具体描述
本书是在新形式下按照高职高专类课程教学基本要求编写的。内容包括电路的基本概念和基本定律、简单电路的分析方法、电路的网络分析方法、正弦交流电路、三相交流电路、动态电路分析、磁路基本知识、异步电动机、常用低压电器、电工常用仪表的使用等。各章均有丰富的例题、习题，书后附有部分习题答案供读者参考。
本书可作为高职高专类电类专业教材，也可作为自学考试、成人教育相关专业的教材，还可供有关工程技术人员参考。
科技前沿探索：现代通信系统设计与优化 内容概要： 本书深入剖析了当前最前沿的现代通信系统设计与优化理论和实践。全书共分八个章节，旨在为读者构建一个从基础理论到复杂系统集成的全面知识框架。我们聚焦于信息论在实际信道中的应用、新型调制解调技术的演进、多址接入策略的革新，以及高速无线通信面临的挑战与解决方案。重点内容涵盖了认知无线电、大规模MIMO（Massive MIMO）、毫米波通信技术、以及面向5G/6G网络的网络架构与资源管理。本书力求通过严谨的数学推导、详实的工程案例分析，使读者不仅掌握核心原理，更能理解如何在资源受限的复杂环境中实现通信性能的最优化。 --- 第一章：信息论基础与信道编码的深度应用 本章首先回顾香农信息论的核心概念，包括信源熵、互信息和信道容量的精确定义。我们将超越经典的香农-哈特利定理，重点探讨在非理想信道（如衰落信道、分组衰落信道）下的容量下界和实际可达速率。 信道编码部分是本章的重中之重。我们将详细阐述现代高性能编码技术，远超传统的卷积码和Turbo码。重点介绍低密度奇偶校验码（LDPC）的构造、迭代译码算法（如BP译码），并对比其在不同码率和信噪比下的性能优势。此外，我们还将引入极化码（Polar Codes），作为5G标准中关键的信道编码方案，深入分析其在信道极化现象下的优异性能，包括其快速收敛特性和译码复杂度的权衡。 案例分析： 选取一个典型的卫星通信场景，演示如何根据实际的信噪比波动，动态选择最优的LDPC码率和调制阶数，以确保数据传输的可靠性和吞吐量。 第二章：先进调制与波形设计 本章致力于探索如何将信息高效地映射到物理载波上，以应对日益增长的频谱效率需求。我们将从传统的PSK、QAM 发展到高阶调制技术。 核心内容聚焦于正交幅度调制（QAM）在信道耦合和非线性失真下的性能退化分析，以及相应的预失真技术。随后，我们深入探讨多输入多输出（MIMO）系统中的预编码和迫零（ZF）技术，分析其在多用户干扰消除中的作用。 更具前瞻性的是，本章对非正交多址接入（NOMA）的原理进行了细致的解析。NOMA如何通过功率域或编码域的复用，实现频谱效率和用户公平性的权衡，是本章的难点和重点。我们将对比NOMA与传统的OFDMA在接入策略上的根本区别，并通过仿真结果展示其在小蜂窝网络中的潜力。 第三章：多址接入技术与频谱共享 本章系统梳理了从2G到4G演进中的多址接入技术，并着重分析了未来通信对频谱共享提出的新要求。 正交多址接入（FDMA/OFDMA）的原理和限制在本章被重新审视。随后，我们聚焦于基于随机接入的理论，特别是针对物联网（IoT）场景的随机接入性能分析，包括PTP（Puncturing-based）和HT（Hashed-based）随机接入方案的性能评估。 认知无线电（CR）作为频谱共享的典范，其核心算法——动态频谱接入策略（如基于检测的、基于干扰对策的）被详细介绍。我们探讨了如何通过机器学习方法预测主用户活动，以实现更鲁棒的次用户接入。本章的最后部分，将空分多址（SDMA）与MIMO技术结合，展示如何利用空间自由度实现多用户复用。 第四章：无线信道建模与传播特性 理解信道是设计通信系统的基础。本章将信道研究提升到更精细的物理层面。 我们首先区分和对比小尺度衰落（如瑞利、莱斯衰落）与大尺度衰落（如路径损耗、阴影衰落）的统计特性，并介绍了如何使用这些模型来评估系统性能。 关键部分在于高速移动环境下的多普勒效应和时间色散。针对毫米波通信的特点，本章深入研究了高频段的穿透损耗、遮挡效应以及波束管理的挑战。我们引入了基于几何射线追踪（GRT）的信道仿真方法，用以精确建模复杂城市环境下的室内外传播损耗，特别是对反射、衍射和散射的精细化处理。 第五章：大规模MIMO与波束赋形技术 大规模MIMO是实现5G乃至更高代际系统容量飞跃的关键技术。本章全面解析其设计原理和实现难点。 我们将详细分析多用户MIMO（MU-MIMO）中信道状态信息（CSI）的获取与反馈机制（如信道分离矩阵、CSI压缩技术）。在预编码设计方面，本章对比了迫零（ZF）、最小均方误差（MMSE）以及多用户协调波束赋形（Coordinated Beamforming）的性能差异与复杂度。 关于信道互易性（Channel Reciprocity）的利用，我们探讨了下行波束训练与上行参考信号的设计，这是实现大规模MIMO在低复杂度下部署的基础。本章还探讨了有限反馈MIMO系统的设计，包括预编码矩阵量化（PMQ）和信道驱动的反馈策略。 第六章：毫米波与太赫兹通信系统 随着频谱向更高频段迁移，电磁波的特性发生了根本性变化。本章专注于超高频段的通信挑战与创新。 核心关注点是超大带宽与极高路径损耗的矛盾。我们分析了大规模有源相控阵列天线的设计原理，以及如何通过高增益波束来弥补路径损耗。波束搜索与跟踪（Beam Search and Tracking）的快速收敛算法是本章的实践重点，包括基于上下文信息的波束预测和基于深度学习的波束选择。 此外，本章还涵盖了太赫兹（THz）通信中对新型介质材料、超宽带信号处理和超密集网络（UDN）的需求与挑战，为未来6G通信奠定理论基础。 第七章：面向下一代的网络架构与资源调度 通信系统的性能不仅取决于物理层，更依赖于高效的网络架构和智能调度机制。本章将视角从单链路扩展到端到端网络。 我们详细探讨了网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）在无线接入网（RAN）中的应用，特别是如何利用SDN实现灵活的空口资源调度和跨层优化。 资源调度策略部分，我们对比了基于贪婪算法、凸优化方法以及强化学习（RL）的调度决策。重点分析了在能效和用户体验（QoE）并重的情况下，如何设计多目标优化的调度指标。本章还涉及切片技术（Network Slicing）的原理和实现框架，确保不同业务对延迟和带宽的隔离性需求得以满足。 第八章：同步、定位与可靠性保障 本章关注通信系统中的关键辅助功能：精确同步和位置服务。 在同步方面，我们超越传统的基于循环相关或基于FFT的同步方法，重点分析了OFDM系统中的定时偏移和频率偏移的联合估计。对于大规模MIMO场景，基于参考信号（RS）的精确同步方法被详细阐述。 定位技术部分，本章结合了到达时间（ToA）、到达角度（AoA）和信道状态信息（CSI）的融合定位方法。我们探讨了如何利用信道的空间特征（如波束的指纹定位）来提高室内环境下的定位精度。 最后，本章讨论了通信系统的韧性设计，包括对恶意干扰（Jamming）的检测与对抗机制，以及系统在极端环境下的快速恢复策略，确保通信服务的连续可靠性。
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