《通信新读》陈小锋 编著 | PDF下载|ePub下载
类别: 科技
内容简介 · · · · · ·
本书是一本尝试融会贯通介绍通信相关基本原理及应用的书。在内容安排上,首先介绍通信要处理的基本对象——信号,涉及信号的表示与分析(频谱分析、采样定理等);接着介绍如何用信号来表示消息,如何无误地传输信号来达到消息的传递(模拟信号通信、数字信号通信、理想系统的通信能力等);再介绍非理想系统的通信,如何对付非理想因素以及非理想系统的传输能力(香农容量公式、编码原理及应用等);进一步介绍更具体、更复杂的非理想系统——无线通信;了解都有哪些更复杂的非理想因素(无线信道特征),以及衍生出来的新技术(OFDM、MIMO等);最后以选讲LTE系统关键技术来结束,了解一下一个标准化的无线通信系统都要解决哪些问题,以及以什么样的形式将诸多内容在一个标准化的系统里体现出来,发挥其应用价值。
本书安排的每一部分内容都足以编写一本书单独讲解,文献里也有每部分单独对应的教材,因此本书并不会面面俱到,而是会选择各部分相对重要、能相互衔接呼应,以及在实际系统设计和技术研究中真正发挥着基础作用的那些技术理论。最重要的是,还会以独特的风格和形式来尽最大努力讲清楚通信,这么多理论技术到底是什么、为什么,以及怎么用。
本书可作为高等院校相关专业(通信/电子/信息科学)师生的参考书,也适合打算进入通信领域的非相关专业读者,以及正在从事通信理论研究和实际系统设计的通信行业研发人员阅读。
作者简介 · · · · · ·
陈小锋,以数学专业硕士研究生毕业于南开大学,毕业后偶然进入通信行业工作。作者对整个通信相关理论技术的了解掌握是在工作过程中学习研究完成。因此,由于作者的这些背景,该书首先充满着数学的严谨,深刻与简洁;其次,是紧密结合实际应用;最后是源于独立学习研究造就的独特的内容组织及行文风格。相信定能与众不同!
目录 · · · · · ·
前言
本书中的文字符号及其说明
第0章通信系统概论
01先说点对点通信
011通信最简单模型
012基于最简单模型的发展
013如何给通信系统打分
02再论网络级通信
03聚焦无线通信系统发展
第一部分信号表示与分析
第1章什么是信号
11到时别忘了给个信号
12信号的能耗度量
13信号的简单表示——冲激分解
第2章信号表示论第一场
21傅里叶级数——并非一鸣惊人的登场
211发表论文不容易啊
212周期信号的傅里叶级数
22傅里叶变换——不就是计算坐标吗
221晋级——从傅里叶级数到傅里叶变换
222方波信号和sinc信号——专访这对儿金童玉女
223信号频谱——看你是否有男高音潜质
224周期信号的傅里叶变换
23其他变换形式——不只是傅里叶
第3章线性系统简介
31线性系统基础
311什么是线性系统
312什么是线性时不变系统
32无失真系统
321不仅仅这样才叫无失真
322线性系统如何做到无失真
第4章信号表示论第二场
41采样定理——联系模拟与数字的纽带
411从信号频谱跟踪采样带来的变化
412发现信号的DNA——特殊的采样点序列
413拿信号的DNA克隆原信号
414最经济的采样——以奈奎斯特率采样
415落实现实信号的采样与重建
42离散傅里叶变换——不仅仅是两串序列变来变去
421离散时间序列的傅里叶变换(DTFT)
目录422离散傅里叶变换(DFT/IDFT)——完美的蜕变
43OFDM基本原理——是否出场太早?决不!
