新型多載波調製係統及原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王光宇 著

圖書標籤:

• 多載波調製
• OFDM
• 正交頻分復用
• 通信係統
• 信號處理
• 無綫通信
• 調製解調
• 數字通信
• 信息技術
• 通信工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030551245

版次：01

商品編碼：12314651

包裝：平裝

叢書名： 5G關鍵技術與應用叢書

開本：32開

齣版時間：2018-03-01

頁數：248

正文語種：中文

內容簡介

本書介紹傳輸係統理論和多載波調製係統，包括各種新波形結構和理論。全書分兩部分，共8章，第一部分包括第1～4章，介紹多載波傳輸係統的基本結構和理論；第二部分包括第5～8章，介紹各種新型多載波調製係統，包括正交和非正交多載波調製係統。正交多載波調製係統重點介紹OFDM(正交頻分復用)及其在實際係統中的實現結構；非正交多載波調製係統重點介紹FBMC(濾波器組多載波)，包括OFDM/OQAM(偏移正交幅度調製)、GFDM(廣義頻分復用)、UFMC(通用濾波多載波)、F-OFDM(濾波正交頻分復用)、MC-TDMA(多載波時分多址)及BFDM(雙正交頻分復用)等。

目錄

序
前言

第1章 引言
1.1 軟件定義無綫電
1.1.1 軟件定義無綫電結構
1.1.2 射頻前端結構
1.2 認知無綫電
1.3 數字傳輸係統
1.3.1 數字傳輸係統信號處理
1.3.2 基帶調製技術的發展
1.3.3 載波聚閤
1.4 無綫信道的特徵
1.4.1 無綫信道的衰落
1.4.2 多徑傳輸效應
1.4.3 頻率選擇性衰落
1.4.4 時間選擇性衰落
1.4.5 無綫信道的離散時間域模型
參考文獻

第2章 綫性係統的描述和分析
2.1 連續時間綫性非時變係統
2.2 連續時間傅裏葉變換
2.2.1 傅裏葉級數
2.2.2 傅裏葉變換
2.3 捲積定律
2.3.1 捲積積分
2.3.2 傳輸函數
2.4 連續時間信號的能量譜和功率譜
2.4.1 能量信號
2.4.2 功率信號
2.4.3 隨機信號
2.4.4 隨機信號通過LTI係統
2.5 離散時間綫性非時變係統
2.5.1 抽樣定律
2.5.2 離散時間信號和係統
2.6 離散時間變換
2.6.1 Z-變換和離散時間傅裏葉變換
2.6.2 離散傅裏葉變換
2.7 離散時間信號的能量譜和功率譜密度
2.7.1 能量信號
2.7.2 功率信號
2.7.3 隨機序列
2.7.4 隨機序列通過離散LTI係統
2.8 數字濾波器
2.8.1 FIR濾波器
2.8.2 匹配濾波器
2.8.3 平方根升餘弦濾波器
2.8.4 接收濾波器的設計
2.9 自適應濾波器
2.9.1 自適應濾波結構
2.9.2 最小均方誤差算法
2.9.3 最陡下降法
2.9.4 最小平方算法
2.10 鎖相環原理
2.10.1 鎖相環結構
2.10.2 環路濾波器的影響
2.10.3 相位檢測器
參考文獻

第3章 濾波器組理論
3.1 抽取器
3.1.1 抽取器的頻域分析
3.1.2 抽取器的時域分析
3.2 插值器
3.2.1 插值器的頻域分析
3.2.2 插值器的時域分析
3.3 多相分解錶示
3.4 多通道濾波器組結構
3.4.1 多通道濾波器組的頻域分析
3.4.2 多通道濾波器組的多相分解錶示
3.4.3 多通道濾波器組的時域錶示
3.5 M通道DFT濾波器組
3.5.1 DFT濾波器組的多相位實現結構
3.5.2 改進的DFT濾波器組
參考文獻

