干扰分析——面向频谱管理的无线电系统建模

作者: [英] John Pahl （约翰·帕尔）

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2022-01

版次: 1

ISBN: 9787121427534

定价: 199.00

装帧: 其他

页数: 456页

分类: 工程技术

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本书是介绍无线电系统干扰分析方法的专著，内容涵盖了评估无线电通信系统干扰所需考虑的各方面因素，重点阐述了干扰分析基础、电波传播模型、干扰计算和消除、干扰分析方法以及针对特定业务的干扰协调等。本书作者John Pahl长期参与国际电联无线电通信部门技术、运行和法规决策过程，在复杂系统间干扰分析及其频谱高效利用技术等方面拥有丰富实践经验。 John  Pahl，于英国剑桥大学获得数学硕士学位，长期从事干扰分析问题的研究。他是Transfinite Systems公司的主要创始人，该公司主要为固定通信、移动通信和卫星通信等业务领域提供干扰分析服务。Pahl多次受邀主持国际会议，作为《无线电规则》第22章有关等效功率通量密度分析的国际权威专家，曾参与起草多份国际电联无线电通信部门建议书，相关内容被收入《无线电规则》。

王磊  博士，先后毕业于中国人民解放军重庆通信学院（现陆军工程大学）和北京航空航天大学，长期从事电磁频谱管理与频谱作战、电磁兼容与电磁环境等领域研究。出版《无线电频谱管理政策、法规与技术》、《美军联合电磁频谱作战与赛博电磁行动》等著（译）作5部，发表论文40余篇，获军队科技进步奖和军事理论优秀成果奖共5项。目    录

