通信原理实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业

作者:杨建华

出品人:

页数:185

译者:

出版时间:2007-5

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787118050714

丛书系列:

图书标签:

• 通信原理
• 实验
• 通信工程
• 信号处理
• 调制解调
• 信道编码
• 模拟通信
• 数字通信
• 高等教育
• 教材

《深入探索：通信系统设计与优化》 前言 在信息爆炸的时代，通信技术的发展一日千里，深刻地改变着我们的生活方式和工作模式。从最初的电报到如今高速泛在的5G网络，通信系统始终是连接世界的神经。理解通信系统的底层原理，掌握其设计与优化的关键技术，对于任何投身于信息技术领域的人士来说，都是一项必备的核心素养。本书并非直接面向实验操作的指导手册，而是致力于为读者提供一个更宏观、更深入的视角，去审视通信系统是如何被构思、设计、实现并最终得以优化的。我们将一同剖析那些支撑起现代通信海量信息传输的复杂算法、巧妙架构以及前沿思想。 第一章：通信系统的演进与基础模型 本章将首先回顾通信技术发展的宏伟历程，从模拟通信到数字通信，从单载波到多载波，再到如今面向万物互联的下一代通信技术，勾勒出通信系统从诞生至今的演进脉络。我们将探讨每一次技术飞跃背后的驱动力，以及它们如何克服当时的瓶颈，为后续发展奠定基础。 随后，我们将深入剖析通信系统的通用架构模型。从信息源出发，经过信源编码、信道编码、调制、传输、解调、译码，直至接收端，我们逐一解析每个环节的功能和重要性。我们不回避数学的严谨性，将引用必要的概率论、信息论、随机过程等概念，但重点在于阐述它们如何在通信系统中发挥作用，例如香农定理如何界定信息传输的理论极限，以及信源编码如何实现信息的无损或有损压缩。 信息源与信源编码： 探讨信息熵的概念，解析不同类型的信源编码（如霍夫曼编码、算术编码）如何减少数据冗余，提高传输效率。我们将分析其在实际应用中的权衡，比如有损编码在多媒体通信中的作用。 信道与信道编码： 详细介绍通信信道模型，包括加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道等。重点在于信道编码的原理，如线性分组码（汉明码、BCH码）、卷积码以及现代的LDPC码和Turbo码，分析它们如何通过引入冗余来抵抗噪声干扰，提高系统的可靠性。 调制与解调： 深入探讨各种调制技术，从基本的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK），到更高级的QAM（正交幅度调制）等。我们将分析不同调制方式的频谱效率、功率效率以及在特定信道条件下的适用性。解调过程中的最佳接收准则也将被详细阐述。 传输与接收： 简要概述信号在物理介质中的传播特性，以及接收端如何进行信号的恢复和处理。 第二章：数字信号处理在通信系统中的核心应用 数字信号处理（DSP）是现代通信系统的基石。本章将聚焦DSP在通信系统设计中的关键技术，重点分析其如何在信号的生成、处理和恢复过程中发挥核心作用。 采样与量化： 详细讲解奈奎斯特定理，阐述连续信号离散化的过程。我们将分析采样率、量化位数等参数对信号保真度的影响，以及它们在实际系统设计中的选择依据。 数字滤波： 介绍FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器的原理，分析其在信号去噪、带通滤波、匹配滤波等方面的应用。我们将探讨滤波器的设计方法，如窗函数法、切比雪夫滤波器设计等，以及它们在通信系统中用于抑制带外干扰、选择目标信号的重要性。 傅里叶变换与频谱分析： 深入解析离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）在通信系统中的应用。我们将通过频谱分析来理解信号的频率特性，例如在OFDM（正交频分复用）系统中，FFT是如何实现将高速数据流分解成多个低速子载波传输的关键。 数字调制与解调的DSP实现： 进一步探讨如何利用DSP技术高效地实现各种数字调制和解调算法，包括相干解调、非相干解调以及更复杂的同步技术。 第三章：多载波通信与OFDM技术 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）作为现代无线通信（如Wi-Fi、LTE、5G）的核心技术之一，其重要性不言而喻。本章将深入解析OFDM的原理、优势以及面临的挑战。 OFDM基本原理： 详细阐述OFDM如何将一个高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个相互正交的子载波上并行传输。我们将重点分析子载波的正交性是如何保证的，以及它如何避免了传统多载波系统中的干扰问题。 OFDM的优势与劣势： 深入分析OFDM在对抗频率选择性衰落、简化均衡器设计等方面的显著优势。