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出版者:科学

作者:山田宰

出品人:

页数:579

译者:徐国鼐

出版时间:2005-5

价格:70.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030149091

丛书系列:

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现代通信系统中的电磁波应用与信号处理前沿 本书聚焦于当代信息科学与工程领域中，电磁波理论在复杂系统中的实际应用，以及支撑现代通信与遥感技术的核心信号处理算法。它旨在为电子工程、通信工程、物理学及相关交叉学科的研究人员、高级技术人员和研究生提供一个深入且兼具前瞻性的技术参考框架。 第一部分：电磁场与波的传播动力学 本书的开篇部分，深入探讨了宏观尺度下的电磁场理论，并将其与微观的量子电动力学概念进行衔接。我们不满足于经典的麦克斯韦方程组的复述，而是侧重于其在非均匀介质、时变边界条件下的解耦与数值求解方法。 1.1 高级边界条件与拓扑绝缘体中的电磁行为： 详细分析了在复杂材料界面（如超材料、等离子体界面）上电磁波的反射、折射与吸收特性。特别阐述了基于界面条件的能流守恒和动量转移机制。引入了拓扑绝缘体和拓扑半金属中的边缘态磁场耦合，讨论了如何利用拓扑保护机制设计超低损耗的导波结构。 1.2 散射理论的深化与逆散射问题： 本章全面回顾了基于波的线性与非线性散射理论。重点讨论了米氏散射、几何光学（GO）和几何物理光学（GPO）的适用性边界，并详细推导了不连续有限元法（DFEM）和快速多极子方法（FMM）在求解大规模散射问题时的计算效率优化。逆散射部分，将重点放在了全波反演技术（Full-Wave Inversion），包括基于迭代优化算法（如广义最小二乘法）的介质参数重构，并讨论了在多路径效应下解决病态问题的正则化技术。 1.3 复杂环境下的波传播模型： 针对城市峡谷、海洋表面和电离层等复杂介质，本书构建并比较了多种传播模型。这包括基于射线追踪的随机模型，以及考虑波动方程背景下的有限差分时域（FDTD）和有限元法（FEM）在大型三维场景中的高性能计算实现。我们详细分析了莱伊-莱伊（Raleigh-Rice）理论在粗糙表面散射中的修正应用，以及多层介质中的本征波分析。 --- 第二部分：先进信号处理与信息论基础 本部分跳脱出传统的时间/频率域分析，聚焦于信息在物理信道中如何被最有效地编码、传输和恢复。 2.1 正交多载波技术（OFDM）的扩展与性能极限： 深入剖析了标准OFDM在高阶调制、频率同步与高动态范围应用中的瓶颈。详细介绍了广义频分复用（GFDM）、滤波器组多载波（FBMC）等替代方案，着重分析它们在带外泄露抑制和实现复杂度上的权衡。内容涵盖了非均匀采样下基于切比雪夫多项式的完美重建滤波器设计。 2.2 统计信号处理与最优滤波理论： 本章是理解现代估计理论的核心。重点在于卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的非线性扩展，即扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在状态估计中的精度差异与收敛性分析。此外，还详尽阐述了维纳滤波（Wiener Filtering）的均方误差最小化原理，并将其应用于多用户信道均衡中，特别是针对信道相干时间极短的场景。 2.3 稀疏表示与压缩感知（Compressed Sensing）： 本书将压缩感知置于信息获取的最前沿进行讨论。详细推导了基追踪（Basis Pursuit, BP）和迭代收缩与阈值算法（ISTA/FISTA）的数学基础。重点在于测量矩阵的设计，包括基于随机高斯矩阵和伯努利矩阵的构建，以及如何利用有限等距性质（RIP）来保证信号的完美重建。案例分析将聚焦于稀疏性在雷达回波处理和医学成像中的应用。 --- 第三部分：高维度数据与空间调制技术 本部分探讨如何利用多输入多输出（MIMO）系统和空间自由度来极大地提升数据吞吐量和链路可靠性。 3.1 MIMO系统中的信道估计与容量分析： 详细分析了米勒-艾伦（Miller-Azzam）模型下的信道相关性对MIMO容量的影响。在信道状态信息（CSI）不完全已知的情况下，本书推导了半盲信道估计的性能界限，并对比了基于导频辅助的最小二乘（LS）和最大似然（ML）估计的局限性。容量分析将侧重于广义秩（Generalized Rank）的计算及其在大规模MIMO（Massive MIMO）系统中的渐近表现。 3.2 空间复用与波束赋形的设计优化： 着重于迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）预编码技术的实际部署。针对大规模天线阵列，推导了基于信道互信息最大化的迫零波束赋形的简化方案。此外，详细介绍了数字模拟混合波束赋形的资源分配策略，利用半正定松弛（SDR）方法求解近似最优解，以平衡硬件复杂度和系统性能。 3.3 智能反射面（IRS）辅助通信的物理层设计： 作为新兴技术，本书为IRS提供了坚实的物理层基础。分析了IRS单元上的反射系数的相位和幅值控制对信道增益的贡献。推导了在单反射级联信道下，如何联合优化发送端预编码和IRS相移矩阵，以最大化瞬时信噪比（SNR）。讨论了基于交替优化算法的实际收敛性与速度。 --- 第四部分：时间频率分析的非平稳方法 本部分探讨传统傅里叶变换难以处理的非平稳信号的分析工具。 4.1 小波变换的数学结构与应用： 详尽描述了连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的构造原理，特别是Morlet小波和Daubechies小波在时频局部化上的优劣。重点在于多分辨率分析如何应用于信号去噪和特征提取，例如利用小波包分解识别瞬态噪声源。 4.2 希尔伯特-黄变换（HHT）及其在物理现象中的应用： 本书全面介绍了经验模态分解（EMD）的迭代过程，包括筛分过程的改进（如集成经验模态分解, EEMD），以解决模态混叠问题。详细推导了希尔伯特谱的构建，并将其应用于分析振动信号和地质电磁信号中的瞬时频率特征。 --- 本书的特色在于，它将扎实的理论推导与现代计算技术相结合，提供了解决复杂工程问题的实际工具集，而非仅仅是理论概念的罗列。

