数字微波通信

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出版者:北京邮电学院出版社
作者:
出品人:
页数:461
译者:
出版时间:1995-08
价格:12.90
装帧:平装
isbn号码:9787563502219
丛书系列:
图书标签:
  • 数字微波通信
  • 微波通信
  • 微波通信
  • 数字通信
  • 无线通信
  • 通信工程
  • 信号处理
  • 调制解调
  • 信道编码
  • 多址接入
  • 射频电路
  • 通信系统
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具体描述

内容提要

本书是从大容量数字微波通信中的技术理论、维护操作和指标测量三方面相结合

为出发点而编写的。书中着重讨论了大容量数字微波通信的基本原理、基带数字信号

的调制与解调、无线电波的传播衰落特性及抗衰落技术措施、PCM复用系统、通信系

统中各类微波站的设备配置构成、收发信机及分集接收机工作原理、构成特点、波道

的保护、倒换原理及构成特点、集中监控、公务联络系统、天馈线系统以及微波设备

单机及通信系统的主要技术指标的测量方法等。

本书注重了理论联系实际,对具体典型设备作了较细致的解剖讲解,内容深入浅

出。在每章的首末分别提出了学习要求和复习思考的内容,以便于自学。

本书除可作为在职专业培训教材外,还可作为从事数字微波通信维护的人员自学

用书。

现代通信技术前沿探索:信号处理与信息论基础 图书简介 本书旨在为读者构建一个扎实而全面的现代通信系统理论基础,尤其侧重于信号处理、信息论及其在实际通信系统中的应用。我们摒弃了对特定技术(如数字微波通信)的直接阐述,而是深入挖掘支撑所有现代通信系统的底层数学原理与工程实践。全书内容紧密围绕信息如何在复杂的物理信道中高效、可靠地传输这一核心主题展开,为理解和设计下一代通信技术奠定坚实的理论基石。 第一部分:连续与离散信号分析 本部分首先回顾和深化了经典的信号与系统理论,为后续的通信系统分析做好准备。我们从连续时间信号的傅里叶分析入手,详细阐述了傅里叶变换(FT)、拉普拉斯变换以及Z变换的性质、收敛域及其在系统分析中的应用。重点讨论了系统的频率响应、稳定性和因果性判断标准。 随后,引入了离散时间信号处理的核心——离散时间傅里叶变换(DTFT)和离散傅里叶变换(DFT)。我们详尽分析了DFT的计算特性、频谱泄漏问题,并详细介绍了快速傅里叶变换(FFT)算法的原理、复杂度分析及其在实际应用中的优化技巧,例如窗口函数(如汉宁窗、海明窗)的选择和影响。此外,本书对线性卷积与圆周卷积的区别进行了深入探讨,并阐述了如何利用DFT高效地实现信号的滤波和相关运算。 第二部分:随机过程与噪声理论 现代通信系统不可避免地要处理随机信号和噪声。本部分致力于系统地介绍随机过程理论,这是分析通信系统性能的必备工具。我们从概率论的基础回顾开始,过渡到随机变量的联合分布和条件概率。 随后,引入了随机过程的概念,包括均方连续、广义平稳(WSS)和严格平稳过程的定义和判据。重点分析了自相关函数和功率谱密度(PSD)之间的关系(维纳-辛钦定理)。我们详细讨论了几种关键的随机过程模型,如白噪声过程、高斯过程以及带限过程,并分析了它们在经过线性系统时的统计特性演变。 噪声理论部分深入探讨了加性高斯白噪声(AWGN)模型的建立及其在通信系统性能分析中的核心地位。我们引入了噪声功率谱密度、噪声带宽的概念,并讲解了如何通过建模和仿真来评估不同类型的噪声(如散粒噪声、闪烁噪声)对系统性能的影响。 第三部分:信息论基础与信源编码 信息论是量化信息、确定通信极限的数学工具。本部分从香农的信息论基石出发,详细阐述了信息熵、联合熵、条件熵以及互信息的概念。我们推导了这些度量的基本性质,并用具体的例子说明信息量、不确定性与概率分布之间的内在联系。 针对信源编码,本书详细分析了如何利用信息论指导数据压缩。我们深入探讨了定长编码和变长编码的原理,重点介绍了霍夫曼编码和算术编码算法的构造过程、效率分析及其在有损与无损压缩中的应用。此外,还介绍了Lempel-Ziv(LZW)等字典类编码方法的原理,并讨论了Rate-Distortion理论在有损压缩中的指导意义。 第四部分:信道编码理论与纠错原理 信道编码的目的是在存在干扰和衰落的信道中实现可靠通信。本部分系统地介绍了信道编码的理论框架。我们从信道容量的概念入手,推导了香农的信道容量公式,明确了所有通信方案的理论极限。 随后,本书详细讲解了代数编码理论。首先介绍代数基础,包括有限域(Galois Field)的运算规则。接着,深入分析了分组码,特别是线性分组码的结构、生成矩阵与校验矩阵的构建。重点剖析了循环码,包括其代数表示(多项式表示)以及使用伴随多项式进行高效的编码和译码(如多项式除法译码)。 在代数码的基础上,本书详述了最有效的代数纠错码:BCH码和里德-所罗门(RS)码的构造原理、最大码距的确定以及欧几里得算法、Berlekamp-Massey算法等关键译码流程。 此外,我们还专门辟章介绍了现代高性能的软判决编码技术,如卷积码及其Viterbi译码算法,以及Turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC)的迭代译码思想,解释了它们如何逼近香农极限的机制。 第五部分:数字调制与解调技术 本部分聚焦于如何在物理层将离散信息映射为可传输的模拟信号,即调制技术。我们从基带信号传输的限制(如奈奎斯特定理)开始,过渡到带通信号的表示方法,引入了复基带等效模型。 详细分析了线性调制技术,包括幅度键控(ASK)、频率键控(FSK)和相移键控(PSK),并着重分析了正交幅度调制(QAM)在高阶调制下的性能优势与复杂性权衡。书中对不同调制星座图的平均能量、欧氏距离和抗噪声性能进行了严格的数学比较。 解调技术部分,重点阐述了最佳接收器的设计原理——匹配滤波器(Matched Filter)的结构及其在判决阈值设置中的作用。我们详细推导了在AWGN信道下,相干解调(Coherent Detection)与非相干解调(Non-coherent Detection)的误码率(BER)性能公式,并讨论了相位同步和定时同步在实际接收机中的实现挑战。 第六部分:多址接入与信道估计 为了有效共享有限的无线资源,多址接入技术至关重要。本书分析了主要的接入策略:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。特别深入探讨了CDMA的原理、扩频技术(如伪随机序列的特性)以及多址干扰(MAI)的抑制方法。 信道估计是实现高效无线通信的关键一环。本部分讲解了信道冲激响应、衰落模型(如瑞利衰落、莱斯衰落)的统计特性。系统阐述了盲信道估计与基于导频辅助的信道估计方法,包括最小均方误差(MMSE)准则下的估计器设计,以及信道状态信息(CSI)反馈机制在预编码和波束赋形中的作用。 本书的整体结构设计旨在提供一个从信息源到物理传输的完整、严谨的理论框架,确保读者能够深刻理解现代通信系统的设计哲学,而非仅仅停留在对某一具体应用技术的描述层面。

