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出版者:

作者:唐红 编

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:2010-8

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787122086341

丛书系列:

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现代通信系统设计与优化 内容提要： 本书系统地阐述了现代通信系统的基本原理、关键技术、设计流程与优化策略。内容涵盖了从信号的产生、调制、信道传输到最终接收与解调的完整链路分析。重点突出了数字通信、移动通信（如5G/6G前沿概念）、光纤通信以及无线局域网（WLAN）等现代热点领域的技术细节与工程实践。通过深入剖析信道编码、多址接入技术、同步与盲均衡技术，为读者提供一套扎实的理论基础和前沿的工程视野。本书特别强调了系统级仿真与性能评估方法，旨在培养读者利用先进工具解决复杂通信系统实际问题的能力。 --- 第一部分 基础理论与信号表示 第一章 信号与系统基础回顾： 本章首先对信号与系统理论进行必要的复习与深化，重点聚焦于通信系统分析所需的数学工具。内容包括连续时间信号与离散时间信号的表示、傅里叶变换（FT）、拉普拉斯变换（LT）及其在系统分析中的应用。详细讨论了线性时不变（LTI）系统的特性，如频率响应、冲激响应的确定方法。此外，引入了随机过程理论的基础概念，如高斯过程、平稳性、遍历性等，为后续的噪声分析和数字通信性能评估奠定概率基础。强调了采样定理在数字通信中的关键地位及其对重建误差的影响分析。 第二章 模拟调制技术： 本章深入探讨了幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等模拟调制技术。详细分析了它们的调制器与解调器结构、频谱特性及其抗噪声性能。对于AM，区分了普通AM、双边带抑制载波（DSB-SC）和单边带（SSB）的优缺点及实际应用场景。FM部分着重于其宽带和窄带的特性分析，并对比了斜率检波、锁相环（PLL）等解调方法的性能差异。本章还包含对接收机灵敏度、动态范围等关键性能指标的量化分析。 第三章 数字基带传输系统： 本章将核心注意力转移至数字信号在基带的传输，这是所有现代数字通信系统的基石。详细介绍了脉冲编码调制（PCM）的原理与实现，包括量化噪声的控制。重点阐述了不同基带信号的脉冲成形技术，如升余弦滤波器，并分析了其对码间串扰（ISI）的影响及最小化方法。对比了归零（NRZ）、归零（RZ）、曼彻斯特等线路编码方式的频谱效率和传输特性。此外，系统性地介绍了判决理论基础，包括贝努利模型下的最佳判决门限设置，以及误码率（BER）的计算方法。 --- 第二部分 数字与带通调制技术 第四章 数字带通传输系统： 本章是实现高效频谱利用的关键。系统地介绍了振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）的基本原理、星座图表示和功率谱密度。随后，深入探讨了M进制正交幅度调制（M-QAM）和M进制相移键控（M-PSK）的原理及其性能优势。对比分析了不同调制方式在相同带宽和功率约束下的频谱效率（比特/秒/赫兹）和抗噪声性能（$E_b/N_0$ 曲线）。引入了正交频分复用（OFDM）技术的基本概念，作为应对多径信道的强有力工具，探讨了其子载波的划分和循环前缀（CP）的应用。 第五章 信道编码：原理与应用： 本章聚焦于如何通过增加冗余信息来提高传输的可靠性。详细介绍了代数编码（如分组码、卷积码）和图算法解码（如维特比译码）。重点讲解了循环冗余校验码（CRC）在错误检测中的应用。在纠错方面，深入剖析了有限域上的运算、汉明码的构造与解码。现代编码技术部分，介绍了Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的基本结构、迭代译码思想及其接近香农极限的优异性能，并讨论了它们在5G系统中的实际映射。 