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出版者:Wiley-IEEE Press

作者:Lajos L. Hanzo

出品人:

页数:1104

译者:

出版时间:2003-9-26

价格:USD 365.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470863091

丛书系列:

图书标签:

• Wireless
• Turbo
• SC
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• Hanzo
• DS-CDMA
• 2003
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深度解析现代无线通信系统：从基础理论到前沿应用 书籍名称：《现代无线通信系统：理论、技术与未来趋势》 图书简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的现代无线通信系统知识框架。我们聚焦于构建高效、可靠且频谱资源得到优化利用的通信网络所必需的核心理论、关键技术以及最新的发展方向。本书的编写目标是服务于通信工程专业的高年级本科生、研究生、研究人员以及通信行业的一线工程师，帮助他们建立起坚实的理论基础，并掌握解决实际工程问题的能力。 全书内容组织严谨，逻辑清晰，从信息论和随机过程的基础出发，逐步深入到信道编码、多址接入、数字调制解调技术，并最终覆盖到当前主流的无线通信标准和新兴技术领域。我们力求在保持理论深度的同时，注重与实际应用的紧密结合，通过大量的案例分析和数学推导，使复杂的概念易于理解和掌握。 --- 第一部分：无线信道与信息论基础 (Foundations of Wireless Channels and Information Theory) 本部分为全书的理论基石。我们首先回顾香农-哈特利定理及其在有限带宽和有限功率限制下的实际意义，讨论信息论在频谱效率和抗干扰能力设计中的指导作用。 1.1 随机过程与噪声模型： 详细阐述平稳随机过程、高斯过程的性质，并引入维纳过程和布朗运动在描述信道时变特性中的应用。重点分析加性高斯白噪声（AWGN）信道、瑞利衰落信道和莱斯衰落信道的统计特性。我们不仅给出数学表达式，更深入探讨了这些模型如何影响信号检测的概率性能。 1.2 移动信道特性： 深入剖析无线传播的物理机制，包括自由空间传播、反射、绕射和散射。系统地介绍大尺度衰落（路径损耗、阴影衰落）和小尺度衰落（多径效应、多普勒频移）的建模方法。特别关注多径对符号间干扰（ISI）的影响，并引入脉冲响应函数的概念来表征信道特性。 1.3 均衡与信道估计： 针对多径效应带来的ISI问题，详细介绍线性均衡器（如迫零均衡器、MMSE均衡器）的设计原理和性能限制。随后，转向非线性均衡技术，如决策反馈均衡（DFE）。在MIMO和OFDM系统背景下，详细阐述基于训练序列和盲识别的信道状态信息（CSI）获取技术，包括最小均方误差（MMSE）估计器的推导与性能分析。 --- 第二部分：数字调制与解调技术 (Digital Modulation and Detection Schemes) 本部分专注于如何将数字信息映射到模拟信号上，并通过衰落信道进行有效传输和恢复。 2.1 线性与恒包络调制： 全面梳理了幅度、频率和相位调制（ASK, FSK, PSK）的原理。着重分析了正交幅度调制（QAM）和最小频移键控（MSK）的功率谱密度和误码率（BER）性能。讨论了恒包络调制（如GMSK）在功率放大器线性度要求较低时的优势。 2.2 联合处理技术： 深入探讨了最优解调的理论基础——最大似然准则（MLSE）和最大后验概率准则（MAP）。阐述了匹配滤波器的设计及其在AWGN信道下的性能。在衰落信道中，重点分析了干涉抑制和对数似然比（LLR）的计算，为后续的信道编码软判决提供基础。 2.3 展频技术在抗干扰中的作用： 回顾扩频通信的基本原理，包括直扩（DSSS）的伪随机序列选择（如Walsh-Hadamard, Gold序列）及其对多址干扰（MAI）和窄带干扰的抑制能力。阐述频率捷变技术的工作机制及其在提高系统鲁棒性方面的作用。 --- 第三部分：信道编码与纠错理论 (Channel Coding and Error Control Theory) 高效的信道编码是实现可靠通信的必要手段。本部分系统介绍了编码理论的最新进展。 3.1 经典编码方法： 详细讲解代数编码，包括循环码、BCH码和Reed-Solomon（RS）码，并分析它们在突发错误校正上的优势。随后，重点分析卷积码的结构、编码过程，并推导出维特比（Viterbi）译码算法的实现流程，分析其性能与约束长度的关系。 3.2 图形化编码与迭代译码： 本书的重点之一是现代高效编码技术。深入解析LDPC（低密度奇偶校验码）和Turbo码的结构，包括校验矩阵的稀疏化、因子图的构建。详尽介绍Bhattacharyya界和近似对数似然比（aLLR）的计算，并详细阐述BPA（概率信念传播）和Max-Product算法在迭代译码中的应用。 3.3 混合自动重传请求（HARQ）： 讨论如何将信道编码与自动重传请求（ARQ）策略相结合，以适应快速变化的信道条件。重点分析Type-I、Type-II和Type-III HARQ的性能增益，特别是在需要高吞吐量和低时延的场景下的优势。 --- 第四部分：多址接入与系统容量 (Multiple Access and System Capacity) 本部分着眼于如何允许多个用户共享有限的无线资源，这是构建蜂窝和宽带系统的核心挑战。 4.1 传统多址技术分析： 系统对比频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的原理、优缺点及其对系统容量的影响。在CDMA部分，深入分析多址干扰（MAI）的特性，并探讨功率控制在抑制远近效应中的关键作用。 4.2 正交频分复用（OFDM）原理与实现： 详细介绍OFDM技术的核心概念，包括循环前缀（CP）的应用以消除ISI，以及快速傅里叶变换（IFFT/FFT）在实现高效调制解调中的关键地位。深入讨论OFDM系统的非理想因素，如载波频率偏移（CFO）和定时误差对性能的影响，并给出相应的补偿技术。 4.3 资源调度与流量管理： 讨论了上行和下行链路的资源分配策略。分析了比例公平（Proportional Fair）、最大吞吐量（Max Throughput）等调度算法在保证系统整体性能和用户体验之间的权衡。