431正交信号是基础
432简化信号接收与DFT
433简化信号发射与IDFT
434一段话总结
第一部分小结
第二部分基本通信原理
第5章从理想通信开始
51理想模拟信号通信
52理想数字信号通信
521生成——从声音如何得到数字信号
522发射——数字信号如何发射出去
523接收——接收端接收到什么信号
524恢复——数字信号在接收端如何无失真恢复
525极限——理想信道下的极限传输能力
526回归——理想回归现实的一点说明
53数中有模,模中有数
531数—模转换
532模—数转换
第6章总要面对现实
61高斯分布——标致又实用
62白噪声——最无章可循
63加性高斯白噪声(AWGN)
第7章信号调制与解调
71浅谈其基本思想
711调制方法简介
712解调及性能考虑
72I/Q正交调制
721天生I路与Q路
722调制符号也分星座
第8章信号接收判决基本方法
81加性噪声信道性能分析
811相关接收判决
812匹配滤波判决
813先验与后验概率判决
814平均错误概率最小化判决
82乘性噪声也来凑热闹
83加法和乘法不分家
第二部分小结
第三部分信息论基础
第9章香农熵
91熵的提出——和香农不一样的思考
92数据压缩极限——熵的一个重要应用
93也谈条件熵与互信息
第10章有失真系统的无失真通信
101问题具体化——章标题矛盾,是不是写错了
102怎么无误通信——标题没错,一切皆有可能
第11章信道容量:噪声信道的极限传输能力
111解读香农在1948年开山之作中的思考
1111将模拟信号直观几何模型化
1112想办法让随机性稳定下来
1113就这么得到AWGN信道容量
1114几何模型化很有意思的应用
112另一个角度得到AWGN信道容量
1121有失真系统无失真通信的延续
1122关键是如何完成最后一步的华丽转身
113非AWGN信道的信道容量
1131非高斯但仍为加性白噪声信道
1132别老是白噪声啊,给点颜色看看
114从香农信道容量公式出发
1141带宽与功率的此消彼长
1142矛盾——频谱效率与功率效率
1143香农编码定理及冷落的另一半
115达到信道容量现实工艺问题
第12章信道编码
121基础讨论
1211两届奥运会都错失射击冠军的兄弟
1212编码的检错纠错能力
122具体信道编码简介
1221分组码及应用
1222卷积码及应用
1223都差香农限一截,怎么选
123循环冗余校验(CRC)
1231CRC为什么能判断对错
1232哪些错误逃不过CRC的法眼
1233顺路提提奇偶校验
第三部分小结
第四部分无线通信原理
第13章无线信道——无线通信就围着她转
131无线信道基本传播特性
132理想无线信道——自由空间
1321静态信道——理想中的理想
1322相对运动与多普勒频移
1323自由空间信道就不变吗
133现实环境无线信道
1331条条道路通罗马——也谈多径传播
1332信道变化有多快——相干时间来抢答
1333时频同步与时频相干性
134无线传输基带通用模型
1341频带信号的基带表示——I/Q调制风云再起
1342无线信道的基带特征——斩断载频的枷锁
1343信号追尾如何处理——码间串扰
1344基带通用离散系统模型一统江湖
1345推广及小结
第14章各类具体信道模型分析
141信道容量分析及应用
1411固定慢衰落信道——存银行固定收益
1412随机慢衰落信道——一锤子买卖
1413快衰落信道——长线操作
1414单发多收(SIMO)之最大比合并
1415多发单收(MISO)之波束成型
142常用接收算法介绍
1421最大似然接收算法——直观又合理的想法
1422线性接收之MRC算法——偏心有用信号
1423线性接收之ZF算法——只管消灭干扰
1424线性接收之LMMSE算法——做一个和事老
1425带循环前缀的频域均衡——简单了,但是有代价的
143分集思想及应用
1431分集思想——别把鸡蛋放同一个篮子里
1432时间分集及应用举例