第六章 同步技术与信道均衡： 在实际的移动或高速有线信道中，信号的定时、载波频率和相位恢复至关重要，且信道带来的时延扩展（码间串扰）必须被消除。本章详细阐述了载波同步技术，如Costas环、Gardner定时提取算法等。对于基带系统，重点分析了基于训练序列的同步和盲同步方法。在均衡部分，详细推导了线性均衡器（如迫零均衡器、MMSE均衡器）的设计准则，并介绍了信道反卷积的概念。对于更复杂的信道，引入了判决反馈均衡器（DFE）的结构及其性能提升的原理。 --- 第三部分 现代通信系统架构与前沿技术 第七章 多址接入技术与蜂窝系统： 本章转向系统级应用，特别是移动通信的基础——多址接入技术。全面对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的工作原理、优缺点及频谱效率。深入分析了扩频通信（Spread Spectrum）的原理，特别是直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）在抗干扰和安全通信中的作用。随后，将这些技术应用于蜂窝移动通信系统的架构中，简要介绍GSM、3G（WCDMA/CDMA2000）的关键技术特征，并过渡到正交频分复用接入（OFDMA）在4G/5G中的核心地位。 第八章 接收机架构与噪声分析： 本章从接收端出发，系统分析了不同类型的接收机结构。详述了超外差接收机、零IF（零中频）接收机和直接变频接收机的架构及其各自面临的挑战，如镜像频率抑制、直流偏置和I/Q失衡问题。重点进行噪声分析，计算了接收机的系统噪声系数（Noise Figure, NF），并推导了最佳线性接收机的判决信噪比（SNR）公式。讨论了数字化接收机中模数转换器（ADC）的性能要求及其对整个接收链路的影响。 第九章 MIMO系统与空间复用： 本章聚焦于提高无线信道容量的革命性技术——多输入多输出（MIMO）。详细解释了MIMO系统的信道模型，包括瑞利衰落和莱斯衰落。阐述了信道容量的提升潜力（信道容量定理）。重点介绍两种核心应用：空间复用（如迫零预编码、迫零检测）以提高数据速率，以及发射分集（如空时分组码STBC）以提高可靠性。讨论了信道状态信息（CSI）对MIMO系统性能的决定性作用。 第十章 光纤通信与高速网络： 本章将焦点拓展至高速有线传输领域。系统介绍光纤通信的基本原理，包括光波导理论、光纤的损耗与色散特性（模间色散、材料色散、波导色散）。分析了光发射器（LED、LD）和光接收器（PIN、APD）的工作原理。重点讨论了如何通过色散补偿技术（如色散补偿光纤DCF）来扩展光通信系统的传输距离。最后，介绍了WDM/DWDM技术在实现超大容量光网络中的关键作用及其相关的光器件技术。 --- 第四部分 系统仿真、测量与优化 第十一章 通信系统仿真与建模（MATLAB/Python）： 本章旨在弥合理论与工程实践的鸿沟。详细指导读者如何利用MATLAB或Python（配合NumPy/SciPy库）对通信系统进行建模和仿真。内容包括：构建一个完整的数字调制解调系统仿真框架，模拟AWGN和衰落信道，计算实际的BER性能曲线，并与理论值进行对比验证。指导读者如何设计参数扫描实验，以评估编码率、调制阶数、均衡器阶数等参数对系统吞吐量和误码率的影响。 第十二章 性能指标、测试与网络优化： 本章讨论系统投入实际应用前的关键环节。深入探讨了实际网络中常用的性能指标，如吞吐量、时延、抖动和组网效率。介绍了网络级性能分析的工具和方法。针对无线网络，讨论了覆盖范围优化、干扰抑制（如使用波束赋形的概念）以及资源调度策略。对于有线网络，涉及误码率的实时监测和故障隔离流程。强调了从设计到部署的迭代优化循环。 --- 适用对象： 本书适合通信工程、电子信息工程、信息与信号处理等相关专业的高年级本科生、研究生作为教材或参考书。同时也为通信系统工程师、射频设计人员以及致力于无线/光通信系统研发的专业技术人员提供了深入的技术参考和实践指导。阅读本书，读者应具备微积分、线性代数和基础概率论的知识。

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