第1章　概述1

1.1　动机和目标受众1

1.2　本书结构2

1.3　各章结构和附加资料2

1.4  案例研究：如何观察干扰3

第2章  干扰分析的目的5

2.1　为何开展干扰分析？5

2.2  频谱使用方式调整的驱动力6

2.3　管理制度6

2.4　国际法规8

2.4.1　历史和结构8

2.4.2　无线电通信部门10

2.4.3 《无线电规则》12

2.4.4  世界无线电通信大会18

2.4.5  研究组和工作组20

2.4.6  建议书和报告20

2.5  无线电规则和建议书的更新22

2.6  会议和结果演示23

2.7  国家主管机构27

2.8  区域和工业组织28

2.9  频率指配和规划29

2.10  协调32

2.11  干扰分析的类型34

2.12  延伸阅读和后续内容34

第3章  基础概念35

3.1　无线电通信系统35

3.2　无线电波和分贝37

3.3　功率计算40

3.4　载波类型和调制43

3.4.1　概述43

3.4.2　模拟调制43

3.4.3　数字调制45

3.4.4　跳频和OFDM49

3.4.5  数字调制方式选取50

3.4.6　脉冲调制和超宽带52

3.4.7　滤波52

3.5　多址方法53

3.5.1　概述53

3.5.2　载波侦听多路访问（CSMA）55

3.5.3　频分多址（FDMA）56

3.5.4　时分多址（TDMA）57

3.5.5　码分多址（CDMA）58

3.5.6　正交频分多址（OFDMA）60

3.6　噪声温度和参考点61

3.7　天线66

3.7.1　基本概念66

3.7.2　波束和波束宽度68

3.7.3　典型天线增益方向图类型69

3.7.4　各向同性天线方向图70

3.7.5　抛物面天线71

3.7.6　椭圆方向图74

3.7.7　相控阵天线76

3.7.8　方位角相关天线77

3.7.9　仰角相关天线79

3.7.10　方位角和仰角截面79

3.7.11　3D增益表80

3.7.12　天线指向确定方法80

3.8　几何结构和动态性81

3.8.1　几何结构81

3.8.2　平坦地球矢量82

3.8.3　地球球面坐标系84

3.8.4　ECI矢量坐标系87

3.8.5　椭球形地球轨道模型96

3.8.6　延迟和多普勒效应97

3.9　角度的计算97

3.9.1　方位角和仰角98

3.9.2　地面系统98

3.9.3　卫星系统99

3.9.4  天线坐标系中的角度100

3.9.5　基于ECI矢量的偏轴角101

3.9.6　Theta Phi 坐标101

3.10　统计和分布102

3.11  链路预算及度量指标107

3.12　频谱效率和要求110

3.13　案例分析112

3.14　延伸阅读和后续内容114

第4章  电波传播模型115

4.1  概述115

4.2  电波传播环境118

4.2.1  有效地球半径118

4.2.2  地理气候和气象参数119

4.2.3  无线电气候区120

4.2.4  地形和地表数据库121

4.2.5  陆地使用数据123

4.2.6  信号变化和快衰落125

4.3  地面传播模型127

4.3.1  P.525：自由空间路径损耗模型127

4.3.2  P.526：绕射模型129

4.3.3  P.530：多径和降雨衰减132

4.3.4  P.452：干扰预测模型135

4.3.5  P.1546：点对面预测模型139

4.3.6  P.1812：点对面预测模型142

4.3.7  P.2001：广域传播模型144

4.3.8  Hata/COST 231中值损耗模型147

4.3.9 《无线电规则》附录7模型149

4.3.10  通用模型153

4.3.11  其他传播模型155

4.3.12  不同地面传播模型比较156

4.4  地对空传播模型161

4.4.1  P.676：气体衰减模型161

4.4.2  P.618：雨衰和噪声增强模型162

4.5  航空传播模型165

4.6  额外衰减167

4.7  无线电路径几何关系168

4.8  时间百分比和相关性169

4.9  传播模型的选择173

4.10  延伸阅读和后续内容175

第5章  干扰计算176

5.1  带宽和域176

5.2  带宽调整因子179

5.3  频谱掩模、比率和保护带宽181

5.3.1  发射频谱掩模和带宽的计算181

5.3.2  标准和发射频谱掩模184

5.3.3  掩模积分调整因子187

5.3.4  频率相关抑制和网络滤波器分辨力术语194

5.3.5  邻信道泄漏功率比、邻信道选择性和邻信道干扰抑制比195

5.3.6  杂散发射和dBc197

5.3.7  互调199

5.3.8  块边沿掩模和保护频段201

5.4  极化205

5.5  自适应系统：频率、功率和调制208

5.5.1  动态选频209

5.5.2  自动功率控制209

5.5.3  自适应编码和调制212

5.6  端到端性能213

5.7  构建部署模型和流量模型215

5.7.1  部署范围215

5.7.2  活动模型和厄兰（Erlang）218

5.7.3  流量类型220

5.7.4  部署模型221

5.7.5  集总技术222

5.8  链路设计和裕量224

5.9  干扰分配和限值227

5.9.1  干扰裕量227

5.9.2  干扰分配230