同时，我们也将探讨其对峰均功率比（PAPR）敏感、对频率和相位偏移敏感等劣势，以及相应的解决策略。 OFDM的实现技术： 详细讲解OFDM系统的建模，包括IFFT（逆快速傅里叶变换）用于发送端和FFT用于接收端。我们将讨论循环前缀（CP）的作用，它如何有效地消除符号间干扰（ISI）和码间干扰（CCI），以及CP长度的选择策略。 OFDM在实际系统中的应用： 结合Wi-Fi、LTE等实际通信标准，说明OFDM是如何在这些系统中被实现的，以及其在不同应用场景下的具体配置和优化。 第四章：信道估计与均衡技术 在复杂的通信环境中，信道会随着时间、空间而变化，对信号的传输产生衰落、多径等影响。本章将聚焦于信道估计和均衡技术，它们是确保通信系统可靠性的关键环节。 信道建模与特性： 深入分析无线信道的物理特性，如多径传播、多普勒效应、阴影衰落等。我们将建立相应的信道模型，如平坦衰落信道、频率选择性衰落信道，并分析其对信号的影响。 信道估计： 详细讲解导频（Pilot）在信道估计中的作用。我们将介绍各种信道估计算法，如最小二乘（LS）估计、最小均方误差（MMSE）估计，以及它们在不同信噪比条件下的性能表现。 均衡技术： 深入分析均衡器的原理，以及它们如何补偿信道引起的失真。我们将介绍线性均衡器（如迫零均衡器、MMSE均衡器）和非线性均衡器（如决策反馈均衡器DFE）的设计与性能。 自适应均衡： 讨论当信道特性随时间变化时，如何采用自适应均衡技术来实时调整均衡器参数，以保持最佳的接收性能。 第五章：多天线技术与MIMO系统 近年来，多输入多输出（MIMO）技术以其显著的性能提升，成为现代无线通信系统中的重要组成部分。本章将深入探讨MIMO系统的原理、优势以及关键技术。 MIMO基本概念： 阐述MIMO系统的定义，即发射端和接收端均采用多个天线。我们将介绍不同MIMO配置，如SIMO、MISO、MIMO，以及它们在提升速率和可靠性方面的作用。 MIMO的容量增益： 详细分析MIMO系统如何利用空间分集和空间复用技术来提高信道容量。我们将引入空间复用增益和空间分集增益的概念，并通过理论分析和仿真来展示其效果。 MIMO系统中的关键技术： 空间分集： 探讨各种空间分集技术（如发送分集、接收分集、联合分集）如何通过在不同空间路径上传输相同的数据来抵抗衰落，提高系统的鲁棒性。 空间复用： 详细解析空间复用技术，即在同一时间、同一频率上，通过不同天线发送不同的数据流，从而成倍提升数据传输速率。 预编码与迫零（ZF）/最小均方误差（MMSE）接收： 介绍在发送端进行预编码以优化信号传输，以及在接收端采用ZF和MMSE等技术进行信号分离和干扰抑制。 波束成形（Beamforming）： 介绍波束成形技术，它如何利用多天线阵列将信号能量聚焦到特定的方向，提高信号的接收强度和抗干扰能力，尤其在蜂窝网络和小区边缘用户覆盖方面作用显著。 大规模MIMO（Massive MIMO）： 展望和介绍大规模MIMO技术，即基站端部署大量天线，以及它在提高频谱效率、降低功耗等方面的巨大潜力。 第六章：现代通信系统中的先进技术展望 本章将聚焦于当前及未来通信系统中的前沿技术，为读者提供对通信技术发展方向的洞察。 认知无线电（Cognitive Radio）： 探讨认知无线电的核心思想，即智能地感知无线电环境，动态地分配和利用频谱资源，以提高频谱利用效率。我们将讨论其关键技术，如频谱感知、频谱决策和频谱共享。 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）在通信中的应用： 分析SDN和NFV如何打破传统通信网络硬编码的限制，通过软件实现网络功能的灵活部署和管理，为构建更智能、更灵活的通信网络提供技术支撑。 人工智能（AI）在通信系统中的作用： 展望AI在通信系统中的广泛应用，例如在信道预测、智能调度、异常检测、资源优化、故障诊断等方面，AI如何赋能通信系统实现更高的智能化水平。 边缘计算（Edge Computing）： 探讨边缘计算如何将计算能力推向网络边缘，靠近用户和数据源，以降低延迟、减少带宽消耗，为实时应用（如自动驾驶、虚拟现实）提供关键支持。 下一代移动通信（6G）的愿景与技术趋势： 简要介绍6G通信的发展愿景，如更高的数据速率、更低的延迟、更广的覆盖范围、更强的智能性，以及可能涉及的太赫兹通信、可见光通信、全息通信等前沿技术。 结语 《深入探索：通信系统设计与优化》旨在为读者提供一个全面而深入的通信系统理论框架。通过对通信系统原理、关键技术和前沿发展的系统性阐述，我们希望能够激发读者对通信科学的兴趣，并为其在通信工程领域的学习和研究打下坚实的基础。本书所探讨的不仅仅是抽象的理论，更是支撑起我们现代数字社会的关键技术。理解这些技术，我们才能更好地把握信息时代的脉搏，并为未来的通信技术发展贡献力量。

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