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無線電頻譜管理政策、法規與技術(簡體書)
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無線電頻譜管理政策、法規與技術(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
目次

商品簡介

本書系統介紹了無線電頻譜管理的基本知識,內容包括無線電頻譜管理政策、法律、規則、標準、組織機構和工程技術,以及無線電業務、短距離設備管理和射頻人體暴露等。本書內容全面翔實,取材新穎,注重理論與實際應用相結合,可讀性和實用性強。

作者簡介

王磊,博士,北京航空航天大學電磁兼容技術研究所高級工程師,主要從事頻譜管理和電磁兼容領域前沿技術研究

譯 者 序
無線電頻譜是一種戰略性稀缺資源,廣泛應用於無線通信、廣播電視、導航定位、遙控遙測、射電天文、科學研究和國防安全等各個領域,在構建信息社會、推動經濟發展和國防建設中發揮著不可替代的重要作用。無線電頻譜管理作為一種國家主權行為,是確保頻譜資源得到高效利用、維護電磁空間安全的基本保證,是國家治理能力體系的重要組成部分,直接關係著國家經濟建設和國防安全,影響社會進步和技術創新。
當前,以信息通信技術為核心的新科技革命正在蓬勃發展,全球產業格局正在發生深刻調整,無線電頻譜的戰略價值和地位作用日益凸顯。歐美發達國家依靠其先發優勢,利用自身技術和法規影響力,借助國際組織和區域聯盟平臺,強勢主導國際無線電規則制定更新,對發展中國家的頻譜使用形成擠壓。“知己知彼,百戰不殆。”要想贏得全球頻譜資源使用權益競爭,突破電磁頻譜“壟斷”和“霸權”,有必要從更加寬廣的視角,瞭解無線電頻譜管理的總體框架和發展動態,掌握相關國際和區域組織的運行規則,借鑒發達國家頻譜管理的先進經驗做法,從而為深化頻譜管理的理論研究與技術創新,加快提升我國無線電頻譜管理能力水平,促進經濟社會發展和國防建設提供支持。本書正是為了滿足上述目的而翻譯出版的。
本書由國際無線電頻譜管理領域的知名專家Haim Mazar博士撰寫,是國際上第一本全面系統介紹無線電頻譜管理政策、法規和技術的專著。本書主要有4個特點:一是站位“高”,分別從全球、區域和國家3個層面,對相關國際組織和主要國家的頻譜管理情況進行了全方位介紹和分析,便於讀者從宏觀上把握全球無線電頻譜管理的總體概況;二是覆蓋“全”,不僅介紹了主要國際組織和國家的頻譜管理理念、政策、法律、規則、標準、機構和運行機制,還介紹了無線電業務、頻譜工程技術和人體射頻暴露等內容,便於讀者系統掌握無線電頻譜管理的知識體系;三是內容“新”,詳細介紹了近年來受到廣泛關注的短距離無線電設備管理、頻譜拍賣與重整、邊境頻率協調、新型頻譜管理模式和電磁輻射危害等問題,有助於讀者跟蹤瞭解無線電頻譜管理的熱點領域和發展趨勢;四是數據“實”,書中採用大量權威、準確的數據圖表對有關內容進行量化分析,引用和注釋信息完整規範,並結合許多具體案例進行分析講解,增強了內容的通俗性和實用性。
本書的主要適用對象為國際和國家頻譜管理機構及無線通信行業的管理人員、工程師、律師和經濟學者等,也可供高校通信工程、電子信息類專業的研究生和教師使用。
本書由謝樹果教授和王磊博士共同翻譯,其中謝樹果教授負責統一術語、一致性檢查和統稿審校,王磊博士負責譯文初稿的翻譯。由於本書涉及法律、經濟、管理和工程技術等多個專業領域,理論性、專業性強,在翻譯過程中,譯者參考了大量工具書、圖書資料和國際組織文獻,對書中部分術語和把握不准的地方與原書作者進行了多次溝通交流,對原著中的不當或不暢之處進行了修正完善,力求客觀準確地反映原著內容。
感謝原書作者Haim Mazar博士對翻譯該中文版的大力支持和幫助。感謝法國裡昂大學馬躍博士對原著中法語部分翻譯提供的幫助。感謝電子工業出版社積極引進本書,以及 Wiley 出版公司的幫助,使得本書中文版能夠儘快與讀者見面。感謝尹延昭女士為本書的翻譯和出版付出的辛勤勞動。本書譯者的工作得到了國家自然科學基金項目(No. 61371007)的支持和資助,在此表示謝意!
由於譯者水平有限,書中難免存在一些錯誤和不當之處,敬請廣大讀者批評指正。

