无线通信中的智能天线 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京邮电大学出版社

作者:金荣洪

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2006-6

价格:42.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563511884

丛书系列:

图书标签:

• 智能天线
• 无线通信
• MIMO
• 波束赋形
• 空间分集
• 信号处理
• 无线网络
• 通信工程
• 天线技术
• 移动通信

《通信原理与信号处理基础》 引言： 信息时代的飞速发展，极大地依赖于高效、可靠的通信系统。从我们手中的智能手机到覆盖全球的卫星网络，通信技术无时无刻不在塑造着我们的生活。而支撑起这一切基石的，正是那些深邃而迷人的通信原理，以及处理复杂信号的精妙技术。本书《通信原理与信号处理基础》正是为渴望理解现代通信奥秘的读者而准备的。它并非聚焦于某一特定通信应用，例如无线通信中的智能天线等前沿技术，而是回归到通信领域最根本的理论基石，深入浅出地阐述通信系统工作的基本原理，以及如何通过精密的信号处理手段来提升通信的质量与效率。 第一部分：通信系统的基本构成与模型 在深入信号处理的海洋之前，我们首先需要建立起对通信系统整体架构的认知。本书将从最基本的通信系统模型出发，解析信息如何在发送端、信道和接收端之间传递。 信息源与信源编码： 任何通信的起点都是信息。我们将探讨不同类型的信息源，如模拟信号（语音、图像）和数字信号（文本、数据）。随后，我们将介绍信源编码（或称数据压缩）的重要性，旨在去除信息中的冗余，使其以更紧凑的格式传输，从而节省带宽和传输时间。读者将了解到熵的概念，以及霍夫曼编码、算术编码等经典无损压缩算法的原理，理解为何能够实现数据的高效表示。 信道模型与噪声： 信息在传输过程中，不可避免地会受到各种干扰，这些干扰统称为噪声。本书将详细介绍各种典型的信道模型，包括加性高斯白噪声（AWGN）信道，这是许多通信系统分析的基础。我们将剖析噪声的来源，如热噪声、散粒噪声等，并理解它们对信号的随机影响。在此基础上，我们将引入信噪比（SNR）这一核心概念，它是衡量信号质量的关键指标，并探讨其对通信系统性能的影响。 调制与解调： 为了将信息有效地加载到载波上，并通过信道传输，我们需要进行调制。本书将详细讲解调制的原理，包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等模拟调制技术。同时，也将深入介绍数字调制技术，如幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。每种调制方式的原理、频谱特性以及各自的优缺点都将得到细致的阐述。相应的，接收端需要进行解调，将调制后的信号还原为原始信息，本书也将对各种解调技术进行原理性的讲解。 信道编码与解码： 为了对抗信道中的噪声和干扰，提高传输的可靠性，信道编码是必不可少的环节。我们将介绍纠错码的基本思想，即通过在原始信息中添加冗余信息，使得接收端能够检测甚至纠正传输过程中发生的错误。本书将详细讲解线性分组码，如汉明码（Hamming code）和循环冗余校验码（CRC）的编码与译码原理。此外，还将介绍卷积码（Convolutional code）以及现代通信系统中广泛应用的Turbo码和LDPC码（低密度奇偶校验码）的基本概念和其带来的性能提升。 多路访问技术： 在一个共享的通信介质中，如何允许多个用户同时接入并进行通信，是一个关键问题。本书将介绍几种主要的信道接入方法，如频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分复用（OFDM）的基本原理。这些技术是现代多用户通信系统（如蜂窝网络）能够高效运作的基石。 