电波传播典型题解析及自测试题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

现代通信系统：原理、设计与性能评估 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代通信系统理论与实践的知识体系。全书结构严谨，逻辑清晰，从基础的信号与系统理论出发，逐步过渡到现代数字通信、编码与调制技术，并深入探讨了信道编码、多址接入技术以及现代无线通信系统（如OFDM、MIMO）的关键原理与性能分析。本书特别注重理论与工程实践的结合，旨在培养读者解决实际通信系统设计与分析问题的能力。 第一部分：通信系统基础 第一章 信号与系统回顾 本章首先复习了连续时间与离散时间信号的表示方法，包括傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换与Z变换的核心概念及其在信号分析中的应用。重点探讨了线性时不变（LTI）系统的基本特性，如系统的冲击响应、频率响应的计算，以及卷积运算在系统分析中的作用。此外，还引入了随机过程的基础知识，包括宽平稳过程、各态历经性，以及功率谱密度（PSD）的定义及其在通信系统中的重要性，为后续的噪声分析奠定基础。 第二章 模拟调制技术 本章详细阐述了模拟调制的原理与性能。内容涵盖调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）的数学模型、频谱特性及功率效率。对AM系统的包络检波和过调制现象进行了深入分析。FM部分着重讨论了宽带FM与窄带FM的特性，并对不同调制方式下的抗噪声性能进行了比较，特别是在高信噪比和低信噪比条件下的性能差异，以及卡森法则的应用。 第二部分：数字基带传输 第三章 离散时间信号处理与采样 本章聚焦于从连续信号到离散信号的转换过程。详细介绍了采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的理论依据和实际应用，包括过采样和欠采样的影响。随后，讨论了量化过程，包括均匀量化和非均匀量化（如$mu$-律和A-律压缩），以及量化噪声的产生与抑制方法。脉冲编码调制（PCM）的原理、信噪比计算以及差分脉冲编码调制（DPCM）作为一种有损压缩技术被引入。 第四章 基带脉冲整形与成形滤波 本章是数字通信的基石。深入探讨了码元传输速率、奈奎斯特带宽的限制。核心内容聚焦于如何设计合适的基带脉冲成形滤波器以避免码间串扰（ISI）。详细分析了理想的矩形脉冲和升余弦（Raised Cosine）滤波器，推导了其在满足无ISI条件下的具体参数要求。此外，还讨论了眼图的绘制与分析方法，以及如何通过定时恢复技术确保同步性。 第五章 最佳接收与信道均衡 本章讨论了在存在噪声和干扰的信道中实现最佳信号检测的理论基础。基于维纳滤波的原理，推导了匹配滤波器（Matched Filter）的结构和性能，证明了其在加性高斯白噪声（AWGN）信道下实现最小误码率（BER）的优越性。随后，针对存在多径效应或信道失真的情况，系统地介绍了线性均衡器（如迫击均衡和决策反馈均衡器DFE）的设计原理、收敛性分析以及对残余ISI的抑制效果。 第三部分：数字带通传输 第六章 数字调制与解调 本章系统地介绍了数字载波调制的各种技术。详细讲解了振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）的原理和星座图。重点分析了正交幅度调制（QAM）的性能，包括MPSK和MQAM在AWGN信道下的理论误码率公式推导。此外，还对最佳（相干）解调器的结构进行了阐述，并与非相干解调的性能差异进行了对比分析。 第七章 扩频通信技术 扩频技术是现代抗干扰、抗多址通信的核心。本章详细介绍了直接序列扩频（DSSS）系统的原理，包括伪随机噪声（PN）序列的生成、自相关和互相关特性。分析了DSSS系统在存在窄带干扰和宽带噪声环境下的抗干扰性能，并计算了系统的处理增益。正交频分复用（OFDM）技术作为一种多载波扩频技术，其基本原理、循环前缀（CP）的作用、以及在频率选择性衰落信道中的优势也被引入。 第八章 多址接入技术 为实现有限频谱资源下的多用户共享，多址接入技术至关重要。本章对比分析了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的基本原理和优缺点。重点深入讲解了CDMA系统，特别是正交CDMA（正交性条件）和非正交CDMA（需要功率控制和多址接入干扰MII）下的系统容量与性能分析。 第四部分：信道编码与系统容量 第九章 信源编码与信道编码基础 本章将信息论的基础知识应用于通信系统设计。首先介绍了信源编码（如Huffman编码和L-Z编码）对数据压缩的原理。随后，转入信道编码，阐述了其提高传输可靠性的必要性。引入了信道容量的概念，推导了香农信道容量公式，并讨论了香农定理对系统设计指导意义。 第十章 线性分组码与循环码 本章聚焦于代数译码技术。详细介绍了线性分组码（如汉明码、循环冗余校验码CRC）的生成矩阵、校验矩阵的构建与译码过程。着重讲解了循环码的代数特性，以及使用移位寄存器实现编码与解码的方法。 第十一章 卷积码与Viterbi译码 卷积码因其优良的性能和译码的灵活性而被广泛应用。本章详细推导了卷积码的编码过程，并利用状态图、树状图和网格图进行系统化表示。核心内容是维特比（Viterbi）译码算法，包括其基于最大似然准则的路径搜索过程，以及在不同约束长度下的译码复杂性。 第五部分：现代无线信道与高级技术 第十二章 移动通信信道模型 本章专为无线通信环境设计。分析了电磁波在复杂环境中的传播特性，如反射、绕射和散射。系统讲解了平坦衰落（如瑞利分布和莱斯分布）和频率选择性衰落的统计特性。引入了多径效应，探讨了时延扩展、相干带宽与相干时间的概念。 第十三章 接收机技术与分集 针对无线信道的时变和衰落特性，本章介绍了提高系统鲁棒性的接收机技术。详细讨论了分集技术（如时间分集、频率分集、空间分集）的基本原理，包括选择性合并、最大比合并（MRC）和开关分集。对各种分集技术的性能增益进行了量化分析。 第十四章 MIMO系统原理 多输入多输出（MIMO）技术是现代高速无线通信的标志。本章系统介绍了MIMO系统的空间复用（Spatial Multiplexing）和空间分集（Spatial Diversity）两种核心应用。阐述了信道容量的提升（如容量的Logarithmic公式），并介绍了迫零（ZF）预编码和迫零均衡技术，以及信道状态信息（CSI）在MIMO系统中的重要作用。 附录：傅里叶变换快速算法（FFT） 附录简要介绍了快速傅里叶变换（FFT）的算法结构，强调其在数字信号处理和OFDM系统实现中的计算效率优势。 本书理论深度适中，覆盖了从通信系统基础到前沿技术的完整知识链条，是通信工程、电子信息工程专业学生，以及从事无线通信系统研发工程师的理想参考教材。