第4章 數字傳輸係統
4.1 符號映射
4.2 基帶調製
4.2.1 單載波調製
4.2.2 多載波調製
4.2.3 原型函數h(n)
4.3 射頻調製
4.3.1 脈衝幅度調製信號
4.3.2 載波幅度調製
4.3.3 正交幅度調製
4.3.4 載波相位調製
4.3.5 星座圖
4.4 傳輸係統等效模型
4.5 信道估計
4.6 信道均衡
4.6.1 基於信道估計的均衡器設計
4.6.2 基於導頻信號的均衡器設計
4.6.3 頻域均衡器：ZF-均衡器
4.6.4 頻域均衡器：MMSE-均衡器
4.7 載波同步
4.7.1 載波采集和跟蹤
4.7.2 無數據輔助的載波采集和跟蹤
4.7.3 基於導頻信號的載波采集
4.7.4 有數據輔助的載波跟蹤
4.8 時間同步
4.8.1 無數據輔助的時間同步
4.8.2 超前滯後閘門法
4.8.3 梯度算法
4.8.4 有數據輔助的時間同步
參考文獻

第5章 正交頻分復用多載波調製係統
5.1 多載波調製係統的一般結構
5.2 OFDM原理
5.3 OFDM的實現結構
5.4 OFDM的時間同步
5.5 載波獲取和跟蹤
5.5.1 載波偏移對接收端的影響
5.5.2 載波偏移估計
5.6 信道估計
5.7 頻譜整形
5.8 功率峰均比
5.8.1 SLM和PTS方法
5.8.2 TV-OFDM
5.8.3 FFT預處理法
5.9 LTE物理層
參考文獻

第6章 濾波器組多載波調製
6.1 概述
6.2 濾波多音調製
6.2.1 FMT原理
6.2.2 FMT實現結構
6.3 移位正交幅度調製FBMC(FBMC/OQAM)
6.3.1 FBMC/OQAM原理
6.3.2 FBMC/OQAM的實現
6.4 原型濾波器的設計
6.4.1 奈奎斯特條件
6.4.2 濾波器組奈奎斯特條件
6.4.3 頻域抽樣法
參考文獻

第7章 濾波OFDM
7.1 全帶濾波OFDM(f-OFDM)
7.2 子帶濾波OFDM(SB-OFDM)
7.3 基於快速捲積的濾OFDM
7.4 單子帶濾波OFDM(SF-OFDM)
7.5 濾波器拖尾處理
參考文獻

第8章 基於循環捲積濾波器組的多載波調製係統
8.1 循環捲積濾波器組
8.2 一般頻分復用調製
8.3 多載波時分復用多址接入
8.4 雙正交頻分復用
8.5 降低BFDMA中PAPR的方法
參考文獻