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说实话，我买这本书的时候是抱着试试看的心态，因为市面上很多技术手册都存在内容陈旧或者翻译生硬的问题。然而，《数字广播技术手册》完全打破了我的偏见。它的语言风格非常流畅且专业，仿佛是一位经验丰富的前辈在耳边娓娓道来。最让我惊喜的是它对未来趋势的预判和布局。书中有一整章专门探讨了基于IP的网络化广播架构，这在当前的媒体融合大环境下显得尤为前瞻。它不仅仅是讲解了DVB-T2这样的现有标准，还探讨了软件定义无线电（SDR）在广播基础设施中的潜力，以及云化对传统发射塔管理带来的变革。这让我意识到，这本书的作者团队显然具有极强的行业洞察力，他们提供的不是过时的知识，而是面向下一个十年的技术路线图。我发现，通过阅读这本书，我对我们正在筹备的5G NR广播融合业务有了更清晰的战略认识，书中对于高频段传播特性的讨论，直接指导了我后续的仿真参数设置。非常值得投资时间去钻研。

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我是一个偏向于硬件实现的工程师，对算法和协议层面的东西总是感到头疼。然而，这本书在讲解编码理论，比如信道编码（LDPC和Turbo码）时，竟然能让我这个“硬件控”感到豁然开朗。作者没有陷入纯粹的数学推导泥潭，而是非常巧妙地将这些复杂的编码结构与它们在实际系统中如何提高数据鲁棒性联系起来。他们通过大量的对比图表，直观展示了不同编码增益在存在噪声干扰下的性能差异。此外，书中对于发射机功率控制和带外辐射的合规性要求也做了非常详尽的论述，这对于我们进行设备认证和现场调试工作至关重要。我发现，很多我们过去凭借经验摸索出来的“最佳实践”，在这本书里都能找到严谨的理论支撑，这极大地提升了我们团队的规范性和效率。可以说，这本书为我的日常工作提供了一个坚实的理论基石，减少了不必要的试错成本。

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这本书的排版和索引设计简直是业界楷模！作为一本参考手册，我最看重的是快速定位信息的能力，而这本《数字广播技术手册》在这方面做得无可挑剔。它的术语表非常全面，收录了大量行业内约定俗成的缩写及其全称，对于新人非常友好。更不用说那详尽的章节和页码索引，我只需要记住几个关键词，就能迅速定位到相关的公式、图表或规范引用。我最近在准备一个关于应急广播系统的技术提案，书中关于多业务复用和优先级调度的章节帮了大忙，特别是对不同业务流（如高质量音频、数据广播、紧急信息）的QoS保障机制的描述，逻辑清晰，层次分明。我甚至发现书中引用了许多国际电信联盟（ITU）和欧洲电信标准协会（ETSI）的最新报告，这表明其内容的更新速度跟得上技术发展的步伐。总而言之，这本书不仅内容扎实、前沿，而且在用户体验上也做到了极致，真正体现了“手册”的实用价值。

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这本书的厚度着实让我有些望而生畏，但一旦真正沉下心来阅读，才发现里面蕴含的知识密度之高，令人惊叹。我原本以为它会是一本晦涩难懂的技术规范堆砌，但出乎意料的是，作者在保持技术严谨性的同时，还穿插了不少历史背景和技术演进的脉络梳理。比如，书中关于广播信道衰落模型（如瑞利衰落和莱斯衰落）的分析，不仅给出了严谨的数学公式，还结合了城市、郊区等不同地理环境下的实际观测数据，这种理论与实践的紧密结合，极大地增强了阅读的代入感。我尤其对其中关于多径效应的章节印象深刻，作者详细阐述了时间和频率分集技术的应用，特别是分集接收机设计中的关键算法。虽然有些涉及射频前端的部分我需要反复阅读才能完全消化，但这恰恰说明了其内容的深度和广度，它不满足于停留在表面，而是深入到了底层物理层和链路层的核心机制。对于希望从“操作员”晋升为“架构师”的人来说，这本书提供的思维框架是无价之宝。

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天哪，这本《数字广播技术手册》简直就是我学习广播工程多年来梦寐以求的宝典！这本书的编排逻辑简直是教科书级别的，从基础的数字信号处理原理讲起，层层递进，直到讲解到最新的DAB+和HD Radio标准，中间穿插了大量的实际案例和工程图示。我特别欣赏作者在阐述复杂的调制解调技术时，能用非常直观的方式进行比喻，即便是初次接触数字信号的读者也能迅速建立起清晰的概念框架。我记得有一次我在调试一个关于MPEG-4 AAC编码器的参数时遇到了瓶颈，翻阅这本书的专门章节，书中对不同比特率下的音频质量和带宽消耗进行了详尽的对比分析，并且还附带了推荐的工作流程。这不仅仅是一本理论参考书，更像是一本实战操作指南，它帮助我优化了我们现有系统的效率，成功降低了误码率，提高了接收端的音质稳定性。书里对频谱效率的讨论尤其深刻，对比了模拟FM和数字广播在频谱资源利用上的巨大差异，让我对未来广播技术的发展方向有了更坚定的认识。绝对是业界的必备工具书，强烈推荐给所有从事广播系统设计、维护和规划的工程师们。

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