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出版者:

作者:Cordeiro, Jose 編

出品人:

頁數:346

译者:

出版時間:

價格:$ 90.34

裝幀:

isbn號碼:9783540682578

叢書系列:

圖書標籤:

• Web信息係統
• Web技術
• 信息係統
• Web開發
• 互聯網技術
• 數據管理
• Web應用
• 軟件工程
• 計算機科學
• 信息技術

現代通信技術前沿：從理論到實踐 圖書簡介 本書聚焦於信息時代的基石——現代通信技術，深入剖析瞭從基礎理論到尖端應用的完整技術棧。它旨在為電子工程、計算機科學、信息安全領域的學生、研究人員以及工程師提供一個全麵、深入且具有前瞻性的知識框架。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭傳統通信係統的優化，以及5G/6G、物聯網（IoT）、衛星通信等新興領域的關鍵技術與挑戰。 --- 第一部分：通信係統基礎與信號處理的深度解析 本書的第一部分奠定瞭堅實的理論基礎，這是理解任何現代通信係統的先決條件。我們首先從信息論的視角齣發，詳盡闡述瞭香農-哈特利定理的實際意義及其在信道容量規劃中的應用。 1.1 隨機過程與噪聲理論： 深入探討瞭高斯過程、平穩過程、遍曆性等關鍵概念，並將其應用於實際的通信信道模型中。重點分析瞭熱噪聲、散粒噪聲以及它們如何限製係統的性能。對於如何使用功率譜密度（PSD）和自相關函數來錶徵隨機信號，我們提供瞭大量的工程案例解析。 1.2 調製與編碼技術革新： 數字調製方案的精細化分析： 不僅限於傳統的ASK、FSK、PSK，我們對高階M-QAM、正交幅度調製（QAM）在不同信噪比條件下的誤碼率（BER）性能進行瞭精確的數學推導和仿真驗證。特彆關注瞭恒包絡調製的優勢及其在功率受限環境下的應用。 信道編碼的演進： 詳細介紹瞭經典的前嚮糾錯（FEC）編碼，如捲積碼、分組碼，並著重分析瞭現代高效編碼，如Turbo碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC）。本書通過對比不同編碼的譯碼復雜度與糾錯增益，為讀者選擇閤適的編碼方案提供瞭實踐指導。 1.3 匹配濾波與同步技術： 匹配濾波器作為最優綫性接收器的核心，其設計原理和在抗噪聲乾擾中的作用被深入剖析。在同步方麵，本書詳細討論瞭載波同步（如科斯塔斯-硃算法）和定時同步（如零交檢測），這些是實現可靠數據恢復的關鍵環節。 --- 第二部分：無綫信道的復雜性與多址接入策略 現代通信係統的核心挑戰在於如何有效地管理和利用受限的無綫頻譜。第二部分專注於理解無綫信道對信號的影響，並介紹業界領先的多址接入技術。 2.1 傳播模型與衰落分析： 本章係統梳理瞭電磁波在不同環境下的傳播特性，包括視距（LOS）、多徑傳播（Multipath Fading）。我們對瑞利（Rayleigh）和萊斯（Rician）衰落模型進行瞭細緻的數學描述，並引入瞭信道狀態信息（CSI）估計的算法，這是自適應調製的物理基礎。 2.2 擴頻技術與抗乾擾能力： 深入研究瞭擴頻通信（Spread Spectrum）的原理，特彆是直接序列擴頻（DSSS）和跳頻擴頻（FHSS）。本書重點講解瞭僞隨機噪聲（PN）序列的生成、自相關和互相關特性，並展示瞭擴頻技術如何在強乾擾環境下實現通信。 2.3 多址接入技術詳解： 本部分是理解蜂窩網絡架構的關鍵。 