Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Saunders, Simon R./ Aragon-Zavala, Alejandro

出品人:

页数:546

译者:

出版时间:2007-5

价格:651.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470848791

丛书系列:

图书标签:

• 微波
• Antennas
• Propagation
• Wireless Communication
• Electromagnetics
• RF Engineering
• Wireless Systems
• Mobile Communication
• Signal Processing
• Microwave Engineering
• Communication Theory

数字通信系统的基础理论与实践 内容涵盖：现代通信系统的架构、信号处理核心技术、编码与调制策略、以及网络协议栈的深入解析 本书专为有志于投身于数字通信领域，或希望系统性提升自身在现代通信工程实践中所需理论基础的读者设计。它旨在提供一个全面且深入的视角，从最基础的信号表示到复杂的系统架构，覆盖当前主流无线和有线数字通信系统的核心技术栈。本书的重点不在于电磁波的传播特性，而是聚焦于信息如何在有限的信道上以最高效、最可靠的方式进行传输和恢复。 --- 第一部分：信息论与数字信号表示基础 本部分为后续所有通信系统的理论基石。我们将从香农的经典信息论出发，探讨信息量的度量、信源熵、互信息以及信道容量的极限。这些概念将指导我们理解任何通信系统的性能瓶颈和设计目标。 1.1 信息论基础与信源编码： 详细阐述了熵、联合熵、条件熵的概念及其在数据压缩中的应用。重点讲解了霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）的原理、效率分析及其在实际数据压缩标准（如JPEG、MPEG的预处理阶段）中的体现。我们还将引入LZW算法，探讨无损压缩在数据传输前的预处理中的作用。 1.2 信号的数字化与量化： 本章深入研究模拟信号如何转化为数字信号。讨论采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的严格推导及其在不同应用场景下的工程实现（如欠采样、过采样）。在量化方面，详细分析了均匀量化、非均匀量化（如 $mu$-律和A-律压缩）的原理、量化噪声的建模与抑制技术，为后续的数字调制奠定基础。 1.3 离散时间信号处理基础： 介绍数字信号处理（DSP）的关键工具。系统的讲解Z变换及其在分析离散时间系统中的应用，重点分析线性时不变（LTI）系统的稳定性与频率响应。傅里叶分析被扩展到离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现——快速傅里叶变换（FFT）的算法原理与复杂度分析。这部分内容为理解均衡器（Equalization）的设计提供了必要的数学工具。 --- 第二部分：信道编码与纠错技术 信息在真实信道中传输时必然受到噪声和干扰，本部分聚焦于如何通过增加冗余信息来提高传输的可靠性，确保接收端能够检测并纠正传输过程中产生的错误。 2.1 错误控制编码基础： 系统地介绍编码增益、最小距离、汉明界（Hamming Bound）等关键性能指标。详细讲解了线性分组码（Linear Block Codes），包括汉明码（Hamming Codes）、循环冗余校验码（CRC）的构造与解码过程。 2.2 卷积码与Viterbi译码： 深入剖析卷积码（Convolutional Codes）的编码结构，包括生成多项式和树状图（Trellis Diagram）的绘制。核心部分是Viterbi译码算法的迭代过程，从状态转移到路径度量，以及回溯（Backtracking）过程的实现细节。并讨论其在早期GSM系统中的应用。 2.3 现代高性能编码技术： 本书将重点介绍当前高性能通信系统（如4G/5G、Wi-Fi 6）所依赖的先进编码方案。