1433频率分集及应用举例
1434空间分集及应用举例
第15章OFDM技术进阶
151再回首
152如何对付多径环境
153时频偏移的影响
1531对迟到/早退的容忍度
1532决不容忍频率偏移
154OFDM技术实际系统参数选择
155信号PAPR特性——被功放看中的品质
1551功率放大器效率问题
1552单载波信号的PAPR特性
1553OFDM信号的PAPR特性
1554如何得到PAPR合适的信号
第16章多天线技术原理及应用
161先尝尝多天线能带来的甜头
162值得单独呈现的Alamouti发射分集方案
1621发射端信息不灵通怎么办
1622Alamouti的精明之处
1623Alamouti发射分集的性能
1624基于Alamouti思想的推广
163更大的惊喜——空间复用能力
1631空分复用原理呈现一
1632空分复用原理呈现二
164信道矩阵的SVD分解及快速应用
1641信道矩阵的SVD分解及性质
1642从SVD另眼相看MISO之波束成型
1643趁热打铁谈MIMO之波束成型
1644还有惊喜吗——透过SVD再看空分复用能力
165MIMO系统信道容量
1651信道奇异向量系统的信道容量
1652一般MIMO系统的极限传输能力
1653博弈——分集能力和复用能力
166信号发射和接收算法讨论
1661信号发射算法——到哪个山头唱哪支歌
1662信号接收算法——接替发射端操心
167MIMO原理在不同场景下的具体应用
1671下行多用户MIMO——“我要挑战10个”
1672上行多用户MIMO——以多欺少
第四部分小结
第五部分LTE关键技术选讲
第17章LTE概述及多址接入技术
171LTE概述
172常见多址方式及应用
1721I/Q正交复用——开个头
1722时、频、码分多址——老将
1723正交频分复用多址——正值当年
1724空分多址——新秀
173LTE上下行多址方式
1731LTE下行多址方式:OFDMA
1732LTE上行多址方式:SC-FDMA
第18章上下行同步机制
181网络侧无线帧时间轴——列车时刻表
1811FDD上下行无线帧时间轴
1812TDD上下行无线帧时间轴
182下行同步机制——车站接人的常识
183上行同步机制——赶车要趁早
第19章主要信道设计与信令机制
191下行调度及HARQ
1911下行物理信道串烧
1912下行HARQ及数据重传
192上行调度及HARQ
1921重点介绍PUCCH
1922上行HARQ和数据重传
第20章下行数据传输机制
201数据比特流处理流程
2011添加CRC——接收对错的判断
2012信道编码——选择合适的信号
2013比特加扰——随机化干扰
2014生成星座符号——机械的步骤
2015星座符号到空间数据流——分组行动
2016对空间数据流预编码——每组再伪装
2017基带信号生成并上射频发送——出发
202下行参考信号设计
2021公共参考信号——阳光普照
2022专用解调参考信号——VIP定制
203传输模式简介——LTE招式大全
2031第一招:单天线传输
2032第二招:发射分集传输
2033第三招:开环空分复用传输
2034第四招:闭环空分复用传输
2035第五招:单流波束成型传输
204下行功率分配
2041功率分配的意义
2042做了好事要让人知道
第21章上行数据传输机制
211数据比特流处理流程
212上行参考信号设计
2121数据解调参考信号
2122信道探测参考信号
213上行功率控制
2131功率控制的意义
2132功率控制的实现机制
附录A通信原理利器之线性空间理论
A1线性空间
A11线性空间定义与理解
A12线性空间的基与向量坐标
A13信号组成的线性空间举例
A14线性方程组与矩阵
A2内积空间
A21内积定义与理解
A22重要量化关系及应用
A23向量的坐标计算
A3正交原理
A31如何才算正交
A32向量空间的正交基
A33正交原理
A34投影与夹角
A4线性映射
A41线性变换
