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[美] William C. Y. Lee（李建业），[美] David J. Y. Lee（李兆洋） 著，刘青格 译

图书标签:

• 无线通信
• 无线传播
• 信道模型
• 无线电传播
• 移动通信
• 信号传播
• 无线网络
• 电磁波传播
• 统计建模
• 无线系统

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121272899

版次：1

商品编码：11785196

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：328

正文语种：中文

内容简介

本书引据经典与展现前沿相结合，全面阐述了无线通信的传播预测模型，并涉及不同媒介传播及毫米波通信等前沿技术。全书共分6章，理论分析与实践数据相融合，对无线通信系统的Lee宏蜂窝、微蜂窝、室内蜂窝及其集成作了详细论述和分析比较，为无线网络的设计和管理提供了综合解决方案。 全书图文丰富、语言流畅，非常适合无线通信领域的工程技术人员及前沿技术研发工作者阅读。

作者简介

刘青格，女，北京航空航天大学博士和博士后，目前任职于北京航空航天大学电子信息工程学院。主要研究领域包括毫米波通信、射频光纤（RoF）、射频识别（RFID）和卫星导航及信号处理中的非正弦变换。已在国内外相关高级期刊及国际会议发表多篇论文。

目录

第1章 无线通信移动信号建模导论 1
1．1 为什么写这本书？ 1
1．2 自由空间通信和移动通信的传播区别 1
1．3 移动信号处理 1
1．4 Lee模型发展历史 2
1．5 基本系统运行 3
1．6 移动射频信号：衰落信号 3
1．6．1 移动信号接收环境 3
1．6．2 信号衰落类型 4
1．6．3 衰落信号特性 4
1．6．4 平坦衰落 8
1．6．5 时延扩展引起的信号衰落――频率选择性衰落 9
1．6．6 多普勒扩展引起的信号衰落 10
1．6．7 短期衰落信号和长期衰落信号 10
1．7 频率复用引起的共道干扰 11
1．7．1 基本概念 11
1．7．2 仿真模型 13
1．7．3 仿真结果 14
1．8 传播衰落模型 17
1．8．1 瑞利衰落模型――短期衰落模型 17
1．8．2 对数衰落模型――长期衰落模型 18
1．8．3 无偏均值噪声估计 19
1．8．4 莱斯分布 21
1．9 三种基本传播机制 22
1．9．1 反射 22
1．9．2 衍射 26
1．9．3 散射 33
1．10 预测模型的应用 33
1．10．1 预测模型分类 33
1．10．2 不同大小区域的传播预测模型 34
1．10．3 一般环境下信号强度预测的考虑因素 34
1．10．4 预测干扰信号 36
1．11 总结 36
参考文献 36
附加文献 39
第2章 宏蜂窝预测模型I：区域-区域模型 40
2．1 自由空间损耗 40
2．2 平面地球模型 40
2．3 Young模型 41
2．4 布林顿（Bullington）组合 43
2．4．1 衰落、对流层传输折射和衍射 44
2．4．2 建筑和树木效应 44
2．5 Egli模型――杂波因子模型之一 46
2．6 JRC方法 47
2．7 整合地形的粗地球模型（TIREM） 48
2．7．1 TIREM简介 48
2．7．2 陆地传播公式总结 49
2．8 Carey模型 51
2．9 CCIR模型 51
2．9．1 模型描述 51
2．10 Blomquist-Ladell模型和Edwards-Durkin模型 53
2．11 Ibrahim-Parsons模型 55
2．11．1 经验公式的发现 55
2．11．2 两个建议模型 57
2．12 Okumara-Hata模型和COST 231 Hata模型 59
2．12．1 Okumura方法 59
2．12．2 COST 231 Hata模型 63
2．13 Walfisch-Bertoni模型 64
2．14 Ikegami模型 65
2．15 Walfisch-Ikegami模型 66
2．16 平坦边缘模型 69
2．17 ITU模型 70
2．17．1 ITU-R提案P．1546 71
2．17．2 ITU-R提案P．530-9 73
2．18 身体模型 74
2．18．1 模型1 74
2．18．2 模型2 74
2．19 总结 75
参考文献 75
第3章 宏蜂窝预测模型II：点-点模型 78
3．1 Lee模型 78
3．1．1 Lee宏蜂窝模型 78
3．1．2 Lee单断点模型――点-点模型 79
3．1．3 Lee模型变形 91
3．1．4 地形高度对信号强度预测的影响 93
3．1．5 地表形态对信号强度预测的影响 96
3．1．6 水增强 103
3．1．7 天线方向效应 108
3．1．8 预测数据文件 121
3．2 微调Lee模型 122