《信號與係統：基礎、分析與應用》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的信號與係統理論知識體係，內容涵蓋信號的基本概念、係統特性、經典分析方法以及在通信、控製、圖像處理等領域的實際應用。本書結構清晰，邏輯嚴謹，語言生動，注重理論與實踐的結閤，旨在幫助讀者建立紮實的理論基礎，培養解決實際工程問題的能力。 第一章 信號的基本概念與分類 本章首先引入“信號”這一核心概念，將其定義為攜帶信息的物理量或數學錶達式，並詳細闡述瞭信號的産生、傳播與接收過程。隨後，我們對信號進行多維度分類，包括： 按時間域分類： 連續時間信號（如模擬語音信號、溫度變化）與離散時間信號（如數字音頻采樣、傳感器采集的數據）。我們將深入探討這兩類信號在數學錶示、采樣與量化過程中的區彆與聯係。 按能量與功率分類： 能量信號（如單位衝激信號）與功率信號（如周期信號）。我們將介紹其數學定義，並推導齣計算信號能量與功率的方法，這對於信號的傳輸與處理至關重要。 按奇偶性分類： 奇信號與偶信號。我們將分析其對稱性特點，並介紹如何將任意信號分解為奇分量與偶分量，這在係統分析中具有重要意義。 按周期性分類： 周期信號與非周期信號。我們將詳細探討周期信號的傅裏葉級數展開，為後續的頻譜分析奠定基礎。 其他重要信號： 單位衝激信號 ($delta(t)$ 或 $delta[n]$) 和單位階躍信號 ($u(t)$ 或 $u[n]$) 作為構建復雜信號的基本單元，我們將對其定義、性質及其相互關係進行詳盡闡述。例如，單位衝激信號是單位階躍信號的導數，單位階躍信號是單位衝激信號的積分。 第二章 係統的基本概念與描述 本章將係統的概念引入，將其定義為對輸入信號進行處理，産生輸齣信號的操作或設備。我們重點關注係統的“黑箱”模型，強調輸入與輸齣之間的映射關係。接著，我們對係統進行分類，並引入描述係統行為的數學工具： 係統分類： 綫性係統 (Linear Systems)： 詳細闡述綫性係統的疊加原理 (Superposition Principle) 和齊次性 (Homogeneity) 原則，並提供判斷係統是否綫性的具體方法。綫性係統是信號與係統理論中最重要的一類係統，因為許多復雜係統可以通過綫性近似來分析。 時不變係統 (Time-Invariant Systems)： 解釋時不變性的含義，即係統響應與信號施加時間無關。我們將通過實例說明時不變性對係統分析的重要性。 因果係統 (Causal Systems)： 定義因果性，即係統的輸齣僅取決於當前和過去的輸入，而不取決於未來的輸入。這對於實際係統（如實時通信、控製係統）的構建至關重要。 穩定性係統 (Stable Systems)： 引入BIBO (Bounded-Input, Bounded-Output) 穩定性概念，即對於有界的輸入，係統的輸齣也是有界的。我們將探討係統穩定性與係統自身特性的關係。 記憶係統 (Memory Systems) 與 無記憶係統 (Memoryless Systems)： 區分需要存儲過去信息纔能産生輸齣的記憶係統（如積分器）和輸齣僅依賴於當前輸入的無記憶係統（如電阻）。 係統描述方法： 微分方程 (Differential Equations) / 差分方程 (Difference Equations)： 對於連續時間係統和離散時間係統，分彆介紹使用微分方程和差分方程來描述其動態行為。我們將展示如何根據物理原理建立這些方程。 框圖錶示 (Block Diagram Representation)： 介紹使用標準框圖符號錶示係統組成和信號流程，這是一種直觀理解復雜係統結構的有效方式。 捲積 (Convolution)： 捲積是描述綫性時不變 (LTI) 係統輸入-輸齣關係的通用數學工具。我們將詳細推導捲積積分（連續時間）和捲積和（離散時間）的公式，並探討其性質，如交換律、結閤律和分配律。 第三章 傅裏葉分析 傅裏葉分析是信號與係統理論中最強大的工具之一，它允許我們將信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦波的疊加。本章將深入探討傅裏葉分析的各個方麵： 傅裏葉級數 (Fourier Series)： 周期信號的傅裏葉級數： 詳細推導連續時間周期信號的傅裏葉級數展開式，包括指數形式和三角形式。我們將介紹計算傅裏葉係數的公式，並分析頻譜的離散性和周期性。 離散時間周期信號的傅裏葉級數： 對應地，介紹離散時間周期信號的傅裏葉級數及其頻譜特性。 傅裏葉變換 (Fourier Transform)： 非周期信號的傅裏葉變換： 將傅裏葉級數的概念推廣到非周期信號，推導齣傅裏葉變換的定義，並分析其頻譜的連續性。 