通信新讀

內(nèi)容概要

本書是一本嘗試融會貫通介紹通信相關(guān)基本原理及應(yīng)用的書。在內(nèi)容安排上，首先介紹通信要處理的基本對象——信號，涉及信號的表示與分析（頻譜分析、采樣定理等）；接著介紹如何用信號來表示消息，如何無誤地傳輸信號來達到消息的傳遞（模擬信號通信、數(shù)字信號通信、理想系統(tǒng)的通信能力等）；再介紹非理想系統(tǒng)的通信，如何對付非理想因素以及非理想系統(tǒng)的傳輸能力（香農(nóng)容量公式、編碼原理及應(yīng)用等）；進一步介紹更具體、更復(fù)雜的非理想系統(tǒng)——無線通信；了解都有哪些更復(fù)雜的非理想因素（無線信道特征），以及衍生出來的新技術(shù)（OFDM、MIMO等）；最后以選講LTE系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)來結(jié)束，了解一下一個標(biāo)準(zhǔn)化的無線通信系統(tǒng)都要解決哪些問題，以及以什么樣的形式將諸多內(nèi)容在一個標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)里體現(xiàn)出來，發(fā)揮其應(yīng)用價值。
本書安排的每一部分內(nèi)容都足以編寫一本書單獨講解，文獻里也有每部分單獨對應(yīng)的教材，因此本書并不會面面俱到，而是會選擇各部分相對重要、能相互銜接呼應(yīng)，以及在實際系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)研究中真正發(fā)揮著基礎(chǔ)作用的那些技術(shù)理論。最重要的是，還會以獨特的風(fēng)格和形式來盡最大努力講清楚通信，這么多理論技術(shù)到底是什么、為什么，以及怎么用。
本書可作為高等院校相關(guān)專業(yè)（通信/電子/信息科學(xué)）師生的參考書，也適合打算進入通信領(lǐng)域的非相關(guān)專業(yè)讀者，以及正在從事通信理論研究和實際系統(tǒng)設(shè)計的通信行業(yè)研發(fā)人員閱讀。

作者簡介

陳小鋒，以數(shù)學(xué)專業(yè)碩士研究生畢業(yè)于南開大學(xué)，畢業(yè)后偶然進入通信行業(yè)工作。作者對整個通信相關(guān)理論技術(shù)的了解掌握是在工作過程中學(xué)習(xí)研究完成。因此，由于作者的這些背景，該書首先充滿著數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，深刻與簡潔；其次，是緊密結(jié)合實際應(yīng)用；最后是源于獨立學(xué)習(xí)研究造就的獨特的內(nèi)容組織及行文風(fēng)格。相信定能與眾不同！