3．2．1 地形规范化方法 123
3．2．2 测量数据特性 124
3．2．3 无阻挡情形下测量曲线和预测曲线比较 125
3．2．4 阻挡路径的测量曲线与预测曲线比较 127
3．2．5 结论 132
3．3 改进Lee宏蜂窝预测模型 132
3．3．1 简介 132
3．3．2 算法 132
3．3．3 测量数据与预测数据 134
3．3．4 结论 137
3．4 Longley-Rice模型 137
3．4．1 点-点模型预测 137
3．4．2 区域模型预测 137
3．5 总结 140
3．5．1 模型实施方法 141
3．5．2 模型特征 142
参考文献 143
第4章 微蜂窝预测模型 146
4．1 简介 146
4．2 基本Lee微蜂窝预测模型 147
4．2．1 基本原理和算法 147
4．2．2 微蜂窝预测的输入数据 156
4．2．3 建筑对微蜂窝预测的影响 160
4．2．4 地形效应 162
4．2．5 四种情形的预测模型 165
4．2．6 测量数据的特性 166
4．2．7 模型有效性：测量与预测 168
4．2．8 整合其他属性于模型 173
4．3 微蜂窝预测模型和宏蜂窝预测模型的整合 175
4．3．1 两个模型的整合算法 175
4．3．2 测量数据处理 177
4．3．3 模型有效性：测量与预测 180
4．4 特定区域的模型调整 183
4．4．1 调整之前的Lee微蜂窝模型 183
4．4．2 Lee模型的调整算法 183
4．4．3 Lee模型验证 185
4．5 其他微蜂窝预测模型 186
4．5．1 简介 186
4．5．2 经验（路径损耗）模型 187
4．5．3 物理模型 190
4．5．4 非视距（NLOS）模型 192
4．5．5 ITU-R P．1411模型 194
4．6 总结 199
参考文献 200
第5章 室内（皮蜂窝）预测模型 203
5．1 简介 203
5．1．1 与其他模型的区别 203
5．1．2 室内射频系统的传播损伤和质量测量 203
5．1．3 Lee室内模型的闪光点 204
5．2 Lee室内预测模型 204
5．2．1 室内模型近中心距离的推导 204
5．2．2 单楼层（同一楼层）模型 209
5．2．3 确定室内路径损耗斜率 214
5．2．4 Lee模型的应用 214
5．2．5 测量数据的特征 214
5．2．6 模型验证（测量与预测） 216
5．2．7 覆盖与干扰之间的平衡 217
5．2．8 分析Lee室内预测模型 218
5．3 增强Lee室内模型 226
5．3．1 增强Lee模型的闪光点 226
5．3．2 研究不同情形的测量数据 226
5．3．3 测量数据与预测数据的比较 236
5．3．4 应用测量数据优化Lee模型 242
5．3．5 增强Lee室内模型的通用公式 247
5．4 路径损耗经验模型 249
5．4．1 Keenan-Motley模型（经验）与Lee模型的比较 250
5．4．2 爱立信断点模型（经验） 252
5．5 ITU模型 253
5．5．1 COST 231多墙模型（经验） 253
5．5．2 ITU-R 1238（经验） 254
5．6 物理模型――应用衍射几何理论（GTD） 255
5．6．1 室内射线跟踪模型（皮蜂窝） 255
5．6．2 FDTD 257
5．7 总结和结论 260
参考文献 261
第6章 Lee复合模型――三个模型的综合 266
6．1 引言 266
6．2 综合三个Lee模型 266
6．2．1 验证宏蜂窝模型 267
6．2．2 验证微蜂窝模型 268
6．2．3 验证建筑物内模型（皮蜂窝模型） 269
6．3 采用不同预测模型的系统设计 269
6．3．1 系统设计准备 269
6．3．2 设计参数和输入数据 269
6．3．3 系统覆盖 270
6．3．4 CDMA覆盖 272
6．3．5 采用新技术的特殊区域系统设计 274
6．4 Lee综合模型的用户菜单 284
6．4．1 Lee综合模型的整体系统设计流程图 284
6．4．2 室内蜂窝――Lee室内模型的点-点分析 286
6．4．3 微蜂窝――Lee微蜂窝模型的点-点分析 289
6．4．4 宏蜂窝――Lee宏蜂窝模型的点-点分析 291
6．5 如何应用预测工具 294
6．5．1 无线通信链路――信道 294
6．5．2 噪声、损耗和增益的类型 294
6．5．3 接收信号功率与噪声功率 295
6．5．4 计算链路预算所需的信息 296
6．5．5 链路预算分析 297
6．6 如何规划和设计好的无线系统 298
6．6．1 理解系统需求 299
6．6．2 选择正确预测模型 299
6．7 不同传输媒介的传播预测 300
6．7．1 卫星通信信号预测 300
6．7．2 水下通信信号预测 303
6．7．3 航空通信信号预测 304
6．7．4 动车通信信号预测 307
6．7．5 毫米波信号 308
6．8 总结和结论 308
参考文献 309