详述Turbo码的迭代结构、交织器（Interleaver）的作用及其对性能的提升。随后，系统介绍低密度奇偶校验码（LDPC Codes）的稀疏矩阵特性、概率图表示、以及消息传递算法（Message Passing Algorithm），解释其接近香农极限的卓越性能。 --- 第三部分：数字调制与多址接入技术 本部分关注如何有效地将数字比特流映射到模拟信号空间，并通过有限的频谱资源高效地服务多个用户。 3.1 数字调制基础： 从基础的幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）出发，系统讲解这些调制方式的星座图（Constellation Diagram）、互信息和误码率（BER）性能分析。重点深入正交幅度调制（QAM），分析其在同相（I）和正交（Q）分量上的联合设计，以及高阶QAM（如64-QAM, 256-QAM）在信噪比（SNR）要求上的权衡。 3.2 最佳接收与同步： 讨论在加性高斯白噪声（AWGN）信道下，相干解调（Coherent Detection）和非相干解调（Non-Coherent Detection）的理论最优接收机结构。系统阐述数字通信中的关键同步问题，包括载波频率和相位同步技术（如Gardner算法、Costas环），以及符号定时（位同步）的检测方法。 3.3 扩频技术与多址接入： 详细介绍扩频通信（Spread Spectrum）的原理，特别是直接序列扩频（DSSS），解释伪随机序列（PN Sequence）的生成、自相关和互相关特性。在此基础上，系统分析各种多址接入（MA）技术：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）的资源分配机制、系统容量及其相互干扰（IAC）的消除策略。 --- 第四部分：多径信道与均衡技术 在实际无线环境中，信号会经历反射、散射和衍射，造成多径效应，导致码间串扰（ISI）。本部分致力于解决如何应对和补偿这种信道失真。 4.1 信道建模与特性： 分析多径传播对信号的影响，引入时延扩展（Delay Spread）和相干时间（Coherence Time）的概念。详细介绍常用的信道衰落模型，如瑞利（Rayleigh）衰落和莱斯（Rician）衰落的概率密度函数及其物理意义。 4.2 接收端的均衡技术： 阐述如何通过数字滤波器来消除ISI。全面分析线性均衡器，包括迫零（ZF）均衡器和最小均方误差（MMSE）均衡器的原理、推导及其在噪声和旧信道估计精度下的性能差异。随后引入更先进的非线性均衡技术，如最大似然序列估计（MLSE）和基于维特比算法的均衡器。 4.3 现代多天线系统基础（MIMO概述）： 简要介绍多输入多输出（MIMO）系统的基本框架，包括信道矩阵的构建。重点讲解空间复用（Spatial Multiplexing）的SVD分解原理以及空分复用（Spatial Diversity）（如发送分集和接收分集）对系统可靠性的提升作用，为读者理解下一代通信系统做铺垫。 --- 第五部分：现代通信协议栈与系统实现 本部分将理论知识与工程实践相结合，探讨数字通信如何在分层的协议架构中实现，并讨论系统的实时性要求。 5.1 物理层与介质访问控制（MAC）： 结合前述技术，分析现代通信系统（如OFDM基带架构）的信号流程。深入讲解正交频分复用（OFDM）技术，包括循环前缀（CP）的添加与移除、IFFT/FFT在收发机中的作用，以及削峰（PAPR）问题及其抑制方法。随后，简要概述MAC层在资源调度和接入控制中的关键作用。 5.2 性能评估与仿真： 强调理论分析与实际仿真之间的联系。指导读者如何利用MATLAB或Python等工具，从零开始构建一个完整的通信链路仿真平台，包括信道建模、编码/解码、调制/解调，并进行蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真来验证BER性能曲线，确保理论预测与实际结果的一致性。 本书的最终目标是培养读者从信息论的角度审视通信问题，并掌握设计、分析和优化当代高速数字通信系统的核心工程能力。