書籍目錄

前言
本書中的文字符號及其說明
第0章通信系統(tǒng)概論
01先說點對點通信
011通信最簡單模型
012基于最簡單模型的發(fā)展
013如何給通信系統(tǒng)打分
02再論網(wǎng)絡(luò)級通信
03聚焦無線通信系統(tǒng)發(fā)展
第一部分信號表示與分析
第1章什么是信號
11到時別忘了給個信號
12信號的能耗度量
13信號的簡單表示——沖激分解
第2章信號表示論第一場
21傅里葉級數(shù)——并非一鳴驚人的登場
211發(fā)表論文不容易啊
212周期信號的傅里葉級數(shù)
22傅里葉變換——不就是計算坐標(biāo)嗎
221晉級——從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換
222方波信號和sinc信號——專訪這對兒金童玉女
223信號頻譜——看你是否有男高音潛質(zhì)
224周期信號的傅里葉變換
23其他變換形式——不只是傅里葉
第3章線性系統(tǒng)簡介
31線性系統(tǒng)基礎(chǔ)
311什么是線性系統(tǒng)
312什么是線性時不變系統(tǒng)
32無失真系統(tǒng)
321不僅僅這樣才叫無失真
322線性系統(tǒng)如何做到無失真
第4章信號表示論第二場
41采樣定理——聯(lián)系模擬與數(shù)字的紐帶
411從信號頻譜跟蹤采樣帶來的變化
412發(fā)現(xiàn)信號的DNA——特殊的采樣點序列
413拿信號的DNA克隆原信號
414最經(jīng)濟的采樣——以奈奎斯特率采樣
415落實現(xiàn)實信號的采樣與重建
42離散傅里葉變換——不僅僅是兩串序列變來變?nèi)?br />421離散時間序列的傅里葉變換（DTFT）
目錄422離散傅里葉變換（DFT/IDFT）——完美的蛻變
43OFDM基本原理——是否出場太早？決不！
431正交信號是基礎(chǔ)
432簡化信號接收與DFT
433簡化信號發(fā)射與IDFT
434一段話總結(jié)
第一部分小結(jié)
第二部分基本通信原理
第5章從理想通信開始
51理想模擬信號通信
52理想數(shù)字信號通信
521生成——從聲音如何得到數(shù)字信號
522發(fā)射——數(shù)字信號如何發(fā)射出去
523接收——接收端接收到什么信號
524恢復(fù)——數(shù)字信號在接收端如何無失真恢復(fù)
525極限——理想信道下的極限傳輸能力
526回歸——理想回歸現(xiàn)實的一點說明
53數(shù)中有模，模中有數(shù)
531數(shù)—模轉(zhuǎn)換
532?！獢?shù)轉(zhuǎn)換
第6章總要面對現(xiàn)實
61高斯分布——標(biāo)致又實用
62白噪聲——最無章可循
63加性高斯白噪聲（AWGN）
第7章信號調(diào)制與解調(diào)
71淺談其基本思想
711調(diào)制方法簡介
712解調(diào)及性能考慮
72I/Q正交調(diào)制
721天生I路與Q路
722調(diào)制符號也分星座
第8章信號接收判決基本方法
81加性噪聲信道性能分析
811相關(guān)接收判決
812匹配濾波判決
813先驗與后驗概率判決
814平均錯誤概率最小化判決
82乘性噪聲也來湊熱鬧
83加法和乘法不分家
第二部分小結(jié)
第三部分信息論基礎(chǔ)
第9章香農(nóng)熵
91熵的提出——和香農(nóng)不一樣的思考
92數(shù)據(jù)壓縮極限——熵的一個重要應(yīng)用
93也談條件熵與互信息
第10章有失真系統(tǒng)的無失真通信
101問題具體化——章標(biāo)題矛盾，是不是寫錯了
102怎么無誤通信——標(biāo)題沒錯，一切皆有可能
第11章信道容量：噪聲信道的極限傳輸能力
111解讀香農(nóng)在1948年開山之作中的思考
1111將模擬信號直觀幾何模型化
1112想辦法讓隨機性穩(wěn)定下來
1113就這么得到AWGN信道容量
1114幾何模型化很有意思的應(yīng)用
112另一個角度得到AWGN信道容量
1121有失真系統(tǒng)無失真通信的延續(xù)
1122關(guān)鍵是如何完成最后一步的華麗轉(zhuǎn)身
113非AWGN信道的信道容量
1131非高斯但仍為加性白噪聲信道
1132別老是白噪聲啊，給點顏色看看