前言/序言

《电磁波的奇妙旅程：从远古猜想到现代应用》 第一章：宇宙的低语——电磁波的起源与早期探索 在人类历史的黎明，我们仰望星空，惊叹于太阳的光辉，感受着风的抚摸，却对这一切背后隐藏的无形力量知之甚少。然而，古老的智慧早已在朴素的观察中触及了电磁波的影子。从古希腊哲学家对“以太”的猜想，试图解释光为何能跨越虚空传播，到中世纪炼金术士对金属磁性的迷恋，这些零散的线索，如同散落的星辰，预示着一场颠覆性的科学革命。 本章将追溯电磁波概念的萌芽。我们将深入探讨古代文明对光和磁现象的早期认知，以及这些朴素观察如何激发了后世科学家们的好奇心。我们将一同审视那些在科学史的洪流中，虽然未能完全解开谜团，却为我们指明方向的早期猜想和理论。从阿拉伯学者对磁针指向的精妙描述，到欧洲学者对静电力的初步研究，每一步的探索都凝聚着人类对未知世界的执着追求。我们将重点关注那些为我们理解电磁现象奠定基础的先驱者，他们的实验和思考，即使在今天看来略显稚嫩，却如同播下的种子，孕育着未来的科学大厦。 第二章：电光石火——电磁学的诞生与经典理论的构建 17世纪，科学革命的浪潮席卷欧洲，伽利略、牛顿等巨匠的出现，彻底改变了人类认识世界的方式。然而，电和磁，这两种看似独立的现象，在很长一段时间内仍然是独立的谜团。直到18世纪，本杰明·富兰克林通过风筝实验，揭示了闪电的本质是电，才将电的神秘面纱撕开一角。随后，库仑定律的提出，为静电力的定量描述提供了数学框架，标志着电学研究进入了更加严谨的阶段。 而磁学的发展也同样波澜壮阔。磁石的发现和应用历史悠久，但直到18世纪，人们才开始系统地研究磁场的性质。19世纪初，丹麦物理学家奥斯特的偶然发现——电流能够产生磁场，如同点燃了一颗思想的炸弹，彻底颠覆了人们的认知。这一发现揭示了电与磁之间深刻的内在联系，为电磁学理论的统一奠定了关键的基础。 本章将详细阐述电磁学经典理论的建立过程。我们将回顾从早期静电学和磁学研究到电流磁效应发现的关键里程碑。我们将深入剖析库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律等奠基性定律的提出过程、实验依据和理论意义。我们将重点介绍那些通过严谨的实验和敏锐的洞察力，将电与磁统一起来的伟大科学家，如麦克斯韦。他的麦克斯韦方程组，如同电磁学的“圣经”，以其优雅的数学形式，将所有已知的电磁现象囊括其中，并预言了电磁波的存在。我们将探讨这些经典理论如何精确地描述了自然界中各种电磁现象，并为后来的技术革命提供了理论指导。 第三章：无形的信使——电磁波的发现与性质揭示 在麦克斯韦方程组的指引下，电磁波的存在不再是猜想，而是科学的必然。然而，将理论转化为实际的证据，仍然需要非凡的智慧和毅力。19世纪末，德国物理学家海因里希·赫兹，肩负起这一历史使命。他设计了一系列巧妙的实验，成功地产生了并探测到了电磁波，并测量了其传播速度，证实了它与光速惊人地一致。这一历史性的时刻，不仅验证了麦克斯韦的理论，也为人类打开了无线通信的大门。 电磁波的发现，彻底改变了我们对宇宙的认知。它们并非只是一种单一的现象，而是具有广泛频谱的大家族，从频率极低的无线电波，到我们肉眼可见的光，再到高能的X射线和伽马射线，它们以不同的频率和波长，承载着不同的信息，影响着我们生活的方方面面。 