代无线数据通信技术参考书，也可作为一本现代军事战术通信技术的参考 书，适合通信及相关专业的科研人员、教学人员、研究生、高年级本科生以及科研管理人员、装备检验人员、通信技术干部和指挥人员阅读使用。 全书共分 14章。第 1章绪论，介绍数据通信与网络的基本概念，包括数据通信系统的 组成与特点，网络的拓扑结构，协议与标准，数据传输模式，多路复用，数据通信系统的性 能指标等，为学好后述各章做好准备。 第2章无线通信信道， 首先介绍无线信道的概念与分类， 电波传播方式与无线信道特点， 广义信道的数学模型，然后分析恒参信道、变参信道及其对所传信号的影响。最后说明信道带宽、系统带宽与信号带宽以及信道容量。总之，任何一个通信系统与网络，从大的方面均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成。因此，无线信道是无线数据通信系统与网络必不可少的组成部分，无线信道特性的好坏直接影响到系统与网络的总特性。 第3章信源与信源压缩编码技术，现代通信系统中信源可以分为三类：计算机产生的数 据流、语音产生的数据流和图像产生的数据流，而数据信号的带宽要大于模拟信号的带宽，这将占用较大的信道资源。为了提高信道（特别是无线信道）的利用率和传输效率，在有限的带宽资源条件下，进行信源压缩编码是最有效的方法，信源压缩可以显著地减少传输所需的带宽，也就可以降低费用和发送时间。本章重点讨论了语音波形压缩编码技术、语音参量压缩编码技术、图像压缩编码技术与数据信号的压缩编码技术，并进一步介绍了语音、图像 及数据压缩编码标准。 第4章数据基带传输系统与技术，数字和数据基带传输系统类似，所以本章不区别数字 和数据的概念。在数据基带传输系统中，其传输对象通常是二元数字信息，它可能来自计算机、电传打字机或其他数字设备的各种数据代码，也可能来自数字电话终端的 PCM脉冲编 码信号等。由于未经调制的电脉冲数字信号所占据的频带通常从直流或低频开始，我们常称为基带信号。在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，基带信号可以直接传送，我们称之为数据信号的基带传输。在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数据基带 信号则必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，我们把这种传输称为数 据信号的调制传输（或载波传输、频带传输） 。如果把无线调制与解调过程看作是广义信道的 一部分，则任何数据传输系统均可等效为基带传输系统，因此分析掌握数据信号的基带传输原理是十分重要的。 第5章高性能数据调制技术，信号调制即对信号的调和整治，使信号匹配信道特性以适合 信道传输。调制可实现频率分配、多路复用、减少噪声干扰以及方便辐射等。在信号调制系统 中，通常把待传输消息对应的基带信号称为调制信号，调制系统输出的信号称为已调制信号， 简称已调信号，用于承载基带信号传输的光波或电波称为载波。解调是调制的逆过程，就是从已调信号中提取消息信号的过程，这样可方便接收者（信宿）处理或解释。本章主要讨论最小频移键控（ MSK）、正交振幅调制（ QAM）、正交频分复用（ OFDM）等高性能调制技术。 第6章抗干扰通信与通信干扰技术，无线抗干扰通信与通信干扰是一项涉及基础理论、 技术体制、关键技术、性能评估、组织运用和战场管理控制等多方面的复杂系统工程，也是 一门随着信息作战需求和通信电子进攻的挑战而发展起来的新兴工程学科，是当今武器装备 发展的前沿研究领域。从哲学上讲，既没有无坚不摧的矛，也没有牢不可破的盾，抗干扰通信与通信干扰作为一对“矛”与“盾”的双方，是现代国防建设永恒的课题，通信抗干扰能力（尤其是复杂电磁环境下的通信抗干扰能力）是军队战斗力的重要标志。本章主要讨论抗干扰通信与通信干扰的基本理论、无线抗干扰通信技术、通信干扰技术。 第7章无线信道接入方法和多址技术，无线通信系统是以信道来区分对象的，一个信道只 能容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户互相以信道来区分，这就是多址。无线通信是 一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。在电波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接是多址接入方式的问题，解决多址接入问题的方法即为多址技术。多址接入技术在无线通信中占有重要的地位，它关系到系统的构成、容量、频谱和信道利用率以及系统复杂性。本章主要讨论无线多址理论基础、频分多址技术、时分多址技术、 码分多址技 术、扩频及混合多址技术、正交频分复用（ OFDM）多址接入、空间与极化多址方式。 第8章超宽带（ UWB）通信技术，超宽带（ UWB：Ultra－Wide Band ）技术是利用超宽 频带的电波进行高速无线通信的技术。从时域上讲，超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制，而 UWB是利用起、落点的时域脉冲（几 十ns）直接实现调制。超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，而且以 这一过程中所持续的时间来决定带宽所占据的频率范围。本章主要讨论超宽带基本概念、超宽带信号的基本调制方式、 UWB关键技术介绍、 UWB应用介绍。 第9章差错控制与信道编码技术，信道编码，又称差错控制编码、可靠性编码、抗干扰 编码或纠错码，它是提高数字信号传输可靠性的有效方法之一。在无线数据传输