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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Kalivas, Grigorios

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2010-1

价格:796.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470847091

丛书系列:

图书标签:

数字无线电
无线通信
系统设计
信号处理
调制解调
编码解码
通信系统
射频电路
移动通信
无线电技术

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具体描述

A systematic explanation of the principles of radio systems, Digital Radio System Design offers a balanced treatment of both digital transceiver modems and RF front-end subsystems and circuits. It provides an in-depth examination of the complete transceiver chain which helps to connect the two topics in a unified system concept. Although the book tackles such diverse fields it treats them in sufficient depth to give the designer a solid foundation and an implementation perspective. Covering the key concepts and factors that characterise and impact radio transmission and reception, the book presents topics such as receiver design, noise and distortion. Information is provided about more advanced aspects of system design such as implementation losses due to non-idealities. Providing vivid examples, illustrations and detailed case-studies, this book is an ideal introduction to digital radio systems design. Offers a balanced treatment of digital modem and RF front-end design concepts for complete transceivers Presents a diverse range of topics related to digital radio design including advanced transmission and synchronization techniques with emphasis on implementation Provides guidance on imperfections and non-idealities in radio system design Includes detailed design case-studies incorporating measurement and simulation results to illustrate the theory in practice

深入解析下一代无线通信技术：前沿趋势与实践指南本书旨在为电子工程、通信系统设计以及射频（RF）工程师提供一份全面且深入的参考指南，聚焦于当前无线通信领域最前沿的技术发展、设计挑战与实际解决方案。我们摒弃对基础理论的冗余阐述，直接切入核心的系统级设计考量、关键性能指标的优化路径，以及面向未来频谱需求的创新架构。第一部分：下一代通信系统架构与挑战本部分将系统地探讨支撑未来高容量、低延迟通信系统的核心技术范式。 1.1 频谱效率的极限探索：超越传统调制解调深入剖析广义幅度/相位调制（Generalized Amplitude/Phase Modulation, GAPM）的理论基础及其在复杂信道环境下的鲁棒性。重点讨论如何通过优化星座图设计和非均匀功率分配，在保持可接受的误码率（BER）性能的同时，最大化单位带宽内的频谱效率。我们将详细分析低延迟前向纠错码（LL-FEC）的最新进展，特别是Turbo-LDPC混合编码方案在处理突发错误和实现超低延迟解码之间的权衡。针对毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段的高频损耗问题，详细阐述基于智能超表面（RIS）的无源波束赋形技术如何重塑信道模型，并提供相应的系统级增益计算模型。 1.2 认知无线电与动态频谱接入（DSA）随着频谱资源的日益稀缺，认知无线电不再是理论概念，而是实际部署的必要组成部分。本章聚焦于基于深度强化学习的动态频谱决策引擎的设计与实现。内容涵盖：如何构建高效的环境感知模型（包括干扰源识别、信道状态信息实时获取），如何设计激励函数以平衡系统吞吐量与干扰最小化目标。特别关注非授权频谱共享协议（如LAA/NR-U）在企业级和工业物联网（IIoT）场景下的部署约束与优化策略。 1.3 异构网络融合与无缝切换未来的通信网络必然是高度异构的——融合了蜂窝网络（5G/6G）、Wi-Fi 7、低功耗广域网（LPWAN）和卫星通信。本书将详细分析跨层优化与统一资源调度的挑战。核心内容包括：基于意图驱动的网络（IDN）架构如何实现不同接入技术间的资源动态仲裁；移动性管理单元（MMU）的演进，以确保在不同接入点之间切换时，终端的用户体验（如语音呼叫连续性、数据流不中断）的质量保证（QoS）。第二部分：射频前端（RFFE）与物理层实现本部分深入探讨支撑高数据速率和大规模MIMO的关键硬件设计难题。 2.1 大规模多输入多输出（Massive MIMO）与波束管理详细解析混合波束赋形（Hybrid Beamforming）架构的硬件实现细节，包括数字预编码器（DPD）和模拟波束赋形器（ABF）的量化误差对系统性能的影响。重点讨论高精度波束训练与搜索算法的优化，如何利用窄波束扫描和基于场景的预置波束模型，将波束发现时间从毫秒级降低到微秒级，以满足实时通信的要求。同时，探讨在全双工（Full Duplex）系统中，如何设计高效的自干扰消除（SIC）电路，包括模拟域和数字域的残余干扰处理技术。 2.2 功率放大器（PA）的线性化与效率协同设计在追求高EVM（误差矢量幅度）和高输出功率的同时，PA的效率成为系统功耗的主要瓶颈。本章深入研究基于前馈/反馈的数字预失真（DPD）技术的最新进展，特别是针对宽带信号（如OFDM/OFDMA）的记忆效应补偿。我们提供了包络跟踪（ET）技术在不同PA拓扑结构下的建模和应用案例，重点分析ET控制回路的带宽限制如何影响瞬态性能，并提出自适应ET算法以应对信号包络的快速变化。 2.3 频率合成与时钟抖动管理对于高阶调制和严格的同步要求，低相位噪声频率合成器至关重要。本书侧重于基于窄带PLL/DLL的频率源设计，特别是在非连续工作模式下的快速锁定时间（Fast Settling Time）技术。详细分析了系统级时钟抖动预算（Jitter Budgeting）的分配方法，如何通过精确的抖动源识别和补偿（如DSP中的时钟数据恢复CDR），确保接收机采样精度，从而维持高阶QAM的性能。第三部分：网络智能化与安全增强本部分聚焦于将人工智能和最新的安全范式融入通信系统设计。 3.1 基于AI的物理层优化探讨如何利用联邦学习（Federated Learning）机制在不暴露原始信道数据的前提下，实现分布式信道估计和资源分配策略的协同优化。重点分析深度神经网络（DNN）在信道均衡和干扰抑制中的应用，特别是如何设计轻量级网络结构以适应边缘计算设备的资源约束。 3.2 物理层安全（PLS）与认证机制在无线信道固有的不可靠性背景下，物理层安全提供了基础的安全保障。详细阐述基于信道指纹识别的设备身份认证技术，包括如何利用信道互信息作为加密密钥的熵源。针对量子计算威胁，介绍后量子密码学（PQC）算法在无线资源控制（RRC）信令中的嵌入策略，以及如何最小化PQC算法带来的计算开销和延迟。 3.3 边缘智能与分布式计算分析移动边缘计算（MEC）架构中，如何高效地卸载计算任务。关键内容包括：面向通信-计算协同的资源调度算法，如何根据实时信道质量和任务时延敏感度，动态决定计算任务是本地处理、边缘加速还是云端卸载。本书提供了MEC部署中端到端延迟的精确建模方法，并提供了多接入点的协同卸载决策框架。本书的最终目标是提供一套可以直接转化为工程实践的蓝图，指导读者理解和掌握构建下一代高性能、高可靠性无线通信系统的关键技术要素。