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《现代通信系统原理与设计》 内容提要 本书系统阐述了现代通信系统的基本原理、关键技术与设计方法，旨在为通信工程、电子信息工程等专业的学生、科研人员以及通信行业的工程师提供一部全面而深入的参考著作。全书内容涵盖了从基础的信号处理到复杂的网络架构，重点剖析了当前主流通信技术的实现细节与性能分析。 第一部分：通信系统基础理论 本部分奠定了全书的理论基础。首先，深入探讨了信息论在通信中的核心地位，包括信源编码、信道编码的基本概念及其在数据压缩与纠错中的应用。随后，详细介绍了随机过程理论在噪声分析中的应用，重点阐述了高斯白噪声、平稳随机过程等概念，为后续的信号检测与估计奠定基础。 调制解调技术是本部分的核心内容。我们详细分析了线性调制（如ASK、FSK、PSK）和非线性调制（如QAM、$pi/4$-DQPSK）的原理、星座图特性、功率谱密度以及误码率性能。特别关注了高阶调制技术在频谱效率提升中的作用，以及接收端最佳匹配滤波器的设计。此外，对数字信号的同步技术，包括载波同步（如Costa环、Gardner算法）和位同步（如过采样同步、采样点选择）进行了详尽的讨论，强调了同步在保证系统稳定运行中的关键作用。 第二部分：信道编码与抗干扰技术 有效的信道编码是克服传输信道中噪声和干扰影响的根本手段。本部分系统介绍了经典编码（如卷积码、分组码）的设计与译码算法，包括Viterbi译码、Turbo码的迭代译码思想。着重分析了现代前向纠错（FEC）技术，特别是低密度奇偶校验码（LDPC）的稀疏校验矩阵结构及其在高速率传输中的优势。 在抗干扰方面，本书详细阐述了扩频通信技术（如直接序列扩频DS-SS、跳频扩频FH-SS）的原理、处理增益计算以及抗多址干扰的能力。对于多址接入问题，深入分析了FDMA、TDMA、CDMA（包括宽带CDMA和多载波CDMA）的系统结构、资源分配策略及其在蜂窝系统中的应用瓶颈。 第三部分：多址接入与频谱管理 本部分聚焦于如何高效、公平地共享有限的无线电频谱资源。我们首先回顾了时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）的传统架构，并对其在移动通信发展中的历史地位进行了评价。 随后，本书将大量篇幅用于阐述码分多址（CDMA）技术。详细分析了伪随机码（PN序列）的特性、正交性要求以及干扰抑制原理。在分析CDMA系统容量时，引入了多址干扰（MAI）模型，并探讨了功率控制在维持系统稳定和容量提升中的作用。对于OFDM（正交频分复用）技术，我们深入剖析了其将宽带信道串行分割为多窄带子载波的优势，重点讲解了循环前缀（CP）的引入目的、插入方法及其对消除码间串扰（ISI）的决定性作用。此外，还比较了OFDMA在频率资源分配上的灵活性，以及其在4G/5G系统中的关键地位。 第四部分：现代通信系统架构与性能评估 本部分将理论知识应用于实际系统设计。首先，对数字传输系统中的关键组件进行了深入剖析，包括脉冲塑形滤波器（如升余弦滤波器）的设计规范、误码检测器的实现细节。 在网络层面，本书概述了现代通信网络的分层结构，包括物理层、数据链路层、网络层的功能划分。针对有线通信领域，我们讨论了光纤通信系统的基本链路预算、色散补偿技术（如色散补偿光纤DCF和电子色散补偿EDC）以及非线性效应（如四波混频FWM、自相位调制SPM）的抑制方法。 最后，对系统性能评估进行了详尽的讲解。系统地介绍了多种性能指标，如频谱效率（比特/秒/赫兹）、能量效率（比特/焦耳）、端到端时延和抖动分析。通过具体的案例分析，演示了如何根据实际应用场景（如固定宽带接入、移动宽带数据传输）选择合适的调制编码方案和接入技术，以实现性能指标的最优化。 本书结构严谨，逻辑清晰，理论阐述深入浅出，并通过大量的实例和图表辅助理解，是通信领域专业人士提升理论素养和工程实践能力的必备参考书。
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