5.9.3  短期限值和长期限值231

5.9.4  限值和带宽234

5.10  干扰限值的类型236

5.10.1  C/I和W/U比率237

5.10.2  部分性能降级（FDP）240

5.10.3  C/(N+I)和BER243

5.10.4  不可用度245

5.10.5  覆盖范围、作用距离和容量246

5.10.6  观测持续时间和位置248

5.10.7  雷达和航空业务限值248

5.10.8  信道共用率248

5.10.9  场强、功率通量密度和等效功率通量密度249

5.10.10  限值裕量252

5.11  干扰消除254

5.11.1  发射功率和带宽254

5.11.2  天线增益方向图255

5.11.3  天线指向256

5.11.4  位置、区域和间距257

5.11.5  部署位置258

5.11.6  噪声、馈线损耗和干扰裕量258

5.11.7  接收机处理259

5.11.8  时间和流量259

5.11.9  极化259

5.11.10  天线高度260

5.11.11  室内工作260

5.11.12  改善滤波和保护频带260

5.11.13  现场屏蔽261

5.11.14  频谱感知和地理数据库262

5.11.15  有用系统改造262

5.11.16  建模方法262

5.12  延伸阅读和后续内容263

第6章  干扰分析方法264

6.1  方法和研究案例264

6.2  案例分析266

6.2.1  IMT系统与卫星地球站共存分析266

6.2.2  NGSO MSS与固定业务共存分析269

6.3  静态分析法272

6.4  输入变量分析法277

6.5  区域分析法和边界分析法280

6.5.1  区域分析法280

6.5.2  边界分析法283

6.6  小耦合损耗分析法和所需距离间隔285

6.7  解析法288

6.8  动态分析法293

6.9  蒙特卡洛分析法302

6.9.1  方法原理302

6.9.2  输入变量305

6.9.3  输出统计量和U参数变化307

6.9.4  蒙特卡洛分析法案例308

6.9.5  LTE系统下行链路预算310

6.9.6  统计显著性313

6.9.7  台站部署分析317

6.9.8  结论319

6.10  蒙特卡洛区域分析法和两阶段蒙特卡洛分析法319

6.11  概率分析法324

6.12  干扰分析方法的选择325

6.13  研究项目和工作方法327

6.14  延伸阅读和后续内容328

第7章  特定业务和专用算法330

7.1  固定业务规划330

7.1.1  概述330

7.1.2  链路规划331

7.1.3  干扰限值333

7.1.4  高/低站问题336

7.1.5  信道选择337

7.2  专用移动无线电337

7.2.1  概述337

7.2.2  覆盖计算338

7.2.3  受保护服务区域和上行链路计算341

7.2.4  限值和传播模型342

7.2.5  兼容性审核344

7.2.6  信道共用率345

7.2.7  PMR系统与其他业务共用频谱348

7.3  广播业务349

7.3.1  限值计算349

7.3.2  覆盖范围的预测351

7.3.3  功率统计求和354

7.3.4  单频网络358

7.4  卫星地球站协调360

7.5  GSO卫星协调366

7.5.1  管理背景366

7.5.2  协调触发368

7.5.3  详细协调371

7.5.4  卫星协调和管理限制条件375

7.5.5  天线增益方向图378

7.6  EPFD和ITU-R S.1503建议书379

7.6.1  背景379

7.6.2  禁区和α 角382

7.6.3  EPFD校验方法386

7.6.4  EPFD计算方法389

7.7  雷达方程392

7.8  N系统方法396

7.9  通用无线电建模工具401

7.10  白色空间设备407

7.10.1  背景和相关业务407

7.10.2  FCC方法409

7.10.3  Ofcom方法411

7.10.4  两种方法的比较415

7.11  结语418

首字母缩写词和缩略词419

主要符号425
内容简介:
本书是介绍无线电系统干扰分析方法的专著，内容涵盖了评估无线电通信系统干扰所需考虑的各方面因素，重点阐述了干扰分析基础、电波传播模型、干扰计算和消除、干扰分析方法以及针对特定业务的干扰协调等。本书作者John Pahl长期参与国际电联无线电通信部门技术、运行和法规决策过程，在复杂系统间干扰分析及其频谱高效利用技术等方面拥有丰富实践经验。
作者简介:
John Pahl，于英国剑桥大学获得数学硕士学位，长期从事干扰分析问题的研究。他是Transfinite Systems公司的主要创始人，该公司主要为固定通信、移动通信和卫星通信等业务领域提供干扰分析服务。Pahl多次受邀主持国际会议，作为《无线电规则》第22章有关等效功率通量密度分析的国际权威专家，曾参与起草多份国际电联无线电通信部门建议书，相关内容被收入《无线电规则》。

王磊博士，先后毕业于中国人民解放军重庆通信学院（现陆军工程大学）和北京航空航天大学，长期从事电磁频谱管理与频谱作战、电磁兼容与电磁环境等领域研究。出版《无线电频谱管理政策、法规与技术》、《美军联合电磁频谱作战与赛博电磁行动》等著（译）作5部，发表论文40余篇，获军队科技进步奖和军事理论优秀成果奖共5项。
目录:
目    录