介绍混合自动请求（HARQ）与调度结合对时延的影响。 --- 第五部分：先进多输入多输出（MIMO）系统 (Advanced Multiple-Input Multiple-Output Systems) MIMO技术是提升频谱效率的关键技术。本部分聚焦于空间复用和分集增益的实现。 5.1 MIMO信道模型与容量分析： 定义MIMO的信道矩阵，并基于水平均衡理论推导多天线系统的香农容量（空间复用增益）。详细分析信道相关性对容量的负面影响。 5.2 空分复用（SDM）技术： 深入讲解空间复用技术，包括迫零（ZF）预编码、最小均方误差（MMSE）预编码在发射端的应用。在接收端，详细分析多用户检测（MUD）的理论极限与实际实现（如基于迭代的SDR/MMSE检测器）。 5.3 空时处理与分集增益： 介绍如何利用时间和空间维度来提高可靠性，包括空时分组码（STBC，如Alamouti码）的设计和译码。对比分析发射端和接收端的信号处理策略（如最大比合并、选择合并）。 --- 第六部分：面向未来的无线通信趋势 (Frontiers in Wireless Communications) 最后一部分将视野扩展到当前和未来几代无线通信系统的关键使能技术。 6.1 认知无线电与动态频谱共享： 介绍认知无线电（CR）的基本概念，包括频谱感知、波形适应和动态频谱接入（DSA）的策略。讨论了次级用户如何避免对初级用户造成干扰，以实现频谱资源的灵活利用。 6.2 毫米波通信挑战与机遇： 探讨毫米波（mmWave）频段的优势（带宽巨大）和挑战（路径损耗高、易被遮挡）。重点分析大规模MIMO（Massive MIMO）在毫米波系统中的应用，包括波束赋形（Beamforming）的原理、模拟与混合预编码的实现，以及超大规模阵列的通道估计难题。 6.3 赋能技术： 简要介绍下一代系统中的关键新兴技术，如可见光通信（VLC）作为补充技术、非正交多址接入（NOMA）在实现用户间功率域复用上的潜力，以及在网络切片和边缘计算对无线通信设计带来的新要求。 本书通过严谨的数学推导、丰富的工程实例和对前沿技术的系统梳理，致力于为读者构建一个完整、深入且具有前瞻性的现代无线通信知识体系。通过本书的学习，读者将能够深刻理解现代通信系统的设计取舍，并能独立分析和解决复杂的无线网络问题。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，可以说是一本深入浅出的技术宝典。我原本对DS-CDMA技术仅停留在基础的理解层面，而这本书则彻底颠覆了我的认知。对于单载波DS-CDMA，书中不仅清晰地阐述了其工作原理，还对时域和频域的信号处理过程进行了详尽的介绍，包括扩频码的设计原则、码的互相关特性对系统性能的影响，以及如何通过匹配滤波器进行解扩。作者在分析单载波DS-CDMA的局限性时，着重强调了其在复杂信道环境下的鲁棒性不足，这为引入多载波技术奠定了理论基础。 接下来，本书在多载波DS-CDMA的篇幅上，更是展现出了其研究的深度和前瞻性。我非常欣赏作者对不同多载波DS-CDMA方案的系统性梳理和比较。书中详细分析了如何将DS-CDMA的扩频思想与OFDM等子载波调制技术相结合，以实现更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。例如，对具有并行干扰消除（PIC）或串行干扰消除（SIC）的多用户检测在多载波环境下的应用，都进行了深入的探讨。作者还详细解释了载波间干扰（ICI）的产生机制及其对系统性能的影响，并提供了多种缓解方案，如使用循环前缀（CP）或通过优化子载波划分来减小ICI。这些内容对于理解和设计下一代无线通信系统具有极其重要的意义。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，无疑是一部关于DS-CDMA技术的里程碑式著作。作者在论述单载波DS-CDMA时，展现了其扎实的理论功底和清晰的逻辑思维。从扩频码的设计原则、序列的统计特性，到信号的调制、解扩和多用户检测，每一个环节都进行了详尽的解析。我尤其受益于书中对扩频码互相关性能对系统容量和抗干扰能力影响的深入探讨，这对于理解CDMA系统的核心优势至关重要。同时，作者也毫不回避地指出了单载波DS-CDMA在面对复杂信道环境（如频率选择性衰落）时的性能瓶颈，这为后续引入更先进的技术提供了坚实的理论基础。 而本书在多载波DS-CDMA的论述部分，则将我的视野推向了更广阔的领域。作者巧妙地将OFDM等高效的多载波调制技术与DS-CDMA相结合，为解决单载波DS-CDMA的局限性提供了创新的解决方案。我非常赞赏书中对OFDM-CDMA等主流多载波DS-CDMA方案的详细介绍，包括其工作原理、系统架构和性能优势。书中对多用户检测（MUD）在多载波环境下的挑战和解决方案的深入剖析，例如如何利用子载波的正交性来简化MUD的设计，或者如何通过迭代检测算法来提升性能，都为我提供了宝贵的实践指导。此外，书中对载波间干扰（ICI）的产生机理及其抑制方法，如循环前缀（CP）的应用，都进行了详尽的论述，这对于我理解和设计现代无线通信系统，尤其是4G、5G等技术，具有极其重要的参考价值。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，就像一本为我量身打造的DS-CDMA技术百科全书。作者在对单载波DS-CDMA的介绍部分，可谓是细致入微。从最基础的扩频码生成原理，到不同扩频码的数学特性分析，再到信号在时域和频域的变换过程，都进行了清晰而严谨的阐述。我特别赞赏作者对码的互相关性能如何影响到多用户检测的深入分析，这直接关系到系统的容量和抗干扰能力。书中对于能量散布、能量集中等概念的解释，也帮助我建立了对DS-CDMA信号处理过程的直观理解。同时，作者也客观地指出了单载波DS-CDMA在应对频率选择性衰落和多径效应时的不足，这为后续引入更先进的技术奠定了基础。 随后，本书在多载波DS-CDMA部分，展现了其研究的深度和广度。作者巧妙地将DS-CDMA的思想与OFDM等先进的多载波技术相结合，提出了多种高效的系统设计方案。我从书中对OFDM-CDMA及其各种变种的详细介绍中，深刻理解了多载波技术如何通过将带宽分割成多个子载波来有效地对抗衰落，并提高频谱利用率。书中对多用户检测（MUD）在多载波环境下的挑战进行了深入的分析，并提出了多种行之有效的检测算法，无论是线性检测还是非线性检测，都给出了详实的理论推导和仿真结果。此外，作者对载波间干扰（ICI）的产生机理及其抑制方法，如循环前缀（CP）的应用，都进行了详尽的论述，这对于我理解和设计现代无线通信系统具有极其重要的参考价值。