第二部分：数字信号处理在通信中的核心应用 理解了通信系统的基本框架，我们将进一步深入到信号处理的强大工具箱中，探索它们在提升通信性能方面扮演的角色。 采样定理与量化： 将连续的模拟信号转换为数字信号是数字通信的第一步。本书将深入讲解奈奎斯特-香农采样定理，解释为何需要以高于信号最高频率两倍的速率进行采样才能无损地恢复原始信号。在此基础上，我们将介绍量化过程，即将采样后的离散幅度值映射到有限个离散电平，并分析量化噪声的产生及其对信号精度的影响。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 频域分析是理解和处理信号的重要手段。本书将详细介绍离散傅里叶变换（DFT）的概念，它能够将离散时间信号分解为其不同频率分量的叠加。在此基础上，我们将重点讲解快速傅里叶变换（FFT）算法，它能够高效地计算DFT，是许多信号处理算法的基础。读者将了解FFT在频谱分析、滤波、卷积等方面的广泛应用。 滤波器设计与应用： 滤波器在通信系统中扮演着“信号美容师”的角色，它们能够选择性地允许某些频率分量的信号通过，而抑制另一些频率分量的信号。本书将介绍不同类型的滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器，以及它们在时域和频域的特性。我们将探讨FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器的设计原理和实现方法，并展示它们在信号去噪、带限信号恢复、频谱整形等方面的实际应用。 自适应信号处理： 现实中的通信信道往往是时变的，噪声环境也可能随时间变化。自适应信号处理技术能够根据环境的变化自动调整滤波器的参数，以达到最优的信号处理效果。本书将介绍自适应滤波器的基本原理，如最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法，并展示其在均衡（消除码间串扰）、噪声消除、预测等方面的应用。 相关性分析与估计： 相关性是衡量两个信号之间相似度的重要指标。本书将介绍自相关和互相关函数的概念，并深入探讨它们在信号检测、定时恢复、同步等方面的应用。读者将了解如何利用相关性来估计信号的参数，或者从噪声中提取出目标信号。 数字锁相环（DPLL）与同步技术： 在数字通信系统中，发送端和接收端的时钟需要精确同步，才能正确地采样和解调信号。本书将介绍数字锁相环（DPLL）的基本结构和工作原理，它能够根据接收到的信号自动调整本地振荡器的频率和相位，实现频率和相位同步。同步技术是保证数字通信系统正常工作的关键。 第三部分：信息论基础与编码理论的深刻联系 为了更深入地理解通信系统的极限性能，我们还需要涉猎信息论的精髓。 信息熵与信道容量： 信息论的奠基人香农（Claude Shannon）提出的信息熵，量化了信息的不确定性。本书将讲解信息熵的概念，并将其与通信系统中的信息传输联系起来。更重要的是，我们将介绍信道容量，即一个信道能够可靠传输的最大信息速率，这是通信系统设计的重要理论依据。 编码理论的极限： 本书将简要回顾一些经典的编码理论，并将其与香农信道容量联系起来，探讨编码理论在接近信道容量极限方面的进展，如Turbo码和LDPC码的设计思想，以及它们在现代通信标准中的地位。 结论： 《通信原理与信号处理基础》旨在为读者构建一个扎实的通信理论体系。通过对通信系统基本模型、核心信号处理技术以及信息论基础的深入剖析，本书将帮助读者理解现代通信系统是如何工作的，以及为何这些原理和技术至关重要。本书适合电子工程、通信工程、计算机科学以及对信息传输技术有浓厚兴趣的广大读者。它为你打开了通往更高级通信领域（包括但不限于如无线通信中的智能天线等特定技术）的大门，让你能够以更深刻的视角去理解和探索未来的通信世界。本书不包含任何关于智能天线具体实现的详细设计，而是侧重于支撑这些应用的基础理论和通用技术。

