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《现代通信系统原理与设计》 内容概要： 本书旨在全面深入地介绍现代通信系统的基本原理、关键技术以及系统设计方法。全书内容涵盖了从信息论基础到先进的编码调制技术、多址接入技术、无线信道传播特性、系统仿真与性能分析等多个重要方面，旨在培养读者扎实的理论基础和系统工程实践能力。 第一部分：通信系统基础与信息论 本部分首先回顾了通信系统的基本构成，包括信源、信道、调制器、解调器和接收机等核心组件的功能和相互关系。重点阐述了信号在时域和频域的表示方法，傅里叶变换、拉普拉斯变换在信号分析中的应用。 随后，深入探讨了信息论的基础理论。详细讲解了信息的度量——熵的概念，以及自信息、联合熵、条件熵和互信息等核心指标。基于信息论，本书深入分析了信源编码的必要性与基本原理，包括定长编码和变长编码（如霍夫曼编码、算术编码）的效率分析与实现。对于有噪信道的容量，则通过香农-哈特利定理，揭示了信道容量的物理极限及其与带宽、信噪比之间的定量关系，为后续的信道编码和系统优化设计奠定了理论基石。 第二部分：信号表示与调制技术 本部分聚焦于如何有效地将基带信号转换为适合在物理信道上传输的带通信号，即调制技术。 首先，详细阐述了模拟调制的原理，包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM），并分析了其抗干扰能力和频谱效率的优缺点。 接着，本书将重点放在数字调制技术上，这是现代通信系统的核心。系统讲解了如何利用复基带信号表示法（如星座图）来描述数字调制过程。内容涵盖了线性调制技术，如二进制相移键控（BPSK）、四相相移键控（QPSK）、以及M进制正交幅度调制（M-QAM）等。对于非线性调制，如高斯最小频移键控（GMSK），也进行了深入的剖析。 在信号检测方面，本书推导并分析了最佳接收机的原理，特别是基于匹配滤波器的实现方式。详细计算了各种调制方式在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的误码率（BER）性能曲线，并引入了欧氏距离、最小欧氏距离在星座设计中的指导意义。 第三部分：信道编码与抗干扰技术 信道编码是提高通信可靠性的关键技术。本部分系统介绍了信道编码的原理、分类及性能评估方法。 内容涵盖了线性分组码，如汉明码、循环冗余校验码（CRC）的编码与译码过程。对于更先进的纠错编码，本书详细阐述了卷积码及其维特比（Viterbi）译码算法，以及更具突破性的迭代译码技术，如Turbo码的编码结构、对数似然比（LLR）的计算和译码流程。此外，低密度奇偶校验码（LDPC）作为下一代通信系统的主流编码，其稀疏校验矩阵的构造、消息传递算法（BP）也得到了详尽的介绍和仿真分析。 在干扰抑制方面，本书深入探讨了均衡技术在解决多径时延扩展引起的码间串扰（ISI）中的作用。从线性均衡器（如迫零均衡器、MMSE均衡器）到非线性均衡器（如判决反馈均衡器DFE）的设计与性能分析，均有详尽的数学推导。 第四部分：多址接入与高级调制 随着用户数量的激增，如何高效地共享有限的频谱资源成为关键挑战。本部分专门讨论了多址接入技术。 系统分析了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）的原理、优缺点及系统容量。特别地，对扩频通信技术进行了深入讲解，包括伪随机序列的生成、自相关与互相关特性，以及直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）的工作机制，并分析了其抗干扰和低截获能力的来源。 对于正交频分复用（OFDM）技术，本书详细解释了其将高速数据流串行为多个低速子载波传输的原理，如何通过循环前缀（CP）消除ISI，并分析了其在移动通信、数字音频/视频广播（DAB/DVB）中的广泛应用。同时，也指出了OFDM对频率偏移和信道估计的敏感性，并介绍了相应的解决方案。 第五部分：无线信道传播与系统设计 现代通信系统几乎都在复杂的无线环境中运行，理解信道特性至关重要。 本部分系统介绍了电磁波在空间中的传播规律，包括自由空间传播模型、反射、绕射和散射现象。着重讲解了衰落信道的建模，如瑞利（Rayleigh）衰落和莱斯（Rician）衰落模型，并分析了快衰落和慢衰落的特性。 在系统设计层面，本书详细讨论了分集技术（如空间分集、频率分集）和功率控制在提高系统稳健性方面的作用。对于多输入多输出（MIMO）系统，本书介绍了其基本架构，包括空时处理（STBC/BLAST）和信道容量的提升原理，为高速无线接入技术的理解奠定基础。 最后，本书提供了多个基于MATLAB/Simulink的系统级仿真案例，引导读者将理论知识应用于实际的通信系统性能仿真与评估中，包括不同调制方式下的BER性能曲线绘制、信道估计误差对系统性能的影响分析等，强化了读者的工程实践能力。 本书内容层次分明，理论推导严谨，兼顾了经典理论与前沿技术，适合高等院校电子信息工程、通信工程专业本科生及研究生作为教材或参考书，同时也为从事通信系统研发和工程的技术人员提供了一份系统、深入的技术参考手册。
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