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阅读《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》的过程中，我仿佛踏入了一个由数学公式和信号波形构建而成的迷人世界。作者以其精湛的笔触，引导读者一步步解开DS-CDMA技术的神秘面纱。对于单载波DS-CDMA，书中不仅仅是介绍了其基本原理，更深入地挖掘了其性能瓶颈，例如对多径效应的敏感性。随后，作者自然而然地引出了多载波DS-CDMA的强大之处，强调了它如何通过将带宽分割到多个正交或近似正交的子载波上来有效克服这些限制。书中对不同多载波实现方式的介绍，如直接序列扩频的OFDM（DS-OFDM）和其它混合方案，都进行了细致的数学推导和性能评估，让我对不同方案的优劣有了清晰的认识。 本书最让我赞叹的部分在于其对系统复杂性处理的能力。在多载波DS-CDMA的章节中，作者详细阐述了在接收端如何进行多用户检测（MUD），这对于CDMA系统至关重要。无论是传统的线性检测方法，还是更为复杂的非线性检测方法，书中都给出了详实的理论分析和算法描述，并辅以仿真结果进行验证。特别是对于多径信道下的干扰消除，作者的讲解深入浅出，让我对如何设计高效的接收机有了更深刻的理解。此外，书中还涉及了信道估计、均衡以及功率控制等关键技术，这些都是构建健壮通信系统的基石，其详尽的论述为我提供了宝贵的实践参考。