114從香農(nóng)信道容量公式出發(fā)
1141帶寬與功率的此消彼長
1142矛盾——頻譜效率與功率效率
1143香農(nóng)編碼定理及冷落的另一半
115達到信道容量現(xiàn)實工藝問題
第12章信道編碼
121基礎(chǔ)討論
1211兩屆奧運會都錯失射擊冠軍的兄弟
1212編碼的檢錯糾錯能力
122具體信道編碼簡介
1221分組碼及應(yīng)用
1222卷積碼及應(yīng)用
1223都差香農(nóng)限一截，怎么選
123循環(huán)冗余校驗（CRC）
1231CRC為什么能判斷對錯
1232哪些錯誤逃不過CRC的法眼
1233順路提提奇偶校驗
第三部分小結(jié)
第四部分無線通信原理
第13章無線信道——無線通信就圍著她轉(zhuǎn)
131無線信道基本傳播特性
132理想無線信道——自由空間
1321靜態(tài)信道——理想中的理想
1322相對運動與多普勒頻移
1323自由空間信道就不變嗎
133現(xiàn)實環(huán)境無線信道
1331條條道路通羅馬——也談多徑傳播
1332信道變化有多快——相干時間來搶答
1333時頻同步與時頻相干性
134無線傳輸基帶通用模型
1341頻帶信號的基帶表示——I/Q調(diào)制風(fēng)云再起
1342無線信道的基帶特征——斬斷載頻的枷鎖
1343信號追尾如何處理——碼間串?dāng)_
1344基帶通用離散系統(tǒng)模型一統(tǒng)江湖
1345推廣及小結(jié)
第14章各類具體信道模型分析
141信道容量分析及應(yīng)用
1411固定慢衰落信道——存銀行固定收益
1412隨機慢衰落信道——一錘子買賣
1413快衰落信道——長線操作
1414單發(fā)多收（SIMO）之最大比合并
1415多發(fā)單收（MISO）之波束成型
142常用接收算法介紹
1421最大似然接收算法——直觀又合理的想法
1422線性接收之MRC算法——偏心有用信號
1423線性接收之ZF算法——只管消滅干擾
1424線性接收之LMMSE算法——做一個和事老
1425帶循環(huán)前綴的頻域均衡——簡單了，但是有代價的
143分集思想及應(yīng)用
1431分集思想——別把雞蛋放同一個籃子里
1432時間分集及應(yīng)用舉例
1433頻率分集及應(yīng)用舉例
1434空間分集及應(yīng)用舉例
第15章OFDM技術(shù)進階
151再回首
152如何對付多徑環(huán)境
153時頻偏移的影響
1531對遲到/早退的容忍度
1532決不容忍頻率偏移
154OFDM技術(shù)實際系統(tǒng)參數(shù)選擇
155信號PAPR特性——被功放看中的品質(zhì)
1551功率放大器效率問題
1552單載波信號的PAPR特性
1553OFDM信號的PAPR特性
1554如何得到PAPR合適的信號
第16章多天線技術(shù)原理及應(yīng)用
161先嘗嘗多天線能帶來的甜頭
162值得單獨呈現(xiàn)的Alamouti發(fā)射分集方案
1621發(fā)射端信息不靈通怎么辦
1622Alamouti的精明之處
1623Alamouti發(fā)射分集的性能
1624基于Alamouti思想的推廣
163更大的驚喜——空間復(fù)用能力
1631空分復(fù)用原理呈現(xiàn)一
1632空分復(fù)用原理呈現(xiàn)二
164信道矩陣的SVD分解及快速應(yīng)用
1641信道矩陣的SVD分解及性質(zhì)
1642從SVD另眼相看MISO之波束成型
1643趁熱打鐵談MIMO之波束成型
1644還有驚喜嗎——透過SVD再看空分復(fù)用能力
165MIMO系統(tǒng)信道容量
1651信道奇異向量系統(tǒng)的信道容量
1652一般MIMO系統(tǒng)的極限傳輸能力
1653博弈——分集能力和復(fù)用能力
166信號發(fā)射和接收算法討論
1661信號發(fā)射算法——到哪個山頭唱哪支歌
1662信號接收算法——接替發(fā)射端操心
167MIMO原理在不同場景下的具體應(yīng)用
1671下行多用戶MIMO——“我要挑戰(zhàn)10個”
1672上行多用戶MIMO——以多欺少
第四部分小結(jié)
第五部分LTE關(guān)鍵技術(shù)選講
第17章LTE概述及多址接入技術(shù)
171LTE概述
172常見多址方式及應(yīng)用
