具体描述
《衰落信道数学通信基础》主要讲述衰落信道的基本原理，衰落信道的分析方法，衰落信道上的最佳接收技术，衰落信道上的单信道接收机性能，衰落信道上的多信道接收机性能。衰落信道上的最佳接收性能，衰落信道多用户技术及衰落信道容量等方面的知识。
《衰落信道数学通信基础》内容分为两部分，第一部分包括：准备知识，多径衰落信道模型，平衰落信道，频率选择性信道，多普勒衰落信道，衰落信道上的单信道接收机性能分析及衰落信道上多信道接收机(前半部分)。这一部分的对象是通信专业及相近专业的研究生，追求建立清晰的衰落信道的物理概念，熟悉分析衰落信道的方法，了解衰落信道与高斯信道的主要区别，以及对抗衰落的基本方法。
第二部分包括：衰落信道上的多信道接收机(后半部分)，衰落信道接收机的中断概率，衰落信道多用户技术及衰落信道容量等。这一部分的对象是通信专业高年级研究生及对衰落信道知识感兴趣的学生或教师。第二部分从严格的数学分析入手，重点研究衰落信道的最佳接收机及多用户技术的有关方面知识。
《电磁波的奇妙旅程：现代无线通信系统原理剖析》 导言：构建无形的连接 在信息时代的心脏地带，我们与世界的连接从未如此紧密。无论是高清视频流的瞬时传输，还是跨越大陆的即时语音通话，其背后都依赖于一个共同的物理基础——电磁波的精准操控与信息编码。然而，从信息源头到接收端，电磁波在复杂多变的环境中穿行，其信号质量会经历不可避免的衰减、扭曲与干扰。 本书旨在深入探讨现代无线通信系统中，信号在实际物理信道中传输时所面临的挑战，以及工程师们为克服这些挑战所采用的先进技术与理论框架。我们聚焦于信道建模、性能分析与优化这三大核心支柱，为读者构建一个全面且深入的理解，掌握设计高效、可靠通信系统的关键知识。 第一部分：无线信道的物理本质与建模 无线信道并非一个简单的自由空间传播模型，它是一个动态的、受环境制约的复杂系统。本部分将带领读者从电磁场的角度，理解信号在城市峡谷、室内环境乃至深空中的传播特性。 第一章：电磁波传播的基础物理 本章首先回顾麦克斯韦方程组在自由空间和介质中的应用，确立了信号在空气中传播的理论基石。重点解析了路径损耗（Path Loss）的理论推导，包括自由空间路径损耗模型（Friis公式）及其局限性。随后，我们将详细剖析实际环境中至关重要的阴影衰落（Shadowing）现象，探讨其对信号强度的长期影响，并介绍常用的统计模型（如对数正态分布）来描述这种慢衰落特性。 第二章：多径效应与信道冲激响应 无线信号的特征之一是其多径传播。当电磁波遇到建筑物、地面或大气湍流时，会产生反射、折射和散射，导致同一信号以不同的时延到达接收天线。本章深入分析多径效应（Multipath Effect）的物理机制，并引入信道冲激响应（Channel Impulse Response, CIR）的概念，这是描述信道时变特性的数学核心工具。我们将对比瞬时多径分布（如瑞利分布和莱斯分布）的适用场景，理解它们如何量化信号的快速、随机波动（快衰落）。 第三章：时域与频域的信道表征 理解了CIR后，本章侧重于如何利用这些信息来量化信道对信号的影响。我们将详细介绍时延扩展（Delay Spread）和相干时间（Coherence Time）这两个关键参数，它们决定了系统需要采用何种均衡技术以应对符号间干扰（Intersymbol Interference, ISI）。此外，我们还将探讨信道的频率选择性，即信道在不同频率上衰减和相位变化不一致的现象，以及如何通过相干带宽（Coherence Bandwidth）来衡量这种效应。 第二部分：系统性能的量化与分析 信道模型建立了物理现实与数学描述之间的桥梁，本部分则利用这些模型，分析和量化通信系统在给定信道下的实际性能。 第四章：噪声、干扰与信噪比的评估 任何通信系统的性能上限都受限于噪声和干扰。本章系统性地介绍了加性高斯白噪声（AWGN）的特性，以及如何将其纳入信道模型。我们重点分析了接收信噪比（SNR）和接收信力（RSR）的概念，并展示了它们如何直接影响误码率（BER）或误帧率（FER）的性能曲线。在多用户环境中，本章还将介绍多址干扰（MAI）的产生机制及其对系统容量的限制作用。 第五章：性能度量与误概率分析 本章是理论分析的核心。我们将结合不同调制方案（如BPSK, QPSK, M-ary QAM）与不同的信道模型（如AWGN、瑞利衰落信道），推导和计算系统的误码率性能。重点分析了香农信道容量定理在实际信道条件下的应用，解释了信道容量（Capacity）与信噪比之间的关系，并讨论了在给定误码率要求下，系统所需的最优信噪比裕度。 第六章：数字通信中的功率与带宽效率 高效利用有限的频谱资源是现代通信技术的永恒追求。本章探讨了频谱效率（Spectral Efficiency）与能量效率（Energy Efficiency）之间的权衡关系。我们将比较不同先进调制和编码技术（如OFDM、MIMO的理论基础）在不同信道环境下的效率表现，并分析如何通过优化发射功率谱密度来实现最优的吞吐量与功耗平衡。 第三部分：应对多径与衰落的信道优化技术 仅仅描述信道是不够的，本部分将深入探究工程师如何主动设计技术来“对抗”或“利用”信道效应，以确保数据传输的可靠性与高速性。 第七章：消除符号间干扰（ISI）的技术 ISI是多径传播带来的直接后果，严重损害了信号的判决准确性。本章详细阐述了经典的线性均衡技术，如迫击均衡（Zero-Forcing, ZF）和最小均方误差（MMSE）均衡器的原理、结构和局限性。随后，我们转向更复杂的非线性均衡，特别是最大似然序列估计（MLSE）及其基于维特比（Viterbi）算法的实现，展示其在恢复被ISI扭曲信号方面的优越性能。 第八章：应对快衰落的功率控制与分集技术 为了对抗快衰落带来的瞬时信号质量下降，本章重点介绍两种核心策略：功率控制和分集（Diversity）。功率控制机制如何动态调整发射功率以维持接收端的恒定信噪比将被细致剖析。分集方面，我们将详细介绍时间和频率分集的概念，并深入解析空分多址（Space Division Multiple Access, SDMA）中MIMO系统对空间分集增益的实现，包括发射分集和接收分集的具体结构与性能提升。 第九章：信道估计与自适应通信 在动态变化的无线环境中，接收机必须实时了解当前信道的状况才能进行准确的解调和均衡。本章专门讲解信道估计的理论，包括训练序列（Pilot Signal）的设计、最小二乘（LS）估计器和MMSE估计器的算法细节。最后，我们将讨论自适应调制与编码（AMC）的概念，系统如何根据实时信道质量反馈动态调整调制阶数和编码率，以在不同的信道条件下最大限度地提高系统吞吐量。 结语 本书的编写旨在提供一个结构严谨、内容深入的教程，帮助读者超越对“信号丢失”的简单认知，掌握理解和设计现代无线通信系统的核心能力。通过对电磁波在复杂信道中行为的细致剖析，我们期望读者能够对无线网络的设计、优化和未来演进方向产生深刻的洞察。
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