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坦白说，这本书在一些技术细节的处理上，带给我的震撼远超想象。当我开始阅读关于天线阻抗匹配和反射损耗的部分时，我以为会是枯燥的工程计算，但作者却以一种非常富有洞察力的方式，将其与实际的系统性能联系起来。书中不仅仅讲解了阻抗匹配的原理和方法，还深入分析了阻抗不匹配对信号传输效率的负面影响，以及如何在实际设计中权衡和优化。例如，在讨论匹配网络时，书中提供了一个关于手机天线设计的小案例，解释了如何在有限的空间内实现良好的阻抗匹配，这让我对天线设计的复杂性和精妙性有了全新的认识。更令我印象深刻的是，书中对无线电波传播模型的多样性进行了详细的阐述。我一直以为传播模型就是简单的衰减公式，但这本书让我了解到，根据不同的环境（如室内、室外、城市、乡村）和不同的频率，需要采用不同复杂度和精度的模型。书中对这些模型的适用范围和局限性的分析，以及如何选择合适的模型来预测信号覆盖，都非常有启发性，让我对无线通信系统的链路预算有了更深的理解。

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这本书简直是无线通信领域的一座宝藏！作为一个对这个领域充满好奇，但又时常感到迷茫的学生，我一直在寻找一本能够清晰、深入地解释天线和传播原理的书籍。当我翻开《Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems》时，我立刻被它引人入胜的叙事方式所吸引。作者并非枯燥地罗列公式和定义，而是巧妙地将理论知识融入到生动的实际应用场景中。例如，在讲解天线方向图时，作者不仅仅提供了数学模型，还穿插了在城市环境中，如何通过选择合适的天线类型来优化信号覆盖的案例分析，这让我一下子就理解了理论的实际意义。更让我惊喜的是，书中对电磁波传播衰减的分析，从自由空间传播到多径效应，再到阴影效应，每一个环节都讲解得细致入微，并且辅以大量图示，使得抽象的物理概念变得直观易懂。特别是关于瑞利衰落和莱斯衰落的区分，以及它们对信号质量的影响，书中用非常形象的比喻和清晰的图解，让我豁然开朗。这本书的每一个章节都仿佛在为我揭示无线通信世界的奥秘，让我对这个复杂而迷人的领域有了更深刻的认识和更浓厚的兴趣。

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总的来说，这本书在内容的深度和广度上都给我留下了深刻的印象，尤其是它对实际应用场景的关注。在天线设计的部分，它并没有仅仅停留在理论公式上，而是深入到了各种新型天线的应用，例如用于特定频段（如毫米波）的小型化天线，以及用于雷达和卫星通信的相控阵天线。书中对于这些天线的原理、设计考虑和性能评估都进行了详细的阐述，这让我得以窥见无线通信技术的前沿。更让我惊喜的是，在传播部分，这本书也并非一成不变地重复已知理论，而是引入了许多关于传播环境建模的新方法，例如基于射线追踪（ray tracing）的模型，以及利用机器学习来预测传播损耗。这些内容让我意识到，无线通信的理论研究也在不断发展，以适应日益复杂和多变的通信需求。这本书的数学推导和理论分析都非常扎实，但作者总能用清晰易懂的语言进行解释，并配以恰当的图示，使得我对一些复杂的技术原理都有了更清晰的认识。对于任何想要深入理解无线通信系统背后科学原理的人来说，这本书都是一个不容错过的选择。

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我必须说，《Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems》这本书的内容，在某些地方确实超出了我最初的预期，但从另一个角度看，这种深度和广度也正是它最宝贵的地方。书中在介绍天线设计的基本原则时，并没有止步于最基础的偶极子和单极子天线，而是进一步深入探讨了更复杂的阵列天线、微带天线以及波导天线等。对于这些高级天线类型，作者的处理方式非常独特，他不仅仅罗列了它们的结构和特点，还深入剖析了它们在不同应用场景下的优劣势。比如，在讨论阵列天线时，书中详细解释了波束形成（beamforming）的技术原理，以及它如何能够有效地提高信噪比和抵抗干扰，这对于我理解下一代通信系统（如5G和6G）的工作机制非常有帮助。同时，对于无线电波传播的建模，书中也提供了非常全面的视角，从经典的菲涅尔区域理论到更现代的统计传播模型，每一种模型都被赋予了清晰的物理意义和适用的场景。这本书的数学推导非常严谨，但作者总能在关键时刻提供直观的解释，化繁为简，让我这个非数学专业背景的读者也能有所收获。

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这本书的叙述风格和内容深度，对于已经具备一定基础的读者来说，无疑是极具吸引力的。它没有简单地停留在概念层面，而是深入探讨了许多实际工程中会遇到的问题，并提供了解决问题的思路。在讲解天线极化时，书中不仅仅区分了线极化、圆极化等基本概念，还深入探讨了不同极化方式对信号传播和接收的影响，以及如何在特定场景下利用极化来改善通信质量。例如，在介绍MIMO（多输入多输出）系统时，书中详细解释了空间分集和空间复用等技术，以及它们如何依赖于天线阵列的设计和传播环境的特性。这让我对现代无线通信系统的高效性有了更深刻的理解。此外，关于传播模型的内容，书中也涵盖了很多我之前从未接触过的方面。比如，在分析城市峡谷效应时，书中不仅仅解释了其产生的原因，还提供了几种抑制和缓解该效应的方法，这对于从事无线网络规划的工程师来说，无疑是非常有价值的指导。这本书的图表清晰，公式推导严谨，并且总是辅以充分的解释，使得复杂的概念易于理解。

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Excellent book

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