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这本《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》是一部理论与实践兼备的著作，对于深入理解直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）技术，特别是其单载波和多载波的演进与实现，提供了极其宝贵的视角。作者在开篇就奠定了坚实的技术基础，从扩频码的生成机理、序列的特性分析，到码元映射、能量散布等核心概念，都进行了细致入微的阐述。让我印象深刻的是，书中不仅停留在理论的推演，而是将这些理论与实际的系统设计紧密结合。例如，在探讨单载波DS-CDMA时，作者详细分析了其在特定应用场景下的优劣势，并引出了多载波DS-CDMA作为一种有力的补充和改进方案。 在多载波DS-CDMA的部分，本书的深度和广度尤为突出。作者清晰地剖析了将DS-CDMA信号分割到多个子载波上的原理，以及由此带来的优势，比如对抗频率选择性衰落的能力。书中对各种多载波调制方案，如OFDM-CDMA的变体，进行了详尽的比较和分析，包括其在信号生成、接收端解扩、干扰抑制等方面的具体实现细节。我特别欣赏的是，作者并没有回避多载波系统所面临的技术挑战，如载波间干扰（ICI）和互调失真（IMD），并给出了多种行之有效的抑制方法，如循环前缀（CP）、滤波器组等。这些内容对于工程师在实际设计和优化系统中，解决复杂的技术难题具有极强的指导意义。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，是我近期技术阅读中，对DS-CDMA技术理解最为深刻的一部。作者在开篇就奠定了坚实的理论基础，对单载波DS-CDMA进行了全方位的剖析。从伪随机序列（PN序列）的生成原理、特性分析，到扩频、解扩的信号处理过程，以及多用户接入和干扰抑制的原理，都进行了细致入微的讲解。我尤其欣赏书中对不同扩频码的性能评估，特别是它们在互相关特性上的差异，如何直接影响到系统的多用户检测性能和抗干扰能力。书中对能量散布和能量集中等基本概念的解释，也帮助我建立了对CDMA信号处理过程的直观理解。 而本书在多载波DS-CDMA部分，更是展现了其研究的深度和前瞻性。作者清晰地阐述了如何通过将DS-CDMA信号分割到多个子载波上来克服单载波DS-CDMA所面临的挑战。我非常欣赏书中对不同多载波DS-CDMA技术方案的细致介绍，例如OFDM-CDMA。书中详细分析了OFDM-CDMA的工作原理，包括如何生成多子载波扩频信号，以及在接收端如何进行多用户检测和干扰抑制。对于多径信道下可能出现的载波间干扰（ICI）问题，作者给出了多种解决方案，如使用循环前缀（CP）或通过对子载波进行精心设计来减小ICI。这些内容对于理解和设计下一代无线通信系统具有极其重要的意义。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，如同一位经验丰富的向导，引领我穿越DS-CDMA技术的复杂丛林。在探讨单载波DS-CDMA时，作者以其深厚的理论功底，清晰地勾勒出其基本架构和核心技术。我尤其欣赏书中对扩频码的设计理念和性能评估，包括其自相关和互相关特性的重要性，以及它们如何直接影响到系统的多用户接入容量和抗干扰能力。书中对时域和频域信号处理过程的详细阐述，让我对CDMA信号的生成、传输和接收有了更为直观的理解。同时，作者也客观地分析了单载波DS-CDMA在实际应用中面临的挑战，例如其对多径效应的敏感性，这为理解引入多载波技术提供了合理的动机。 本书在多载波DS-CDMA的部分，更是展现了其精湛的分析能力和前瞻性。作者巧妙地将OFDM等高效的多载波调制技术与DS-CDMA相结合，提出了一系列性能优越的解决方案。我非常受益于书中对不同多载波DS-CDMA方案的详细介绍，包括OFDM-CDMA及其变种，以及它们在提高频谱效率和抗衰落性能方面的优势。书中对多用户检测（MUD）在多载波环境下的复杂性进行了深入的剖析，并提出了多种创新的检测算法，如基于线性或非线性检测的方法。此外，对于多径信道下不可避免的载波间干扰（ICI）问题，作者也给出了详实的分析和有效的抑制策略，如循环前缀（CP）的应用。这些内容对我理解和设计现代无线通信系统，尤其是4G、5G等技术，具有极其重要的指导意义。