本章将聚焦于电磁波的发现历程和其基本性质的揭示。我们将详细介绍赫兹的里程碑式实验，包括他如何设计和制造产生及探测电磁波的装置，以及他通过这些实验所获得的宝贵数据。我们将深入探讨电磁波的波动性和粒子性，以及它们如何以光速传播，并携带能量和信息。我们将分析不同频率和波长的电磁波所具有的独特性质，例如无线电波的衍射和绕射能力，微波的穿透性，以及可见光与物质的相互作用。我们将通过具体的例子，说明这些性质是如何影响我们对宇宙的理解，以及它们在自然界中扮演的角色，如恒星发出的各种电磁辐射，以及地球磁场对宇宙射线的屏蔽作用。 第四章：跨越时空的桥梁——电磁波的早期应用与技术革新 赫兹的实验犹如一颗火种，迅速点燃了无线通信的革命。马可尼，这位富有远见的工程师，将电磁波的科学发现迅速转化为实际应用。他发明的无线电报，使得信息可以在不借助导线的情况下，跨越千山万水进行传递。这在当时无疑是一项颠覆性的技术，它彻底改变了长距离通信的面貌，在航海、军事、新闻传播等领域产生了深远的影响。 紧随其后，无线电广播的出现，更是将电磁波的魅力带入了寻常百姓家。收音机成为家庭的焦点，人们通过电磁波传递的声音，了解世界，享受艺术。而电视的诞生，则将视觉信息也纳入了电磁波的传播范围，开启了一个全新的媒体时代。 本章将深入探讨电磁波在早期技术革新中的关键作用。我们将详细介绍马可尼在无线电通信领域的开创性工作，包括他的发明原理、早期实验和商业化应用。我们将追溯无线电广播的发展历程，分析其社会影响，以及它是如何成为大众传播的重要媒介。我们将探讨早期电视技术的发展，从黑白到彩色，从模拟到数字，每一项进步都离不开对电磁波特性的深刻理解和巧妙运用。此外，我们还将触及其他早期的电磁波应用，例如X射线在医学诊断中的应用，以及它如何帮助我们窥探人体内部的奥秘。本章将强调，正是早期科学家和工程师对电磁波特性的不懈探索和创造性转化，才使得我们能够享受如今便捷的通信和信息获取方式。 第五章：无处不在的信号——现代无线通信的基石 进入20世纪，随着科学技术的飞速发展，电磁波的应用领域不断拓宽，其在现代通信中的地位也愈发举足轻重。从最早的模拟通信，到如今的数字通信，再到我们手中无处不在的智能手机，每一次技术的飞跃，都与对电磁波传播特性的深刻理解和优化息息相关。 蜂窝移动通信的出现，标志着无线通信进入了一个全新的时代。基站的密集部署，使得用户可以在广阔的区域内实现随时随地的通信。Wi-Fi技术的普及，让我们可以在家中、办公室甚至公共场所，享受到高速便捷的无线网络连接。而蓝牙技术，则实现了短距离设备间的无线互联，为我们的生活带来了极大的便利。 此外，卫星通信、雷达技术、射频识别（RFID）等，也都是电磁波在现代社会不可或缺的重要应用。它们渗透到我们生活的方方面面，从全球定位系统（GPS）到远程医疗，从智能家居到工业自动化，电磁波正以前所未有的广度和深度，重塑着我们的世界。 本章将深入剖析电磁波在现代无线通信中的核心作用。我们将详细介绍蜂窝通信系统的基本原理，包括其频率分配、信道管理和信号传输机制。