1721I/Q正交復(fù)用——開個頭
1722時、頻、碼分多址——老將
1723正交頻分復(fù)用多址——正值當(dāng)年
1724空分多址——新秀
173LTE上下行多址方式
1731LTE下行多址方式：OFDMA
1732LTE上行多址方式：SC-FDMA
第18章上下行同步機制
181網(wǎng)絡(luò)側(cè)無線幀時間軸——列車時刻表
1811FDD上下行無線幀時間軸
1812TDD上下行無線幀時間軸
182下行同步機制——車站接人的常識
183上行同步機制——趕車要趁早
第19章主要信道設(shè)計與信令機制
191下行調(diào)度及HARQ
1911下行物理信道串燒
1912下行HARQ及數(shù)據(jù)重傳
192上行調(diào)度及HARQ
1921重點介紹PUCCH
1922上行HARQ和數(shù)據(jù)重傳
第20章下行數(shù)據(jù)傳輸機制
201數(shù)據(jù)比特流處理流程
2011添加CRC——接收對錯的判斷
2012信道編碼——選擇合適的信號
2013比特加擾——隨機化干擾
2014生成星座符號——機械的步驟
2015星座符號到空間數(shù)據(jù)流——分組行動
2016對空間數(shù)據(jù)流預(yù)編碼——每組再偽裝
2017基帶信號生成并上射頻發(fā)送——出發(fā)
202下行參考信號設(shè)計
2021公共參考信號——陽光普照
2022專用解調(diào)參考信號——VIP定制
203傳輸模式簡介——LTE招式大全
2031第一招：單天線傳輸
2032第二招：發(fā)射分集傳輸
2033第三招：開環(huán)空分復(fù)用傳輸
2034第四招：閉環(huán)空分復(fù)用傳輸
2035第五招：單流波束成型傳輸
204下行功率分配
2041功率分配的意義
2042做了好事要讓人知道
第21章上行數(shù)據(jù)傳輸機制
211數(shù)據(jù)比特流處理流程
212上行參考信號設(shè)計
2121數(shù)據(jù)解調(diào)參考信號
2122信道探測參考信號
213上行功率控制
2131功率控制的意義
2132功率控制的實現(xiàn)機制
附錄A通信原理利器之線性空間理論
A1線性空間
A11線性空間定義與理解
A12線性空間的基與向量坐標(biāo)
A13信號組成的線性空間舉例
A14線性方程組與矩陣
A2內(nèi)積空間
A21內(nèi)積定義與理解
A22重要量化關(guān)系及應(yīng)用
A23向量的坐標(biāo)計算
A3正交原理
A31如何才算正交
A32向量空間的正交基
A33正交原理
A34投影與夾角
A4線性映射
A41線性變換
A42正交變換
附錄B論應(yīng)用根基之概率基礎(chǔ)與隨機過程
B1概率空間
B2隨機變量
B21隨機變量的概率描述
B22隨機變量的統(tǒng)計特征
B23隨機變量的聯(lián)合概率
B24隨機變量的函數(shù)
B25隨機變量間特征量刻畫
B3隨機信號
B31隨機過程
B32隨機信號的相似性
B4重要極限定理
B41中心極限定理
B42大數(shù)定理
附錄C第一部分?jǐn)?shù)理推導(dǎo)
C1信號的簡單表示
C11略講信號之間運算
C12沖激函數(shù)與信號沖激分解
C2傅里葉級數(shù)
C3傅里葉變換
C31角頻率與線頻率傅里葉變換關(guān)系
C32傅里葉變換性質(zhì)及其應(yīng)用
C33方波信號與sinc 信號
C4換個角度從頭再來——再發(fā)現(xiàn)采樣定理
C5離散傅里葉變換
C51離散序列與其傅里葉變換采樣點關(guān)系
C52離散傅里葉變換性質(zhì)及應(yīng)用
附錄D第三部分?jǐn)?shù)理推導(dǎo)
D1香農(nóng)熵的提出
D2高斯分布的熵計算
D3熵、聯(lián)合熵、條件熵之間的關(guān)系
附錄E第四部分?jǐn)?shù)理推導(dǎo)
E1SISO快衰落信道容量計算
E2常用接收算法介紹
E21ZF算法應(yīng)用于ISI信道
E22LMMSE算法推導(dǎo)
E3矩陣SVD分解性質(zhì)推導(dǎo)
E4信道奇異向量系統(tǒng)的信道容量
參考文獻

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