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当我拿到《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书时，我抱着一丝期待，希望能够更深入地了解CDMA技术。这本书的开篇就以扎实的理论功底，构建了对DS-CDMA技术的基础认知。作者在阐述单载波DS-CDMA时，不仅仅是罗列公式，而是细致地讲解了扩频码的设计理念，不同扩频码的性能差异，以及它们如何在时域和频域对信号进行“伪装”。我尤其欣赏书中对码的自相关和互相关特性的深入剖析，这直接关系到系统的抗干扰能力和多用户接入性能。书中对能量散布和能量集中等基本概念的解释，也帮助我建立了对CDMA信号处理过程的直观理解。 而书中对于多载波DS-CDMA的探讨，则将我的视野推向了更广阔的天地。作者巧妙地将OFDM等多载波调制技术与DS-CDMA相结合，展现了如何通过将整体带宽分割成多个较窄的子带，从而显著提升系统在频率选择性衰落信道下的性能。书中对不同多载波DS-CDMA架构的介绍，如基于OFDM的CDMA（OFDM-CDMA）及其变种，都进行了详细的数学建模和性能分析。我特别关注了书中关于多用户检测（MUD）在多载波环境下的挑战和解决方案的论述，例如如何利用子载波的正交性来简化检测过程，或者如何通过迭代检测算法来提高性能。这些内容对于理解和设计高效的多用户接入系统至关重要。

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在我看来，《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书是一部对DS-CDMA技术进行深度挖掘的杰作。作者在开篇就为我们搭建了一个坚实的理论框架，详细阐述了单载波DS-CDMA的核心概念。从伪随机序列（PN序列）的生成和特性，到扩频、解扩的信号处理过程，再到多用户接入和干扰抑制的原理，作者都进行了细致入微的讲解。我印象深刻的是，书中对不同扩频码的性能分析，特别是它们在互相关特性上的差异，如何直接影响到系统的多用户检测性能和抗干扰能力。同时，作者也毫不回避地指出了单载波DS-CDMA在面临频率选择性衰落和多径效应时的局限性，这为后续引入多载波技术埋下了伏笔。 接着，本书深入探讨了多载波DS-CDMA，这部分内容对我来说尤为宝贵。作者清晰地阐述了如何通过将DS-CDMA信号分配到多个子载波上，来显著改善系统在复杂信道环境下的性能。书中对OFDM-CDMA等主流多载波DS-CDMA技术方案的介绍，进行了详尽的数学推导和性能分析。我非常欣赏书中对多用户检测（MUD）在多载波环境下的挑战和解决方案的讨论，例如如何利用子载波的正交性或近似正交性来简化MUD的设计，以及如何通过迭代检测算法来进一步提升性能。此外，书中关于载波间干扰（ICI）的产生机理及其抑制方法，比如循环前缀（CP）的使用，都提供了非常实用的技术洞察，对于我理解和设计现代无线通信系统非常有帮助。

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《Single and Multi-Carrier DS-CDMA》这本书，是我近期阅读过的技术书籍中，对DS-CDMA技术理解最为深刻的一部。作者在讲解单载波DS-CDMA时，并没有流于表面，而是深入剖析了其核心技术，比如扩频码的生成、伪随机序列（PN序列）的特性、以及如何利用这些序列在发送端进行扩频，在接收端进行解扩，从而实现用户间的区分和信号的复用。书中对码元映射、调制解调过程的描述，以及对信道模型（如加性高斯白噪声信道）下的性能分析，都为读者提供了坚实的技术基础。我从中了解到，单载波DS-CDMA虽然在理论上具有容量大、抗干扰能力强的优点，但在实际应用中，其对多径效应和频率选择性衰落的敏感性是制约其性能提升的关键因素。 随后，本书的重心转移到了多载波DS-CDMA，这部分内容让我眼前一亮。作者清晰地阐述了如何通过将DS-CDMA信号分割到多个子载波上来克服单载波DS-CDMA所面临的挑战。我非常欣赏书中对不同多载波DS-CDMA技术方案的细致介绍，例如OFDM-CDMA。书中详细分析了OFDM-CDMA的工作原理，包括如何生成多子载波扩频信号，以及在接收端如何进行多用户检测和干扰抑制。对于多径信道下可能出现的载波间干扰（ICI）问题，作者给出了多种解决方案，如使用循环前缀（CP）或通过对子载波进行精心设计来减小ICI。书中对这些技术的理论推导和性能评估，都为我提供了宝贵的实践指导。

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