我们将探讨Wi-Fi和蓝牙等短距离无线通信技术的演进和应用场景。我们将分析卫星通信的优势和挑战，以及它在全球通信网络中的重要性。我们将进一步阐述雷达技术的工作原理及其在军事、气象和航空领域的应用。同时，我们还将触及射频识别（RFID）等新兴的无线传感技术，以及它们在物联网和智能制造中的潜力。本章将强调，对电磁波传播特性（如衰减、干扰、多径效应等）的深入理解和有效控制，是实现高效、稳定、安全的无线通信的关键。我们将通过具体的例子，说明这些技术是如何克服各种无线传播的挑战，为我们构建一个互联互通的数字社会。 第六章：超越可见的边界——电磁波在科学前沿的探索 电磁波的应用早已超越了通信和信息传递的范畴，它们正成为探索宇宙奥秘、揭示生命本质、推动科学前沿的强大工具。射电望远镜捕捉来自遥远星系的微弱电磁信号，帮助我们了解宇宙的起源、演化和结构的宏大图景。X射线和伽马射线天文台，则探测高能天体物理现象，揭示黑洞、中子星等极端天体的秘密。 在生命科学领域，核磁共振成像（MRI）利用电磁波的特性，实现了对人体内部结构的无创成像，为疾病的诊断和治疗提供了革命性的手段。激光技术，作为一种高度集成的电磁波，在材料加工、精密测量、医疗手术等领域发挥着越来越重要的作用。 本章将带您走进电磁波在科学前沿的探索之旅。我们将重点介绍射电天文学、X射线天文学和伽马射线天文学的发展，以及它们如何帮助我们拓展对宇宙的认知边界。我们将深入探讨核磁共振成像（MRI）的物理原理和医学应用，以及它如何改变了医学诊断的面貌。我们将介绍激光技术在不同领域的创新应用，从工业生产到科学研究，再到前沿的量子信息科学。此外，我们还将触及其他利用电磁波进行科学探索的领域，例如太赫兹波成像技术在安检和材料分析中的应用，以及利用微波辅助化学反应的研究。本章将强调，电磁波不仅是信息的载体，更是我们认识和改造世界的强大工具，它们正以前所未有的方式，推动着人类科学文明的进步。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，仿佛是在学习一门关于“无形之手”的艺术。我了解到，无线电波的传播并非是简单的直线前进，而是充满了各种意想不到的“舞蹈”和“折叠”。这本书的标题“综合无线传播模型”，让我联想到它可能是在汇集各种经典的传播理论，并将它们进行巧妙的整合，形成一套更加全面的分析框架。我期待书中能够用生动的语言和精美的图示，来解释那些抽象的数学公式和物理概念，让我能够直观地理解电磁波的传播过程。尤其是我对于书中关于“模型选择”的探讨很感兴趣，在各种各样的传播模型中，如何才能挑选出最适合当前应用场景的模型，这需要经验和智慧。我希望这本书能够成为我通往无线传播领域的一扇窗户，让我能够看见更广阔的天地，并从中汲取知识，去解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，似乎在引导读者循序渐进地掌握无线传播的核心知识。我猜想，它可能会从一些较为基础的模型开始，例如路径损耗模型，然后逐步深入到更复杂的场景，比如考虑了阴影效应、遮挡物以及反射面的影响。我对书中对于室内传播模型的详细阐述部分充满了期待，因为这是我们日常生活中接触最频繁的无线场景之一。