作 者 簡 介
Haim Mazar(Madjar)博士在無線通信(包括廣播、移動、固定、無線電定位、衛星和公眾業務)和無線電頻譜管理領域擁有超過45年的工作經驗,已為國際電聯電信發展部門(ITU-D)和電信標準化部門(ITU-T)相關研究組及無線電通信部門(ITU-R)所有研究組(及其所屬工作組)撰寫提交了180多份技術文件。在2015年召開的國際電聯無線電通信全會上,Mazar博士被來自88個國家的代表推選為ITU-R第5研究組(地面業務)副主席,並長期承擔多個國家政府機構和國際工業界在頻譜管理、短距離設備管理和人體射頻暴露領域的顧問工作。Mazar博士于1971年獲得以色列理工學院電氣工程專業學士學位,1988年獲得以色列巴爾伊蘭大學工商管理碩士學位,2008年獲得英國倫敦米都塞克斯大學博士學位,主要研究方向為無線通信管理制度。Mazar博士目前是無線電通信領域的演講專家,2016年1月起擔任中國成都西華大學客座教授。


原 書 序 言
Mazar先生自1991年起一直廣泛參與國際電聯的各項活動,在國際無線電管理領域享有很高的知名度和認可度。本書能夠為無線電通信行業的工程師、律師和經濟學者提供有價值的信息和靈感。
我確信,本書將受到所有從事無線電通信管理和標準化工作的專家們的喜愛。