作者简介

目录信息

目 录
前 言
编者的话
第一章 数字微波通信原理
一、数字微波通信概述
二、数字微波通信系统及模型
三、数字信号的传输
1.模拟信号的数字化
2.数字信号的传输
四、基带数字信号的调制
1.数字信号的幅度调制
2.数字信号的相位调制
3.数字信号的频率调制
4.正交幅度调制
五、基带数字信号的解调
1.相干解调
2.差动相干解调
3.16QAM正交调幅波的解调
六、微波信号在空间传播的特点及抗衰落措施
1.电波的传播
2.弗涅尔半径、余隙、天线高度
3.电波传播路径的分类
4.抗衰落技术
七、数字复接技术
1.脉冲编码调制
2.PCM基群的构成
3.多路数字复用系统
复习与思考
第二章 数字微波通信系统
一、数字微波通信系统的一般概念
1.通信容量
2.调制方式
3.保护与倒换
4.路旁业务
5.公务联络
6.集中监控与维护
7.数字微波通信的特点
二、数字微波通信系统的原理
1.系统模型与性能指标
2.数字微波通信系统的频段及频率配置
3.微波电路路由的选择及干扰
4.微波通信系统简介
三、通信系统各类微波站的设备配置
1.中继方式
2.终端站的设备配置
3.上、下话路站的设备配置
4.中继站的设备配置
复习与思考
第三章 微波收发信机
一、概 述
二、数字微波传输系统
三、微波收发信机组成
四、微波收信机
1.微波低噪声放大器
2.具有自动增益控制的微波低噪声放大器
3.收信混频器
4.中频滤波器
5.中频自适应均衡器
6.中频放大器
五、微波发信机
1.发信机的主要性能指标
2.发信中放
3.发信本振源
4.发信功放
5.发信混频
复习与思考
第四章 分集接收
一、微波传播特性
1.微波传播方式
2.微波传播的衰落现象
3.微波的多径传播
4.平衰落和瑞利分布特性
5.频率选择性衰落及其统计特性
6.多径传播对通信的危
7.多径传播对数字微波的影响
8.抗衰落的技术措施
二、分集接收技术
1.空间分集接收
2.分集接收的改善效果
3.分集信号合成
4.分集接收实例简介
复习与思考
第五章 调制解调设备
一、基带数字信号
1.基带数字信号的形成方法与时分多路复用
2.实现PCM通信的基本过程
3.PCM数字信号的基带传输和频带传输
4.数字微波传输的PCM基带数字信号系列
二、数字信号的调制与解调电路
1.数字信号的基本调制与解调方式
2.二相移相键控调制解调电路
3.4PSK调制解调电路
4.十六进制正交调制解调电路
5.均衡器电路
三、调制解调设备组成
1.概 述
2.调制设备的组成
3.数字解调设备的组成
4.典型实例
四、测 试
1.中频输出频率测试
2.中频输出电平测试
3.输入允许最大抖动测试
4.剩余输出抖动测试
5.抖动转移特性测试
复习与思考
第六章 数字微波公务联络设备
一、数字微波公务信号传送方法
1.频分法
2.时分法
3.附加调制法
4.附加调频公务电路调制器的性能指标
5.三种数字信号的调制方式
二、数字微波公务联络设备的构成
1.NAS-501辅助机架
2.NAR-512()监控控制设备
3.信号流程
4.MDAP-140MB-18B/19B16QAM140MB调制解调器
复习与思考
第七章 数字微波波道切换设备
一、概 述
1.基本原理
2.可靠性分析
3.数字微波倒换的特点和无损伤倒换
4.倒换逻辑
5.误码检测方法
二、NAL-5282DC倒换设备简介