A42正交变换
附录B论应用根基之概率基础与随机过程
B1概率空间
B2随机变量
B21随机变量的概率描述
B22随机变量的统计特征
B23随机变量的联合概率
B24随机变量的函数
B25随机变量间特征量刻画
B3随机信号
B31随机过程
B32随机信号的相似性
B4重要极限定理
B41中心极限定理
B42大数定理
附录C第一部分数理推导
C1信号的简单表示
C11略讲信号之间运算
C12冲激函数与信号冲激分解
C2傅里叶级数
C3傅里叶变换
C31角频率与线频率傅里叶变换关系
C32傅里叶变换性质及其应用
C33方波信号与sinc 信号
C4换个角度从头再来——再发现采样定理
C5离散傅里叶变换
C51离散序列与其傅里叶变换采样点关系
C52离散傅里叶变换性质及应用
附录D第三部分数理推导
D1香农熵的提出
D2高斯分布的熵计算
D3熵、联合熵、条件熵之间的关系
附录E第四部分数理推导
E1SISO快衰落信道容量计算
E2常用接收算法介绍
E21ZF算法应用于ISI信道
E22LMMSE算法推导
E3矩阵SVD分解性质推导
E4信道奇异向量系统的信道容量
参考文献
· · · · · ·
本书中的文字符号及其说明
第0章通信系统概论
01先说点对点通信
011通信最简单模型
012基于最简单模型的发展
013如何给通信系统打分
02再论网络级通信
03聚焦无线通信系统发展
第一部分信号表示与分析
第1章什么是信号
11到时别忘了给个信号
12信号的能耗度量
13信号的简单表示——冲激分解
第2章信号表示论第一场
21傅里叶级数——并非一鸣惊人的登场
211发表论文不容易啊
212周期信号的傅里叶级数
22傅里叶变换——不就是计算坐标吗
221晋级——从傅里叶级数到傅里叶变换
222方波信号和sinc信号——专访这对儿金童玉女
223信号频谱——看你是否有男高音潜质
224周期信号的傅里叶变换
23其他变换形式——不只是傅里叶
第3章线性系统简介
31线性系统基础
311什么是线性系统
312什么是线性时不变系统
32无失真系统
321不仅仅这样才叫无失真
322线性系统如何做到无失真
第4章信号表示论第二场
41采样定理——联系模拟与数字的纽带
411从信号频谱跟踪采样带来的变化
412发现信号的DNA——特殊的采样点序列
413拿信号的DNA克隆原信号
414最经济的采样——以奈奎斯特率采样
415落实现实信号的采样与重建
42离散傅里叶变换——不仅仅是两串序列变来变去
421离散时间序列的傅里叶变换(DTFT)
目录422离散傅里叶变换(DFT/IDFT)——完美的蜕变
43OFDM基本原理——是否出场太早?决不!
431正交信号是基础
432简化信号接收与DFT
433简化信号发射与IDFT
434一段话总结
第一部分小结
第二部分基本通信原理
第5章从理想通信开始
51理想模拟信号通信
52理想数字信号通信
521生成——从声音如何得到数字信号
522发射——数字信号如何发射出去
523接收——接收端接收到什么信号
524恢复——数字信号在接收端如何无失真恢复
525极限——理想信道下的极限传输能力
526回归——理想回归现实的一点说明
53数中有模,模中有数
531数—模转换
532模—数转换
第6章总要面对现实
61高斯分布——标致又实用
62白噪声——最无章可循
63加性高斯白噪声(AWGN)
第7章信号调制与解调
71浅谈其基本思想
711调制方法简介
712解调及性能考虑
72I/Q正交调制
721天生I路与Q路
722调制符号也分星座
第8章信号接收判决基本方法
81加性噪声信道性能分析
811相关接收判决
812匹配滤波判决
813先验与后验概率判决
814平均错误概率最小化判决
82乘性噪声也来凑热闹
83加法和乘法不分家
第二部分小结
第三部分信息论基础
第9章香农熵
91熵的提出——和香农不一样的思考
92数据压缩极限——熵的一个重要应用
93也谈条件熵与互信息
