Adaptive Signal Processing in Wireless Communications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ibnkahla, Mohamed (EDT)

出品人:

页数:504

译者:

出版时间:

价格:772.00 元

装帧:

isbn号码:9781420046014

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 自适应信号处理
• 信号处理
• 无线电通信
• 滤波理论
• 估计理论
• 通信系统
• 无线网络
• 优化算法
• 机器学习

信号处理与通信系统优化：理论基础与前沿应用 本书概要 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，探讨在现代通信系统设计与优化中至关重要的信号处理技术。我们聚焦于那些不涉及或不以自适应滤波为核心的信号处理方法，强调经典理论的严谨性、高性能实现的工程可行性，以及与新兴通信范式的融合。内容涵盖从基础理论推导到复杂系统建模与仿真验证的全过程，力求在理论深度和工程实践之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：通信系统的经典理论与基础架构 本部分奠定了现代通信系统的数学基础，并详细阐述了非自适应处理方法的应用场景。 第一章：信息论与信道容量 本章将深入探讨香农-哈特利定理的严格推导及其在有限资源环境下的实际局限性。重点分析高斯信道、衰落信道（如瑞利和莱斯信道）下的容量上限计算，并引入网络信息论的基本概念，特别是多用户场景下的多址接入容量边界分析。我们将考察有限精度量化和有限码长效应对实际通信速率的影响，提供一套评估现有或设计新通信方案的理论基准。章节末尾将讨论极化码（Polar Codes）和低密度奇偶校验码（LDPC Codes）的结构与译码原理，作为当前高性能固定编码技术的代表。 第二章：最优线性与非线性滤波理论 本章聚焦于固定结构滤波器的设计与优化。首先，详细回顾维纳滤波器（Wiener Filter）在平稳随机过程中的应用，包括其在最小均方误差（MMSE）准则下的闭式解及其在均衡器设计中的地位。我们将对比维纳滤波器与最小二乘（LS）方法在非平稳或模型不确定情况下的适用性。随后，引入卡尔曼滤波（Kalman Filter）的经典离散时间形式，侧重于其作为最优线性状态估计器的推导过程及其在定点运算下的数值稳定性分析，特别是当系统模型参数已知且固定时的应用。 第三章：数字调制与解调的性能极限 本章专注于最优解调器的设计，特别是最大似然（ML）准则下的硬判决和软判决解调方案。详细分析了正交幅度调制（QAM）和相移键控（PSK）在加性高斯白噪声（AWGN）信道中的误码率（BER）性能，并引入星座图展压和非均匀幅度分布对峰均功率比（PAPR）的影响。章节关键部分在于MIMO 系统中的迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）接收器的精确推导，并探讨这些固定线性预编码/解码方案在多用户干扰消除中的性能折中。 第二部分：先进的信号处理技术与系统建模 本部分转向更复杂的信号处理领域，关注于盲源分离、稀疏性恢复以及符号定时与频率同步等关键技术。 第四章：多载波通信：OFDM的系统结构与关键处理 本章全面阐述正交频分复用（OFDM）技术的理论基础，包括傅里叶变换在子载波正交性上的应用。重点分析循环前缀（CP）的作用及其对信道间干扰（ISI）的消除机制。关键内容包括：定时同步（基于导频序列的初定时与频偏估计）的确定性算法，以及峰值平均功率比（PAPR）抑制技术（如选择性映射S-MAP和削峰限幅Clipping）的工程实现细节和性能损失评估。本章不涉及自适应均衡，而是侧重于基于信道估计的迫零和迫择准则（ZF/MMSE）的频域均衡。 第五章：稀疏信号处理与压缩感知 本章探讨了在信号获取和信道估计中越来越重要的压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论。详细介绍$l_1$范数最小化（如基追踪Basis Pursuit）和贪婪算法（如正交匹配追踪OMP）如何从远少于奈奎斯特速率的采样中精确或近似恢复稀疏信号。我们应用这些技术于大规模MIMO系统中的信道状态信息（CSI）获取，其中信道向量被视为稀疏的，从而大幅减少导频开销。 第六章：非高斯信号处理与盲源分离 本章处理当噪声或干扰源不服从高斯分布时的信号处理问题。核心是基于高阶统计量的方法，如第三阶矩（三阶累积量）在盲源分离中的应用。详细介绍独立成分分析（ICA）的原理，特别是负熵最大化或非高斯性度量最大化的优化算法。讨论ICA在声学回声消除和非合作通信信号的初步分离中的应用，强调其与基于相关性的传统方法（如波束形成）的区别。 第三部分：系统性能评估与物理层安全 最后一部分将关注通信系统的整体性能评估和新兴安全挑战。 第七章：基于仿真的系统级性能分析 本章强调通信系统仿真的科学方法论。详细介绍蒙特卡洛仿真的设计，包括方差缩减技术（如重要性抽样）的应用，以高效地估计极低错误率下的BER性能。我们将使用MATLAB/Simulink或Python等工具，构建完整的物理层链路，对不同调制解调方案、固定均衡器和信道模型进行端到端吞吐量、延迟和可靠性的定量分析。 第八章：物理层安全与抗干扰技术 本章探讨在不依赖复杂加密层的情况下，利用物理层特性保障通信安全的方法。重点分析保密速率（Secrecy Rate）的计算，以及干扰对齐（IA）技术在多输入多输出广播信道中的应用，以最大化合法用户的信噪比并同时干扰窃听者。讨论预编码设计，旨在将干扰能量集中到窃听者的接收方向，从而实现信息安全传输，这是一种完全基于固定线性变换的对抗性设计。 结论 本书通过对经典与先进的非自适应信号处理理论的系统梳理，为读者提供了一个坚实的、可工程化的通信系统设计工具箱。我们始终关注性能的数学极限、计算的复杂性，以及如何利用确定性或统计固定的处理策略，在资源受限和对抗性环境中实现高效可靠的通信。

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