1.设备功能
2.工作原理
复习与思考
第八章 监控设备
一、监控设备基本组成与原理
二、传输通道
三、监控信号的帧结构
1.帧头标志
2.地址段
3.特征段
4.数据段
5.校验段
6.“帧尾”标志段
四、典型监控设备实例
1.设备组成
2.NAR-511A监控数据编译码架
3.NAR-511D监控数据显示架
4.NAR-512T/R遥控遥信架
5.NAS-501监控辅助架
复习与思考
第九章 集中监控设备
一、集中监控设备的组成
1.前端机
2.主机微机系统
二、集中监控系统软件
1.从机单机自诊断
2.前端机单机自诊断
3.系统自诊断
三、典型集中监控设备实例
1.概 述
2.主要性能
3.工作过程
4.操 作
四、维 护
1.环境和设备维护
2.软件维护
复习与思考
第十章 数字微波天、馈线系统
一、天线的基本参量
1.方向性
2.效率
3.增益系数
4.阻抗
5.极化
6.频带宽度
二、喇叭天线
三、抛物面天线
1.概 述
2.抛物面几何光学原理
3.初级照射器的主要技术要求
4.抛物面天线的参数
四、喇叭抛物面天线
五、卡塞格伦天线
1.概 述
2.卡塞格伦天线的几何光学原理
3.卡塞格伦天线的几何关系
4.卡塞格伦天线的特性参数
5.安装及调测方法
六、微波中继通信对天线的要求
1.增益系数
2.方向性
3.反向防卫度
4.交叉极化去耦度
5.驻波比
七、矩形、圆形及椭圆形波导馈线
1.矩形波导
2.圆形波导
3.椭圆软波导
4.馈线元件
复习与思考
第十一章 数字微波通信基本测量
一、概 述
二、单机的测量
1.微波发信机的测量
2.微波收信机的测量
3.调制、解调器的测量
4.天、馈线的测量
三、通信系统的测量
1.误码率的测量
2.抖动的测量
四、附 录
1.关于残余误码率的统计方法
2.关于噪声系数
3.关于群时延
4.关于驻波比与回波损耗
复习与思考
第十二章 数字微波通信的维护工作
一、数字微波电路的维护工作方法
二、数字微波电路值机人员的维修责任制
三、数字微波电路维护人员应掌握的业务知识
四、无人值守微波站的巡检要点
五、备用机盘的管理及送检方法
六、维护人员参与工程建设的随工及验收
七、维护人员的新技术培训及新维护方式的普及
复习与思考
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我尝试去理解书里阐述的那些底层原理时,发现作者的叙述逻辑简直像是为初学者量身定制的向导。他并非直接抛出复杂的数学模型,而是先从宏观的、读者容易感知的场景切入,比如现代信息社会中“远距离可靠传输”的迫切需求,以此来烘托出所讨论技术的重要性与必要性。随后,每引入一个核心概念,都会先用非常通俗易懂的语言进行铺垫和解释,确保读者能够跟上思维的步伐。举例来说,对于某个关键的调制解调过程,作者用了长达半页的篇幅,借助日常生活中的类比——比如“给信号装扮不同的‘外衣’以便在拥挤的‘高速公路’上传输而不相互干扰”——来阐释其核心思想。这种“慢热”但极其扎实的讲解方式,避免了初学者在面对艰深理论时产生的畏难情绪。我个人特别喜欢他处理那些跨学科知识点时的态度,总能精准地把握住技术交叉处的难点,并辅以恰到好处的数学推导,既保证了理论的严谨性,又没有让推导过程变成一连串令人望而却步的符号堆砌。整体而言,这本书的知识构建路径设计得非常巧妙,体现了高超的教学智慧。