Fran?ois Rancy
國際電聯無線電通信局主任

前 言
瞭解無線電頻譜管理的政策、法規、標準和技術,對於頻譜管理機構、運營商、設備研發者和無線通信用戶(包括我們所有人)大有裨益。多年來,作者深入參與國家、區域和全球層面的無線電頻譜管理事務,積累了大量專業經驗、學術課程和教學案例,本書正是這些工作經驗和成果的結晶。希望本書能被全球無線電行業的工程師、律師和經濟學者使用,同時也能為他們解決日常面臨的問題提供幫助。
本書從總體上對全球主要無線電通信管理架構進行分析評估,並介紹了相關背景知識。例如,歐盟成員國希望將本國頻譜管理權轉交給政府間機構這一理念可能也適用於世界其他地區,可為許多發達國家和發展中國家提供借鑒。又如,相關國家無線電頻譜主管機構可以參照或沿用歐盟、北美和亞洲的既有無線電頻譜管理法規,而不一定非要制定新的頻譜管理法規和標準。
無線電頻譜管理法規主要涉及如下領域:不確定風險的管理、有害干擾、生命安全業務和新興無線技術的市場推廣等。有關無用發射和人體射頻暴露問題,往往需要從全球視角和價值觀角度,推動其規範化管理進程。
本書共分 9 章,首先探討無線通信行政管理、工程、法律和經濟方面的內容,然後詳細討論影響無線電頻譜管理法規和標準化的主要國際和區域性組織,接著介紹中國、法國、英國和美國的頻譜管理法規和標準化情況。此外,還討論了公眾密切關注的蜂窩移動通信基站數量激增、大型天線結構體影響及電磁污染等問題。這些問題均需要相關主管部門介入處理,特別是人體射頻暴露問題更需要重點關注。
第 1 章概述無線電頻譜和無線通信,簡要回顧無線通信的發展歷史,介紹通信信道的基礎知識,重點討論無線電頻段劃分和頻譜資源的稀缺性。
第 2 章探討主要無線電業務的管理,詳細介紹模擬和數字音頻(電臺)和視頻(電視)廣播的傳輸和技術參數,著重討論模擬無線調頻(FM)廣播和地面數字視頻廣播(DVB-T)。鑒於蜂窩移動通信在無線通信中佔據重要地位,且隨著系統容量和覆蓋範圍的不斷增加,移動通信業務的頻譜需求持續增長,因此第 2 章專門討論蜂窩移動通信業務。由於固定點對點和單點對多點均屬￿特定固定站之間的無線電通信業務,因此固定業務既可依託有線通信或衛星系統,也可依託更高效、更經濟的視距或非視距寬帶通信。鑒於衛星系統已廣泛應用於商業、政治、科學、研究和天文等諸多領域,第 2 章還介紹衛星軌道、增值業務和設備有關情況。
由於主管部門和公眾非常關注短距離設備(SRD),第3章專門介紹短距離設備的技術和工作參數。目前,短距離設備尚未被納入“無線電通信業務”範疇,短距離設備工作通常遵循無執照、無保護和不對其他無線電設備造成干擾的原則。短距離設備的廣泛使用有助於促進世界和地區的和諧穩定。例如,Wi-Fi在全球範圍的成功推廣使用可與全球移動通信系統(GSM)的發展成就相媲美。第3章最後介紹Wi-Fi、射頻識別(RFID)和民用頻段26.96~27.28 MHz使用的有關案例。
第4章介紹無線電頻譜管理政策、法規和經濟架構,對比分析集中規劃(事前和先驗)和基於市場(事後和後驗)兩種頻譜管理模式和方法,論述頻譜管理的主要目標。同時,介紹影響國家法律環境的兩種不同法律傳統(民法法系和普通法系),詳細介紹無線電通信法律在整個法律框架中的重要地位和執照持有者的財產權利,以及國際、區域和國家立法情況。此外,還分析無線電頻率的經濟屬性、無線通信對經濟社會和生產力發展的貢獻,以及各國將無線電頻譜作為非生產資產納入國家消費核算等情況,探討基於二次交易、拍賣和發行彩票的頻率執照費評估方法,給出無線電頻譜年費的計算方法。最後,介紹國際、區域和國家頻率劃分表,指出頻譜重新配置和重整均是優化頻率使用的經濟手段。
第 5 章首先介紹端到端無線電通信的基本知識,然後介紹發射機功率和無用發射、接收機選擇性、噪聲和靈敏度,以及天線基本參數(包括天線孔徑、波束寬度和增益、極化、帶寬、插入損耗和阻抗),這些內容是開展頻譜共用分析的基礎知識。接著介紹自由空間傳播損耗和麥克斯韋方程,給出菲涅耳區的定義,並對近場和遠場進行對比分析,討論電波穿透牆壁和繞過障礙物的頻率相關性,這些內容有助於解釋為什麼傳統的蜂窩移動通信系統工作在6 GHz 以下頻段。最後探討非線性和線性射頻干擾和頻譜共用計算方法,介紹干擾減弱或消除的相關技術。
第 6 章探討國際頻譜管理和標準化問題,介紹參與國際頻譜管理和標準化的相關組織和機構,詳細說明頻譜管理法規和標準的制定和實施過程,介紹國際電信聯盟的3個組成部門――電信發展局(ITU-D BDT)、電信標準化局(ITU-T TSB)和無線電通信局(ITU-R BR)。同時還介紹國家間的雙邊和多邊用頻協議、邊境頻率協調及干擾消除技術。
第 7 章探討區域性無線電頻譜管理問題,首先介紹歐盟頻譜管理法規、主要組成機構、政府間和國際組織間關係,以及頻譜的立法、軟件工具和協調活動等。由於歐盟成員國將部分主權讓渡給歐盟,因此歐盟的頻譜管理具有一定特殊性。接著介紹美洲頻譜管理相關組織機構,包括美洲國