究竟是什么因素导致了室内信号的衰减和不稳定性？书中会提供哪些量化的模型来解释这些现象？此外，我非常好奇书中是否会讨论一些新兴的无线技术，例如5G、Wi-Fi 6E等，在这些技术中，对传播模型的理解和应用又有哪些新的突破和挑战。我希望这本书能够提供一些实用的指导，让我能够根据不同的应用需求，选择和调整传播模型，从而优化无线系统的性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上“综合无线传播模型”几个字，就让我充满了好奇。我一直对无线通信领域有着浓厚的兴趣，尤其是那些看不见摸不着，却又无处不在的电波是如何穿越时空，将信息准确无误地传递到我们手中的。这本书的标题，似乎预示着它将深入探讨构建和理解这些传播过程的底层逻辑和多种方法的融合。我想象着它会像一个精密的工具箱，里面装满了各种各样的理论工具和实践模型，能够帮助读者剖析不同环境下的无线信号衰减、反射、散射等现象，从而更有效地设计和优化无线通信系统。我尤其期待书中是否会包含一些实际案例分析，例如在城市峡谷、室内环境或者高速移动场景下，传播模型的选择和应用会有哪些独特的挑战和解决方案。我希望这本书能让我对无线电波的传播有一个更全面、更深入的认识，不仅仅是理论的堆砌，更能触及到实际工程中的应用和取舍，让我能够从一个更宏观的视角去理解这个复杂的无线世界。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的初步感受，是它在概念的引入上相当严谨且富有层次。作者似乎非常注重基础理论的铺垫，从经典的电磁波理论出发，逐步过渡到更贴近实际应用的多径传播、衰落等模型。我尤其欣赏的是，书中对于不同传播模型的优缺点、适用范围以及它们之间相互借鉴和融合之处的探讨，没有简单地将它们割裂开来，而是强调了“综合”二字所蕴含的深意。这让我感觉到，作者并非仅仅是在罗列现有的模型，而是在试图构建一个更加系统化的知识体系，帮助读者理解为何需要这些模型，以及如何在具体场景下选择最合适的模型。我对书中关于统计学在传播模型中的应用部分特别感兴趣，因为概率和统计往往是理解复杂随机现象的关键。我期待书中能够用清晰的数学推导和直观的图示来解释这些概念，让非数学专业背景的读者也能理解其精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在探索一个庞大的无线电波“地图”。从最初的自由空间传播，到复杂的散射和衍射，再到环境因素的影响，每一个模型都像是在描绘这片“地图”上的一个区域，而“综合”二字则意味着它提供了一种能够将这些区域串联起来的导航系统。我特别想了解书中是如何处理不同尺度上的传播效应的，比如从宏观的传播路径损耗，到微观的多径效应。书中是否会涉及到一些先进的仿真技术，例如射线追踪或者物理光学方法，来更精确地预测信号的传播轨迹？我脑海中浮现出一些实际的应用场景，比如Wi-Fi信号在家庭中的覆盖，手机信号在楼宇间的穿行，甚至是卫星通信信号的传输，这些都离不开对传播模型的深刻理解。我希望这本书能让我拥有“透视”无线电波的能力，看到它们如何在复杂的环境中穿梭，并学会如何“引导”它们。