第1章　概述1

1.1　动机和目标受众1

1.2　本书结构2

1.3　各章结构和附加资料2

1.4  案例研究：如何观察干扰3

第2章  干扰分析的目的5

2.1　为何开展干扰分析？5

2.2  频谱使用方式调整的驱动力6

2.3　管理制度6

2.4　国际法规8

2.4.1　历史和结构8

2.4.2　无线电通信部门10

2.4.3 《无线电规则》12

2.4.4  世界无线电通信大会18

2.4.5  研究组和工作组20

2.4.6  建议书和报告20

2.5  无线电规则和建议书的更新22

2.6  会议和结果演示23

2.7  国家主管机构27

2.8  区域和工业组织28

2.9  频率指配和规划29

2.10  协调32

2.11  干扰分析的类型34

2.12  延伸阅读和后续内容34

第3章  基础概念35

3.1　无线电通信系统35

3.2　无线电波和分贝37

3.3　功率计算40

3.4　载波类型和调制43

3.4.1　概述43

3.4.2　模拟调制43

3.4.3　数字调制45

3.4.4　跳频和OFDM49

3.4.5  数字调制方式选取50

3.4.6　脉冲调制和超宽带52

3.4.7　滤波52

3.5　多址方法53

3.5.1　概述53

3.5.2　载波侦听多路访问（CSMA）55

3.5.3　频分多址（FDMA）56

3.5.4　时分多址（TDMA）57

3.5.5　码分多址（CDMA）58

3.5.6　正交频分多址（OFDMA）60

3.6　噪声温度和参考点61

3.7　天线66

3.7.1　基本概念66

3.7.2　波束和波束宽度68

3.7.3　典型天线增益方向图类型69

3.7.4　各向同性天线方向图70

3.7.5　抛物面天线71

3.7.6　椭圆方向图74

3.7.7　相控阵天线76

3.7.8　方位角相关天线77

3.7.9　仰角相关天线79

3.7.10　方位角和仰角截面79

3.7.11　3D增益表80

3.7.12　天线指向确定方法80

3.8　几何结构和动态性81

3.8.1　几何结构81

3.8.2　平坦地球矢量82

3.8.3　地球球面坐标系84

3.8.4　ECI矢量坐标系87

3.8.5　椭球形地球轨道模型96

3.8.6　延迟和多普勒效应97

3.9　角度的计算97

3.9.1　方位角和仰角98

3.9.2　地面系统98

3.9.3　卫星系统99

3.9.4  天线坐标系中的角度100

3.9.5　基于ECI矢量的偏轴角101

3.9.6　Theta Phi 坐标101

3.10　统计和分布102

3.11  链路预算及度量指标107

3.12　频谱效率和要求110

3.13　案例分析112

3.14　延伸阅读和后续内容114

第4章  电波传播模型115

4.1  概述115

4.2  电波传播环境118

4.2.1  有效地球半径118

4.2.2  地理气候和气象参数119

4.2.3  无线电气候区120

4.2.4  地形和地表数据库121

4.2.5  陆地使用数据123

4.2.6  信号变化和快衰落125

4.3  地面传播模型127

4.3.1  P.525：自由空间路径损耗模型127

4.3.2  P.526：绕射模型129

4.3.3  P.530：多径和降雨衰减132

4.3.4  P.452：干扰预测模型135

4.3.5  P.1546：点对面预测模型139

4.3.6  P.1812：点对面预测模型142

4.3.7  P.2001：广域传播模型144

4.3.8  Hata/COST 231中值损耗模型147

4.3.9 《无线电规则》附录7模型149

4.3.10  通用模型153

4.3.11  其他传播模型155

4.3.12  不同地面传播模型比较156

4.4  地对空传播模型161

4.4.1  P.676：气体衰减模型161

4.4.2  P.618：雨衰和噪声增强模型162

4.5  航空传播模型165

4.6  额外衰减167

4.7  无线电路径几何关系168

4.8  时间百分比和相关性169

4.9  传播模型的选择173

4.10  延伸阅读和后续内容175

第5章  干扰计算176

5.1  带宽和域176

5.2  带宽调整因子179

5.3  频谱掩模、比率和保护带宽181

5.3.1  发射频谱掩模和带宽的计算181

5.3.2  标准和发射频谱掩模184

5.3.3  掩模积分调整因子187

5.3.4  频率相关抑制和网络滤波器分辨力术语194

5.3.5  邻信道泄漏功率比、邻信道选择性和邻信道干扰抑制比195

5.3.6  杂散发射和dBc197

5.3.7  互调199

5.3.8  块边沿掩模和保护频段201

5.4  极化205

5.5  自适应系统：频率、功率和调制208

5.5.1  动态选频209

5.5.2  自动功率控制209

5.5.3  自适应编码和调制212