目次

第1章 無線電頻譜和無線通信 1
1.1 歷史回顧 1
1.2 基本通信信道 2
1.3 無線電頻段 2
1.4 無線電頻譜資源的稀缺性 2
參考文獻 3
第2章 主要無線電業務 4
2.1 概述 4
2.2 地面廣播傳輸:聲音(電臺)和視頻(電視) 4
2.2.1 定義和簡介 4
2.2.2 廣播視頻和音頻的傳輸 6
2.2.3 地面聲音(音頻)廣播 8
2.2.4 地面視頻(電視)廣播 12
2.3 陸地移動和蜂窩移動通信業務 21
2.3.1 定義和簡介 21
2.3.2 蜂窩移動通信參考網絡單元 21
2.3.3 蜂窩移動通信業務的法規和標準化 22
2.3.4 國際移動通信(IMT)地面無線電業務(包括LTE) 28
2.4 固定點對點業務和單點對多點業務 33
2.4.1 固定業務簡介:固定網絡和移動回程 33
2.4.2 固定業務的部署和性能 34
2.4.3 視距(LoS)和非視距(NLoS)鏈路 37
2.4.4 固定無線系統(FWS)和寬帶無線接入(BWA)系統 37
2.4.5 可用無線電頻譜和頻率規劃 38
2.5 衛星通信 39
2.5.1 衛星通信的定義 39
2.5.2 衛星軌道和衛星業務 41
2.5.3 衛星設備 49
2.5.4 衛星通信的監測和管理 52
參考文獻 55
第3章 短距離設備和頻譜執照豁免 58
3.1 短距離設備管理制度 58
3.1.1 定義和應用 58
3.1.2 無干擾、無執照和無保護 59
3.1.3 國家/區域間雙邊協議 60
3.1.4 短距離設備的上市和標識 60
3.1.5 短距離設備對無線電通信業務的干擾 64
3.2 短距離設備的推廣使用 64
3.2.1 風險對風險(Risk-verse-Risk) 64
3.2.2 從集體化視角看待短距離設備頻譜協調的觀點 65
3.2.3 從個體化視角看待最少限制的觀點 65
3.3 短距離設備技術參數的工程背景知識 66
3.3.1 弗裡斯公式、接收功率、電場和磁場強度的數值公式 66
3.3.2 接收功率和電場強度的數值公式 67
3.3.3 接收功率和磁場強度的數值公式 68
3.3.4 接收功率、電場強度和磁場強度的對數公式 68
3.4 短距離設備的國際法規 69
3.4.1 短距離設備的全球化應用 69
3.4.2 國際電聯《無線電規則》和頻譜管理建議書規定的ISM頻段 70
3.4.3 短距離設備的全球和區域協調頻率範圍 72
3.4.4 短距離設備的技術和工作參數及頻譜使用 74
3.5 短距離設備的區域性法規 74
3.5.1 國際電聯1區和CEPT/ECC ERC 70-03建議書 75
3.5.2 國際電聯2區和FCC 47CFR Part 15無線電頻率設備 75
3.5.3 國際電聯3區和亞太電信組織成員國的短距離設備 78
3.6 全球和區域短距離設備管理案例及對比分析 79
3.6.1 案例1:Wi-Fi、RLAN、WLAN、U-NII 80
3.6.2 案例2:射頻識別的全球和區域性法規 85
3.6.3 案例3:ISM和民用頻段26.96~27.28 MHz 88
參考文獻 89
第4章 無線電頻譜管理政策、法律和經濟框架 91
4.1 影響無線電頻譜管理政策的世界觀 91
4.1.1 文化、法規和不確定性風險 91
4.1.2 集中規劃(事前和先驗)模式與基於市場(事後和後驗)模式 94
4.1.3 無線電頻譜管理框架和基本目標 96
4.2 法律環境 96
4.2.1 兩種法律傳統:民法法系和普通法系 96
4.2.2 法律框架 97
4.2.3 無線電通信法律 98
4.2.4 影響無線電頻譜管理法律的因素 100
4.2.5 無線電頻譜所有權 100
4.2.6 國際、區域和國家立法 101
4.3 經濟環境 102
4.3.1 經濟和頻譜管理 102
4.3.2 無線電頻譜的應用收益 105
4.3.3 國家成本帳目:無線電頻譜作為非生產性資產 108
4.3.4 頻譜收費政策 111
4.3.5 頻譜執照費:比較評估方法、拍賣、彩票抽獎法和二次交易 112
4.3.6 無線電頻譜年費 117
4.4 國際、區域和國家頻率劃分表和頻譜重新配置 118
4.4.1 頻率劃分表 118
4.4.2 無線電頻譜重新配置 119
參考文獻 120
第5章 頻譜工程與鏈路預算 122
5.1 端到端無線通信 122
5.2 射頻特性:調製和多址 124
5.2.1 調製和數字化 124
5.2.2 調製信號的表示 125
5.2.3 模擬調製 126
5.2.4 數字調製 127
5.2.5 信道多路接入和全雙工技術 133
5.3 發射機的輸出功率和無用發射 136