第10章有失真系统的无失真通信
101问题具体化——章标题矛盾,是不是写错了
102怎么无误通信——标题没错,一切皆有可能
第11章信道容量:噪声信道的极限传输能力
111解读香农在1948年开山之作中的思考
1111将模拟信号直观几何模型化
1112想办法让随机性稳定下来
1113就这么得到AWGN信道容量
1114几何模型化很有意思的应用
112另一个角度得到AWGN信道容量
1121有失真系统无失真通信的延续
1122关键是如何完成最后一步的华丽转身
113非AWGN信道的信道容量
1131非高斯但仍为加性白噪声信道
1132别老是白噪声啊,给点颜色看看
114从香农信道容量公式出发
1141带宽与功率的此消彼长
1142矛盾——频谱效率与功率效率
1143香农编码定理及冷落的另一半
115达到信道容量现实工艺问题
第12章信道编码
121基础讨论
1211两届奥运会都错失射击冠军的兄弟
1212编码的检错纠错能力
122具体信道编码简介
1221分组码及应用
1222卷积码及应用
1223都差香农限一截,怎么选
123循环冗余校验(CRC)
1231CRC为什么能判断对错
1232哪些错误逃不过CRC的法眼
1233顺路提提奇偶校验
第三部分小结
第四部分无线通信原理
第13章无线信道——无线通信就围着她转
131无线信道基本传播特性
132理想无线信道——自由空间
1321静态信道——理想中的理想
1322相对运动与多普勒频移
1323自由空间信道就不变吗
133现实环境无线信道
1331条条道路通罗马——也谈多径传播
1332信道变化有多快——相干时间来抢答
1333时频同步与时频相干性
134无线传输基带通用模型
1341频带信号的基带表示——I/Q调制风云再起
1342无线信道的基带特征——斩断载频的枷锁
1343信号追尾如何处理——码间串扰
1344基带通用离散系统模型一统江湖
1345推广及小结
第14章各类具体信道模型分析
141信道容量分析及应用
1411固定慢衰落信道——存银行固定收益
1412随机慢衰落信道——一锤子买卖
1413快衰落信道——长线操作
1414单发多收(SIMO)之最大比合并
1415多发单收(MISO)之波束成型
142常用接收算法介绍
1421最大似然接收算法——直观又合理的想法
1422线性接收之MRC算法——偏心有用信号
1423线性接收之ZF算法——只管消灭干扰
1424线性接收之LMMSE算法——做一个和事老
1425带循环前缀的频域均衡——简单了,但是有代价的
143分集思想及应用
1431分集思想——别把鸡蛋放同一个篮子里
1432时间分集及应用举例
1433频率分集及应用举例
1434空间分集及应用举例
第15章OFDM技术进阶
151再回首
152如何对付多径环境
153时频偏移的影响
1531对迟到/早退的容忍度
1532决不容忍频率偏移
154OFDM技术实际系统参数选择
155信号PAPR特性——被功放看中的品质
1551功率放大器效率问题
1552单载波信号的PAPR特性
1553OFDM信号的PAPR特性
1554如何得到PAPR合适的信号
第16章多天线技术原理及应用
161先尝尝多天线能带来的甜头
162值得单独呈现的Alamouti发射分集方案
1621发射端信息不灵通怎么办
1622Alamouti的精明之处
1623Alamouti发射分集的性能
1624基于Alamouti思想的推广
163更大的惊喜——空间复用能力
1631空分复用原理呈现一
1632空分复用原理呈现二
164信道矩阵的SVD分解及快速应用
1641信道矩阵的SVD分解及性质
1642从SVD另眼相看MISO之波束成型
1643趁热打铁谈MIMO之波束成型
1644还有惊喜吗——透过SVD再看空分复用能力
165MIMO系统信道容量
1651信道奇异向量系统的信道容量
1652一般MIMO系统的极限传输能力
1653博弈——分集能力和复用能力