頻分多址（FDMA）與時分多址（TDMA）： 概述其曆史地位和局限性。 碼分多址（CDMA）： 詳細剖析瞭正交與近正交CDMA係統的容量限製和近遠端效應，這是3G網絡的核心技術。 正交頻分復用（OFDM）： 作為4G/5G的主流技術，OFDM的原理、循環前綴（CP）的應用、子載波間的正交性維護，以及其在應對頻率選擇性衰落方麵的巨大優勢被詳盡闡述。 --- 第三部分：蜂窩網絡架構的演進與關鍵技術 本部分將理論知識應用於實際的移動通信係統，重點關注從3G到5G的核心技術演進。 3.1 4G LTE/LTE-Advanced： 關鍵技術： 深度解析瞭基於OFDM的下行鏈路（SC-FDMA/OFDMA）設計，以及MIMO（多輸入多輸齣）技術如何通過空間復用和分集增益來極大地提升係統吞吐量。本書提供瞭MIMO信道矩陣的奇異值分解（SVD）分析方法。 網絡架構： 簡述瞭EPC（演進的分組核心網）的扁平化架構及其與接入網（eNodeB）的接口協議。 3.2 5G新空口（NR）與下一代挑戰： 靈活的幀結構與波束賦形： 詳細介紹瞭5G NR為支持多種服務（eMBB, mMTC, uRLLC）而設計的靈活時域和頻域資源分配機製。波束賦形（Beamforming）作為提升頻譜效率和覆蓋的關鍵技術，其基於相控陣天綫的原理、預編碼矩陣設計及實現細節被重點介紹。 毫米波（mmWave）通信： 討論瞭高頻段帶來的巨大帶寬潛力，同時也分析瞭其在穿透損耗、大氣吸收和對高精度波束管理的需求等方麵的嚴峻挑戰。 3.3 網絡功能虛擬化與軟件定義網絡（NFV/SDN）： 闡述瞭5G核心網如何利用NFV將網絡功能從專用硬件中解耦，並通過SDN實現集中控製和靈活調度，這是構建彈性、可編程無綫接入網（RAN）的軟件基礎。 --- 第四部分：麵嚮未來的通信範式 本書的最後一部分將目光投嚮瞭超越傳統蜂窩邊界的前沿領域，探索未來通信技術的潛力。 4.1 衛星通信係統的最新發展： 區彆於傳統的地球同步軌道（GEO）衛星，本書重點研究瞭低地球軌道（LEO）巨型星座（如Starlink）的體係結構。分析瞭LEO係統對星間鏈路（Inter-Satellite Links, ISL）的需求、多普勒頻移的補償技術以及非均勻覆蓋問題的解決策略。 4.2 物聯網（IoT）的關鍵通信協議： 探討瞭針對海量低功耗設備接入的優化方案。詳細對比瞭窄帶物聯網（NB-IoT）和長期演進機器類通信（LTE-M）在功耗、時延和覆蓋範圍上的技術取捨。對於新興的低功耗廣域網（LPWAN）技術如LoRa，本書也提供瞭其物理層操作和網絡拓撲的分析。 4.3 認知無綫電與頻譜共享： 引入瞭認知無綫電（CR）的概念，即“感知環境，動態使用頻譜”。重點闡述瞭頻譜感知技術（如能量檢測、盲源分離），以及次級用戶如何在不乾擾主用戶的前提下接入頻譜資源，以實現頻譜利用率的最大化。 4.4 通信安全基礎： 針對日益增長的網絡威脅，本書概述瞭現代通信係統中的安全威脅模型，包括乾擾攻擊、欺騙攻擊和物理層安全（Physical Layer Security）的基本概念，後者利用信道特性固有的不確定性來保障信息傳輸的機密性。 --- 結語 本書的結構設計旨在引導讀者建立起從第一性原理到復雜係統實現的完整認知鏈條。它不僅僅是一本教科書，更是一部反映當前通信領域工程實踐與未來研究熱點的參考手冊。通過對數學模型的嚴謹推導和對前沿技術的深入剖析，本書確保讀者能夠掌握在新一代通信基礎設施建設與創新中所需的深厚理論功底和實戰能力。

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