Statistical and Adaptive Signal Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Manolakis, Dimitris G./ Ingle, Vinay K./ Kogon, Stephen M.

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2005-5

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9781580536103

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 经典
• 信号处理
• 自适应信号处理
• 统计信号处理
• 数字信号处理
• 通信
• 机器学习
• 优化算法
• 随机过程
• 滤波
• 谱估计

现代通信系统中的信道编码与调制技术 导论：数字通信的基石 在信息时代，高效、可靠地传输海量数据是现代通信系统的核心挑战。本书旨在深入探讨支撑现代数字通信系统的两大关键技术支柱：信道编码和调制技术。我们关注的焦点并非信号的统计特性或自适应处理的复杂算法，而是如何通过巧妙的数学结构和物理层映射，在有限的带宽和受限的噪声环境中，实现信息的最佳传输效率与可靠性。 本书结构旨在为读者提供一个从理论基础到前沿应用的全面视角。我们将首先回顾信息论对信道容量的基本界限的阐述，并以此为基准来评估当前和未来编码与调制方案的性能潜力。 第一部分：信道编码——对抗噪声的智慧 信道编码是信息传输的“保护层”，其核心思想是通过增加冗余信息，使接收端能够检测甚至纠正传输过程中引入的错误。本部分将侧重于结构化、代数化编码方法的深度剖析。 第一章：代数编码基础与线性分组码 本章从有限域理论和群论的视角切入，建立代数编码的数学基础。重点解析线性分组码（Linear Block Codes）的结构，包括生成矩阵 $G$ 和校验矩阵 $H$ 的性质。我们将详细推导汉明距离、最小距离与纠错能力之间的关系。随后，深入研究伯斯码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem, BCH 码）的构造原理，特别是其对多位错误的纠正能力，并讨论Reed-Solomon (RS) 码在数据存储和广播信道中的重要应用，例如在CD、DVD和数字电视广播中的具体实现。 第二章：卷积码与维特比译码 与分组码不同，卷积码引入了“记忆”的概念，其编码过程是连续的。本章详细阐述卷积码的结构表示，包括其树状图（Trellis Diagram）。核心内容聚焦于维特比（Viterbi）译码算法。我们将逐步分解最大似然序列估计（MLSE）的原理，并演示如何利用动态规划原理在树状图上高效地寻找最佳译码路径。此外，还将讨论基于最大后验概率（MAP）的软判决译码，及其相对于硬判决译码的性能增益。 第三章：现代高效信道编码：Turbo码与LDPC码 进入21世纪，信道编码的性能飞跃主要归功于接近香农极限的迭代译码技术。本章详细考察Turbo码的设计哲学，即并行级联的两个或多个递归系统级联编码器（RSCC）及其交织器（Interleaver）的作用。重点分析对数似然比（LLR）的计算以及迭代译码过程的收敛性。紧接着，我们将转向低密度奇偶校验码（LDPC 码）。阐述LDPC码的稀疏校验矩阵结构，并详细解析其高效的、基于消息传递的译码算法，例如置信度传播（Belief Propagation）译码。讨论LDPC码在下一代无线通信标准（如Wi-Fi 6和5G NR）中的关键地位。 第二部分：调制技术——将信息映射到波形 调制技术是将数字信息符号映射到可以物理传输的模拟波形（信号星座图）的过程。本部分专注于提高频谱效率和抗干扰能力的设计。 第四章：基本数字调制方案及其性能分析 本章从傅里叶分析和功率谱密度（PSD）的视角开始，介绍幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）的基本原理。随后，深入研究正交幅度调制（QAM）的构造，包括M进制QAM的星座图设计和实现。对这些方案在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的误码率（BER）性能进行严格的理论推导，并探讨了峰均功率比（PAPR）对功放效率的影响。 第五章：先进的连续相位调制（CPM）与高阶调制 为了解决传统ASK/PSK在载波恢复时的相位模糊问题，连续相位调制（CPM）应运而生。本章详细分析高斯最小频移键控（GMSK）作为CPM的典型代表，其在数据包通信（如蓝牙）中的应用，强调其恒定包络特性。 此外，本章将深入探讨高阶调制方案——如64-QAM、256-QAM，以及正交幅度与相位联合调制（PAPR优化的多维调制）。我们将分析如何通过优化星座点的布局（如Lattice-based调制）来最大化信噪比效率，同时管理信道对幅度和相位误差的敏感性。 第六章：多载波技术与频谱效率 面对日益拥挤的频谱资源，多载波调制技术提供了一种将高速数据流分散到多个正交子载波上的有效途径。本章聚焦于正交频分复用（OFDM）系统。我们将解析OFDM的快速傅里叶变换（IFFT/FFT）实现机制，并讨论其在抵抗频率选择性衰落中的优势。核心挑战部分，我们将详细分析循环前缀（CP）的设计、子载波同步、以及如何通过比特和功率交织映射（Bit and Power Allocation）来优化不同信道条件下各子载波的传输性能，这是OFDM系统实现高频谱效率的关键。 第三部分：编码与调制的联合设计 本部分超越了单一技术的独立优化，探讨了如何将信道编码和调制技术进行协同设计，以达到最佳的系统性能。 第七章：联合编码与调制（CECM） 本章介绍了将编码器输出直接映射到扩展星座点的概念，即星座编码。我们将分析格编码调制（Trellis Coded Modulation, TCM）的设计原理，特别是利用编码器的状态信息来选择最优的调制符号，从而在不牺牲数据速率的前提下，显著提高信号的编码增益。我们将使用状态转移图和最小欧氏距离来评估TCM的性能，并将其与独立的编码-调制方案进行对比。 第八章：交织编码调制（ICM）与系统性能 本章讨论了将编码器输出的比特流，在调制前通过一个交织器打乱，然后再送入调制器的结构。这种设计思想有效打破了信道错误在时域上的聚集性，使得后续的迭代译码（如Turbo译码）能够更有效地利用错误分散带来的益处。我们将侧重于分析交织器在不同信道模型（如快衰落信道）下对整体系统性能的提升作用，并讨论如何选择合适的交织深度以匹配信道特性。 结论：展望未来 本书在严格的数学框架下，系统地梳理了信道编码和调制技术如何共同构建起现代高速、可靠的数字通信链路。我们侧重于那些具有明确代数结构和可量化性能指标的经典与前沿技术，为理解更复杂的信号处理系统打下坚实的基础。

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