166信号发射和接收算法讨论
1661信号发射算法——到哪个山头唱哪支歌
1662信号接收算法——接替发射端操心
167MIMO原理在不同场景下的具体应用
1671下行多用户MIMO——“我要挑战10个”
1672上行多用户MIMO——以多欺少
第四部分小结
第五部分LTE关键技术选讲
第17章LTE概述及多址接入技术
171LTE概述
172常见多址方式及应用
1721I/Q正交复用——开个头
1722时、频、码分多址——老将
1723正交频分复用多址——正值当年
1724空分多址——新秀
173LTE上下行多址方式
1731LTE下行多址方式:OFDMA
1732LTE上行多址方式:SC-FDMA
第18章上下行同步机制
181网络侧无线帧时间轴——列车时刻表
1811FDD上下行无线帧时间轴
1812TDD上下行无线帧时间轴
182下行同步机制——车站接人的常识
183上行同步机制——赶车要趁早
第19章主要信道设计与信令机制
191下行调度及HARQ
1911下行物理信道串烧
1912下行HARQ及数据重传
192上行调度及HARQ
1921重点介绍PUCCH
1922上行HARQ和数据重传
第20章下行数据传输机制
201数据比特流处理流程
2011添加CRC——接收对错的判断
2012信道编码——选择合适的信号
2013比特加扰——随机化干扰
2014生成星座符号——机械的步骤
2015星座符号到空间数据流——分组行动
2016对空间数据流预编码——每组再伪装
2017基带信号生成并上射频发送——出发
202下行参考信号设计
2021公共参考信号——阳光普照
2022专用解调参考信号——VIP定制
203传输模式简介——LTE招式大全
2031第一招:单天线传输
2032第二招:发射分集传输
2033第三招:开环空分复用传输
2034第四招:闭环空分复用传输
2035第五招:单流波束成型传输
204下行功率分配
2041功率分配的意义
2042做了好事要让人知道
第21章上行数据传输机制
211数据比特流处理流程
212上行参考信号设计
2121数据解调参考信号
2122信道探测参考信号
213上行功率控制
2131功率控制的意义
2132功率控制的实现机制
附录A通信原理利器之线性空间理论
A1线性空间
A11线性空间定义与理解
A12线性空间的基与向量坐标
A13信号组成的线性空间举例
A14线性方程组与矩阵
A2内积空间
A21内积定义与理解
A22重要量化关系及应用
A23向量的坐标计算
A3正交原理
A31如何才算正交
A32向量空间的正交基
A33正交原理
A34投影与夹角
A4线性映射
A41线性变换
A42正交变换
附录B论应用根基之概率基础与随机过程
B1概率空间
B2随机变量
B21随机变量的概率描述
B22随机变量的统计特征
B23随机变量的联合概率
B24随机变量的函数
B25随机变量间特征量刻画
B3随机信号
B31随机过程
B32随机信号的相似性
B4重要极限定理
B41中心极限定理
B42大数定理
附录C第一部分数理推导
C1信号的简单表示
C11略讲信号之间运算
C12冲激函数与信号冲激分解
C2傅里叶级数
C3傅里叶变换
C31角频率与线频率傅里叶变换关系
C32傅里叶变换性质及其应用
C33方波信号与sinc 信号
C4换个角度从头再来——再发现采样定理
C5离散傅里叶变换
C51离散序列与其傅里叶变换采样点关系
C52离散傅里叶变换性质及应用
附录D第三部分数理推导
D1香农熵的提出
D2高斯分布的熵计算
D3熵、联合熵、条件熵之间的关系
附录E第四部分数理推导
E1SISO快衰落信道容量计算
E2常用接收算法介绍
E21ZF算法应用于ISI信道
E22LMMSE算法推导
E3矩阵SVD分解性质推导
E4信道奇异向量系统的信道容量
参考文献
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