Signal Processing for Mobile Communications Handbook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Ibnkahla, Mohamed

出品人:

页数:872

译者:

出版时间:2004-8

价格:$ 237.24

装帧:HRD

isbn号码:9780849316579

丛书系列:

图书标签:

• 信号处理
• 移动通信
• 无线通信
• 通信工程
• 数字信号处理
• 无线电
• 天线
• 调制解调
• 信道编码
• OFDM

移动通信信号处理手册：理论与前沿实践指南 书籍简介 本手册旨在为移动通信领域的工程师、研究人员和高级学生提供一个全面、深入且实用的参考指南，聚焦于支撑现代无线通信系统核心性能的关键技术——信号处理。本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端应用的全景图，旨在弥合理论知识与实际工程挑战之间的鸿沟。 第一部分：移动通信系统的基石——基础理论回顾与信道建模 本部分首先奠定了理解后续复杂处理技术的基础。我们深入探讨了现代数字通信系统的基本架构，包括调制、解调、信道编码和多址接入技术（如OFDM、CDMA的演进）。 1. 随机过程与数字调制基础： 详细阐述了用于描述移动信道特性的平稳随机过程、高斯过程以及维纳过程。在数字调制方面，我们超越了传统的ASK、FSK、PSK，重点分析了高阶QAM、$pi/4$-DQPSK及其在功耗受限环境下的性能优化。对星座图的旋转、相位噪声的影响及其在实际接收机中的补偿方法进行了细致的分析。 2. 移动信道环境与传播模型： 这是移动通信信号处理的物理基础。本书详细剖析了电磁波在城市、郊区和室内环境中的传播特性，包括路径损耗、阴影衰落和多径效应。我们提供了经典的经验模型（如Okumura-Hata模型）的精确数学推导，并着重介绍了大规模MIMO（Massive MIMO）场景下信道相干时间的估计与建模方法。特别地，针对毫米波（mmWave）频段的波束赋形信道特性，本书给出了基于几何射线追踪（GRT）的统计模型，这是5G及未来系统设计的关键。 3. 性能评估指标与信息论： 对误码率（BER）、误块率（BLER）、频谱效率以及系统的整体容量进行了深入的量化分析。我们严格遵循香农-海蒂格（Shannon-Hartley）定理，探讨了在有限调制阶数和有限反馈机制下，如何逼近香农极限。关于交织编码增益的理论分析，以及在有限码长下纠错编码的实际性能折减，是本章的重点。 第二部分：核心处理技术——均衡、检测与干扰抑制 移动信道固有的时变性和频率选择性对信号的完整性构成了巨大挑战。本部分集中阐述了应对这些挑战的信号处理技术。 1. 信道估计与跟踪： 信道状态信息（CSI）的准确获取是所有自适应处理的前提。本书全面涵盖了基于导频序列的最小二乘（LS）估计、最小均方误差（MMSE）估计，并着重分析了它们的复杂度与性能折衷。对于时变信道，我们引入了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）和扩展卡尔曼滤波（EKF）在CSI实时跟踪中的应用，并讨论了如何通过稀疏性假设（如使用导频间隙的稀疏性）来加速信道估计的收敛速度。 2. 信道均衡技术： 针对由多径效应引起的码间干扰（ISI），均衡器是必不可少的。本书系统地介绍了线性均衡器（如ZF和MMSE）的推导及其在宽带系统中的局限性。核心篇幅献给了非线性均衡技术，特别是迫零迭代均衡器（ZFE）和最大似然序列估计（MLSE）中的维特比算法（Viterbi Algorithm）。此外，对于大规模MIMO系统，我们详述了基于迫零（ZF）和迫零干扰消除（PIC）的接收机结构及其计算复杂度的优化。 3. 多用户检测（MUD）与干扰管理： 在多址接入系统中，来自其他用户的信号即为干扰。本部分详细分析了传统匹配滤波接收机的局限性。随后，重点介绍了串行干扰消除（SIC）和并行干扰消除（PIC）的结构与实现，并深入探讨了基于最优线性代数（如迫零MUD）和迭代算法（如Loopy Belief Propagation, LBP）的非线性MUD技术，这些技术是实现高频谱效率的关键。 第三部分：前沿与系统级优化——多天线、MIMO与认知无线电 随着频谱资源的日益紧张，系统级创新成为可能性的关键。本部分聚焦于多天线技术和智能频谱利用策略。 1. 多输入多输出（MIMO）系统处理： MIMO技术通过空间复用、分集合成和空间复用实现了吞吐量和可靠性的巨大提升。本书详细解析了单用户MIMO（SU-MIMO）的预编码（Precoding）技术，包括迫零预编码和基于波束赋形的预编码。在多用户MIMO（MU-MIMO）方面，我们比较了发送端预编码与接收端干扰消除的工程实现，并探讨了基于优化理论（如凸优化）的联合预编码设计，以最大化系统和速率。 2. 正交频分复用（OFDM）的信号处理： OFDM是4G和5G的基础。本部分不仅涵盖了OFDM的快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）的实现细节，更深入到系统级挑战。重点讨论了对OFDM性能影响最大的问题：载波间干扰（ICI）和循环前缀（CP）的优化。我们介绍了基于最小化峰均功率比（PAPR）的信号抑制技术，如选择性映射（SLM）和类块编码（PTS）算法的优化版本。 3. 认知无线电（CR）与动态频谱接入： 认知无线电代表了频谱利用的新范式。本书分析了认知无线电环境下的关键信号处理任务：频谱感知。我们详细比较了盲检测（如能量检测）、基于特征检测（如循环平稳检测）以及基于接收信号重构的初级用户信号检测算法。此外，还探讨了次级用户（Secondary Users）如何通过波束赋形和功率控制来最大限度地利用频谱空洞，同时不对初级用户（Primary Users）造成干扰。 结论与未来展望 本书最后总结了当前移动通信信号处理领域的热点挑战，包括极低延迟通信（URLLC）中的信道估计鲁棒性、非正交多址接入（NOMA）中的多用户解码顺序优化，以及将机器学习/深度学习方法应用于信道建模和非线性均衡中的前沿探索。本书为读者提供了一个坚实的理论框架和丰富的工程实例，助力其在下一代无线通信系统的设计与实现中取得突破。

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