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书中对当前技术发展趋势的把握,展现了作者超越一般教材编写者的前瞻性视野。在讨论完基础的信道编码和均衡技术之后,它并未止步于已成熟的技术,而是深入探讨了诸如软件定义网络(SDN)在微波骨干网中的潜在集成,以及5G和未来6G时代中,高频段(如毫米波)传输所面临的独特挑战和创新的解决方案。特别是关于相控阵天线和智能波束赋形(Beamforming)的章节,作者没有停留在原理层面,而是用一种探讨性的口吻,分析了这些新兴技术如何从根本上改变传统微波系统的资源分配和抗干扰能力。这种对“当下”和“未来”的关注,使得这本书的参考价值远远超出了传统的教学工具范畴。它更像是一份高质量的技术路线图,指引着读者去思考当前行业热点背后的物理和信息论基础。阅读这些内容,让我对该领域未来的发展方向有了更加清晰和具象的认知,避免了知识体系的陈旧化,保持了思维的敏锐性。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮,封面采用了深邃的藏青色,配上简洁的银色和白色的字体,透露出一种专业且严谨的气息。翻开书页,纸张的质感也相当不错,摸起来光滑细腻,印刷的清晰度极高,即便是最细小的图表和公式,也看得一清二楚,长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。装订方式结实牢固,可以完全平摊开来,这对于需要频繁对照书中内容进行学习和查阅的读者来说,无疑是一个极大的便利。作者在排版布局上也颇下了一番功夫,章节标题的层级分明,段落之间的间距适中,使得整个页面的视觉负荷很低,让人愿意沉下心来慢慢品读。尤其值得称赞的是,书中穿插的一些示意图和流程图,绘制得极其精美且信息量饱满,很多复杂的概念仅凭这些图示就能得到初步的理解,极大地提升了阅读体验的流畅度。这种对细节的极致追求,从外到内都体现出出版方和作者对知识载体的尊重,让人感觉手中的不仅仅是一本教材或参考书,更像是一件精心制作的工艺品,这种物质层面的优秀体验,为接下来的知识探索奠定了非常好的心理基础。

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这本书的案例分析部分,是其价值几何级增长的关键所在。不同于许多理论书籍只是给出结论性的公式,这里的应用实例不仅数量丰富,更重要的是它们的广度和深度都令人印象深刻。我发现它涵盖了从传统的点对点微波链路设计,到现代复杂的卫星通信系统布局,甚至还涉及了一些前沿的、关于频谱效率优化的小节。这些案例并非是生硬地将公式套入数字进行计算,而是真正还原了工程实践中工程师们会遇到的具体问题:比如如何应对多径效应导致的衰落,如何根据地形数据精确计算馈线损耗,以及在特定气候条件下如何选择合适的FEC(前向纠错)编码增益。作者在解析每一个案例时,都会清晰地列出设计目标、约束条件、所采用的技术方案以及最终的性能评估,这种“问题-分析-方案-评估”的完整闭环展示,极大地提升了书本知识的实用性和可操作性。对于希望将理论应用于实际的工程师或者研究生来说,这些案例无疑是最好的“实战演习手册”,让人感觉学到的知识是“活的”,可以直接投入到工作场景中去验证和应用的。

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从编辑和校对的角度来看,这本书的质量控制达到了令人惊叹的水平。在长达数百页的篇幅中,我几乎没有发现任何明显的印刷错误,更别提那些可能让人陷入逻辑死胡同的符号误用或公式遗漏。这种近乎完美的准确性,对于理工科的专业书籍来说,是极其宝贵的品质,它极大地减少了读者在学习过程中需要花费时间去“纠错”的成本,使得注意力可以完全集中在理解内容本身。此外,书后附带的专业术语索引和参考文献列表也做得非常详尽且条理清晰,检索起来十分方便,这对于进行更深入研究的读者来说,提供了极佳的延伸阅读指引。整体而言,从纸张的触感到文字的精确度,再到结构布局的合理性,这本书在出版制作的每一个环节都体现出一种对知识本身的尊重和对读者体验的重视,最终呈现出的成品是一部既能教人基础,又能启迪思考的典范之作。

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