5.6  端到端性能213

5.7  构建部署模型和流量模型215

5.7.1  部署范围215

5.7.2  活动模型和厄兰（Erlang）218

5.7.3  流量类型220

5.7.4  部署模型221

5.7.5  集总技术222

5.8  链路设计和裕量224

5.9  干扰分配和限值227

5.9.1  干扰裕量227

5.9.2  干扰分配230

5.9.3  短期限值和长期限值231

5.9.4  限值和带宽234

5.10  干扰限值的类型236

5.10.1  C/I和W/U比率237

5.10.2  部分性能降级（FDP）240

5.10.3  C/(N+I)和BER243

5.10.4  不可用度245

5.10.5  覆盖范围、作用距离和容量246

5.10.6  观测持续时间和位置248

5.10.7  雷达和航空业务限值248

5.10.8  信道共用率248

5.10.9  场强、功率通量密度和等效功率通量密度249

5.10.10  限值裕量252

5.11  干扰消除254

5.11.1  发射功率和带宽254

5.11.2  天线增益方向图255

5.11.3  天线指向256

5.11.4  位置、区域和间距257

5.11.5  部署位置258

5.11.6  噪声、馈线损耗和干扰裕量258

5.11.7  接收机处理259

5.11.8  时间和流量259

5.11.9  极化259

5.11.10  天线高度260

5.11.11  室内工作260

5.11.12  改善滤波和保护频带260

5.11.13  现场屏蔽261

5.11.14  频谱感知和地理数据库262

5.11.15  有用系统改造262

5.11.16  建模方法262

5.12  延伸阅读和后续内容263

第6章  干扰分析方法264

6.1  方法和研究案例264

6.2  案例分析266

6.2.1  IMT系统与卫星地球站共存分析266

6.2.2  NGSO MSS与固定业务共存分析269

6.3  静态分析法272

6.4  输入变量分析法277

6.5  区域分析法和边界分析法280

6.5.1  区域分析法280

6.5.2  边界分析法283

6.6  小耦合损耗分析法和所需距离间隔285

6.7  解析法288

6.8  动态分析法293

6.9  蒙特卡洛分析法302

6.9.1  方法原理302

6.9.2  输入变量305

6.9.3  输出统计量和U参数变化307

6.9.4  蒙特卡洛分析法案例308

6.9.5  LTE系统下行链路预算310

6.9.6  统计显著性313

6.9.7  台站部署分析317

6.9.8  结论319

6.10  蒙特卡洛区域分析法和两阶段蒙特卡洛分析法319

6.11  概率分析法324

6.12  干扰分析方法的选择325

6.13  研究项目和工作方法327

6.14  延伸阅读和后续内容328

第7章  特定业务和专用算法330

7.1  固定业务规划330

7.1.1  概述330

7.1.2  链路规划331

7.1.3  干扰限值333

7.1.4  高/低站问题336

7.1.5  信道选择337

7.2  专用移动无线电337

7.2.1  概述337

7.2.2  覆盖计算338

7.2.3  受保护服务区域和上行链路计算341

7.2.4  限值和传播模型342

7.2.5  兼容性审核344

7.2.6  信道共用率345

7.2.7  PMR系统与其他业务共用频谱348

7.3  广播业务349

7.3.1  限值计算349

7.3.2  覆盖范围的预测351

7.3.3  功率统计求和354

7.3.4  单频网络358

7.4  卫星地球站协调360

7.5  GSO卫星协调366

7.5.1  管理背景366

7.5.2  协调触发368

7.5.3  详细协调371

7.5.4  卫星协调和管理限制条件375

7.5.5  天线增益方向图378

7.6  EPFD和ITU-R S.1503建议书379

7.6.1  背景379

7.6.2  禁区和α 角382

7.6.3  EPFD校验方法386

7.6.4  EPFD计算方法389

7.7  雷达方程392

7.8  N系统方法396

7.9  通用无线电建模工具401

7.10  白色空间设备407

7.10.1  背景和相关业务407

7.10.2  FCC方法409

7.10.3  Ofcom方法411

7.10.4  两种方法的比较415

7.11  结语418

首字母缩写词和缩略词419

主要符号425

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干扰分析——面向频谱管理的无线电系统建模

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