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这本书的排版和图文质量给我留下了深刻印象，这在技术书籍中是难能可贵的。许多复杂的3D辐射方向图和电磁场仿真结果都以高清彩色图例呈现，极大地降低了读者的理解门槛。更重要的是，作者在讲解过程中始终保持了一种批判性的思维，他不仅仅是介绍“这是什么”和“怎么做”，更重要的是解释了“为什么必须这样做”。例如，在讨论自适应算法的收敛性时，书中详细分析了为什么在多径衰落环境中，某些经典算法会陷入局部最优，并提供了基于奇异值分解的改进方案，这种对局限性的坦诚和对优化的不懈追求，体现了作者深厚的学术功底和对工程实践的深刻理解。读完这本书，我感觉自己对“信道感知”的理解上升到了一个新的层次，它不再仅仅是一个输入参数，而是一个可以被天线系统主动塑造和利用的资源。对于希望深入研究通信物理层优化的研究生或研发工程师来说，这本书是不可多得的案头必备参考资料。

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说实话，刚拿到这本厚厚的书时，我心里是有点打鼓的，毕竟“智能天线”听起来就充满了高深的计算和晦涩的公式。但真正开始阅读后，我的疑虑才慢慢消散。作者的叙事风格非常具有启发性，他不是简单地堆砌公式，而是巧妙地将物理概念和信息论的原理紧密结合起来。我特别欣赏他对“空域复用”和“干扰抑制”这两个核心问题的深入剖析，他用了一种类比的手法，将原本抽象的信号空间转换成了更容易理解的“战场”画面，使得那些复杂的自适应波束形成算法不再是空中楼阁。书中对硬件实现层面的考量也十分到位，比如在介绍数字预编码时，作者没有避开实际系统中对运算速度和功耗的限制，反而提出了若干种兼顾性能与效率的工程化折衷方案，这对于我们进行系统级设计的人来说，简直是雪中送炭。虽然某些章节的数学推导略显繁琐，需要静下心来逐行演算，但正是这种严谨性，保证了结论的可靠性，让人读起来心里踏实。这本书的价值，在于它成功架起了一座连接纯理论研究和实际工程部署之间的桥梁。

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这本书的封面设计得相当大气，那种深邃的蓝色背景配上未来感的几何图形，立刻就能让人感受到它所涵盖领域的尖端与复杂性。我翻开目录的时候，首先被那清晰的逻辑结构吸引住了。作者显然花费了大量心力来构建一个由浅入深的知识体系，从基础的电磁波理论娓娓道来，逐步深入到复杂的阵列信号处理，简直就像一位循序渐进的导师，确保即便是初次接触这个领域的读者，也能稳扎稳打地跟上节奏。特别是对MIMO（多输入多输出）系统在实际应用中的挑战与优化策略的探讨，分析得极为透彻，各种数学模型和仿真结果的图表都标注得一清二楚，让人在理解理论的同时，也能直观地把握其实践价值。不过，我个人感觉在某些前沿算法，比如基于深度学习的波束赋形优化方面，如果能再多加入一些近年来的最新研究进展和案例分析，那就更加完美了，毕竟通信技术日新月异，保持内容的鲜活度至关重要。总的来说，这是一本非常扎实、值得反复研读的参考书，为我们理解如何通过“聪明”地设计天线来提升整个无线系统的性能，提供了坚实的理论基石和清晰的实现路径。

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我主要关注的是该书对于频谱效率提升的论述。这本著作在阐述如何通过空间自由度来克服传统频分复用或时分复用在频谱资源紧张时的瓶颈，展现了极高的洞察力。作者对认知无线电环境下天线调谐和动态波束管理的研究尤为精彩，它不再将天线视为被动接收/发射的组件，而是赋予了它“思考”的能力——根据环境变化自主调整方向图，以最大化信噪比或最小化干扰。书中对比了多种波束训练和搜索策略的收敛速度和复杂度，这些对比数据非常具有说服力，帮助我明确了在不同业务场景下，应该倾向于选择哪一种技术路线。唯一让我感到略有遗憾的是，虽然对波束赋形的理论描述非常充分，但对于当前5G/6G标准中对波束赋形的大规模MIMO（Massive MIMO）天线阵列的具体实现细节，比如馈电网络的损耗模型和大规模阵列的校准流程，可以再深入探讨一番，毕竟这些是决定最终部署性能的关键因素。总体而言，这本书为理解下一代空口设计的核心驱动力提供了绝佳的视角。

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我个人对书中关于“绿色通信”与天线能效的章节特别感兴趣。在当前对能耗日益敏感的时代，如何设计出既高效又能耗低的智能天线系统，是一个核心议题。这本书没有将焦点仅仅放在提升速率上，而是巧妙地引入了能效比（Bits/Joule）作为关键性能指标，并探讨了如何通过优化波束的主瓣宽度和旁瓣抑制水平来平衡通信性能与功耗。作者提出的基于多目标优化的天线资源分配策略非常具有前瞻性，它试图在满足用户服务质量（QoS）的前提下，将基站的整体能耗降至最低。这种将通信性能指标与可持续发展理念相结合的论述方式，令人耳目一新。虽然书中对功耗建模的复杂度略有简化，但它成功地指明了未来研究的方向，即智能天线不应只追求极限性能，更应追求可持续的、环境友好的性能。这本书不仅是一本技术手册，更像是一份对未来无线通信系统设计哲学的深刻思考与指引。

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