5.3.1 發射機框圖 136
5.3.2 發射掩模 136
5.3.3 無用發射 136
5.4 接收機的概念、選擇性、噪聲和靈敏度 139
5.4.1 接收機底噪和靈敏度 140
5.4.2 噪聲因子和噪聲溫度 141
5.4.3 衛星地球站和空間站的增益與噪聲溫度比G/T 142
5.5 天線基本參數 143
5.5.1 天線孔徑、波束寬度、方向性係數和增益 144
5.5.2 天線三維輻射方向圖和增益的計算 147
5.5.3 天線極化、帶寬、插入損耗和阻抗 154
5.6 電波傳播 156
5.6.1 概述 156
5.6.2 弗裡斯(Friis)傳輸公式和自由空間傳播損耗 156
5.6.3 麥克斯韋方程和自由空間遠場輻射的接收場強 159
5.6.4 ITU-R P.1546傳播曲線(30~3000 MHz) 163
5.6.5 菲涅耳區 164
5.6.6 大氣衰減 165
5.6.7 近場和遠場 167
5.6.8 電波穿牆和障礙物繞射中的頻率相關性 167
5.7 鏈路預算 168
5.7.1 功率公式 168
5.7.2 轉換公式 170
5.8 無線電干擾和頻譜共用 172
5.8.1 非線性干擾 172
5.8.2 線性干擾 174
5.8.3 干擾減小和消除技術 180
參考文獻 180
第6章 國際無線電頻譜管理和標準化 183
6.1 國際無線電頻譜管理法規和標準 183
6.2 頻譜管理法規和標準化 184
6.2.1 國際無線電頻譜管理和標準化的組織機構 184
6.2.2 全球無線電頻譜管理法規和標準化 190
6.2.3 無線電頻譜管理法規和標準的全球化 192
6.3 國家、區域和全球無線電頻譜管理法規 194
6.3.1 國家向政府間機構轉移管理權 194
6.3.2 區域性無線電頻譜管理和標準化的實施 195
6.4 全球電信主管機構――國際電聯 197
6.4.1 ITU-D(也稱為電信發展局,BDT) 197
6.4.2 ITU-T(也稱為電信標準化局,TSB) 198
6.4.3 ITU-R(也稱為無線電通信局,BR) 199
6.4.4 國際電聯《無線電規則》 200
6.5 邊境地區頻率協調、法規和技術 205
6.5.1 避免邊境地區出現有害干擾 205
6.5.2 雙邊和多邊協議 206
6.5.3 優先使用頻率、觸發電平和離開邊界的距離 206
6.5.4 減少邊境地區干擾可採用的技術 207
參考文獻 207
第7章 區域性無線電頻譜管理 209
7.1 歐洲無線電頻譜管理相關組織機構 209
7.1.1 政府間組織和國際組織的關係 209
7.1.2 歐洲主要電信組織 209
7.1.3 歐盟頻譜管理法規框架 213
7.1.4 CEPT採用的計算工具和協調方法 217
7.1.5 歐洲無線電頻譜管理的整體框架 218
7.2 美洲無線電頻譜管理相關組織機構 221
7.2.1 美洲國家組織和美洲國家電信委員會 221
7.2.2 安第斯國家共同體無線電頻譜管理框架 222
7.2.3 安第斯國家共同體的整體管理模式 222
7.2.4 安第斯國家共同體無線電頻譜管理總結 223
7.2.5 南美洲和加勒比海地區其他相關組織 223
7.2.6 南美洲政府間組織的整體模式 224
7.3 歐洲和北美兩大陣營的比較 225
7.3.1 概述 225
7.3.2 分析 226
7.3.3 結論 227
7.4 亞洲無線電頻譜管理 228
7.4.1 概述 228
7.4.2 亞太電信組織 229
7.4.3 世界最大無線市場(東南亞)的管理 229
7.4.4 亞太廣播聯盟 230
7.4.5 通信領域區域共同體 230
7.5 阿拉伯國家和北非的無線電頻譜管理 231
7.6 非洲無線電頻譜管理 232
7.6.1 非洲電信聯盟 232
7.6.2 西非國家及其區域性組織 232
7.6.3 東非國家共同體與東非通信組織 232
7.6.4 南部非洲區域管理組織 232
參考文獻 233
第8章 國家無線電頻譜管理 235
8.1 國家無線電頻譜管理的地位作用 235
8.1.1 國家無線電頻譜管理的目標 235
8.1.2 國家頻譜管理的主要職責 236
8.1.3 促進頻譜優化使用的方針和措施 237
8.1.4 無線電頻譜控制 241
8.2 頻譜管理的趨勢、新興技術和無線創新 243
8.2.1 頻譜管理的趨勢 243
8.2.2 新興無線技術 244
8.2.3 頻譜政策、發展歷程和無線創新 246
8.3 幾

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