傅裏葉變換的性質： 詳述傅裏葉變換的綫性性、時移性、頻移性、尺度變換性、微分性質、積分性質、帕塞瓦爾定理 (Parseval's Theorem) 等重要性質，並展示這些性質在信號分析中的應用。 捲積定理 (Convolution Theorem)： 重點強調傅裏葉變換在簡化捲積運算中的作用，即時域的捲積等於頻域的乘積。 傅裏葉變換對 (Fourier Transform Pairs)： 列舉並分析一些常用的傅裏葉變換對，如矩形脈衝、指數信號、單位衝激信號、單位階躍信號等的傅裏葉變換。 傅裏葉變換的應用： 探討傅裏葉變換在信號濾波、頻譜分析、數據壓縮等領域的實際應用。 第四章 拉普拉斯變換 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，它能夠處理更廣泛的信號，特彆是那些在時域上可能不滿足傅裏葉變換收斂條件的信號。 拉普拉斯變換的定義與收斂域： 推導單邊拉普拉斯變換的定義，並引入收斂域 (Region of Convergence, ROC) 的概念。我們將分析不同 ROC 對信號特性和係統穩定性的影響。 拉普拉斯變換的性質： 介紹拉普拉斯變換的綫性性、時移性、頻移性、尺度變換性、微分性質、積分性質、捲積性質等，並與傅裏葉變換性質進行對比。 逆拉普拉斯變換： 介紹如何通過部分分式展開 (Partial Fraction Expansion) 和查錶等方法求解逆拉普拉斯變換，從而從拉普拉斯域迴到時域。 拉普拉斯變換在係統分析中的應用： 係統函數 (System Function) / 傳遞函數 (Transfer Function)： 定義係統的傳遞函數 $H(s)$，並展示如何利用拉普拉斯變換求解 LTI 係統的零輸入響應 (Zero-Input Response) 和零狀態響應 (Zero-State Response)。 係統穩定性分析： 利用傳遞函數的極點 (Poles) 和零點 (Zeros) 來判斷係統的穩定性，特彆是連接極點位置與係統穩定性的關係。 第五章 Z變換 Z變換是拉普拉斯變換在離散時間係統分析中的對應，它提供瞭分析和設計離散時間 LTI 係統的強大工具。 Z變換的定義與收斂域： 推導離散時間序列的 Z變換定義，並引入收斂域 (ROC) 的概念，分析 ROC 對序列性質的影響。 Z變換的性質： 介紹 Z變換的綫性性、時移性、頻域尺度變換性、乘法性質、捲積性質等，並強調其在離散係統分析中的作用。 逆Z變換： 介紹求解逆Z變換的方法，如長除法、部分分式展開和留數定理。 Z變換在離散係統分析中的應用： 離散時間係統的傳遞函數： 定義離散時間係統的傳遞函數 $H(z)$，並展示如何利用 Z變換求解差分方程描述的離散 LTI 係統的響應。 係統穩定性分析： 利用傳遞函數的極點位置與單位圓的關係來判斷離散時間係統的穩定性。 係統函數與係統零、極點： 深入分析係統零、極點對係統頻率響應和瞬態響應的影響。 第六章 概率與隨機信號 本章將引入概率論和隨機過程的初步概念，為分析現實世界中普遍存在的隨機信號奠定基礎。 隨機變量 (Random Variables)： 定義隨機變量，包括離散隨機變量和連續隨機變量，並介紹其概率質量函數 (PMF)、概率密度函數 (PDF) 和纍積分布函數 (CDF)。 隨機變量的統計特性： 講解均值 (Mean)、方差 (Variance)、標準差 (Standard Deviation) 等統計量，以及它們在描述隨機變量分布時的意義。 多個隨機變量： 介紹聯閤概率分布、條件概率、獨立性等概念，以及協方差 (Covariance) 和相關性 (Correlation) 度量兩個隨機變量之間的關係。 隨機過程 (Random Processes)： 將隨機變量的概念推廣到隨時間變化的隨機信號，介紹狹義平穩 (WSS) 和廣義平穩 (WSS) 隨機過程的概念。 隨機過程的自相關函數 (Autocorrelation Function) 和互相關函數 (Cross-correlation Function)： 闡述這兩個函數如何描述隨機過程的統計特性以及兩個隨機過程之間的關係。 功率譜密度 (Power Spectral Density, PSD)： 介紹功率譜密度作為隨機信號在頻域上的描述，以及其與自相關函數的傅裏葉變換關係（維納-辛欽定理）。 隨機信號在係統中的響應： 分析 LTI 係統對隨機信號的處理，特彆是輸齣信號的統計特性與輸入信號和係統特性的關係。 第七章 係統應用 本章將前麵章節所學的信號與係統理論知識，應用到具體的工程領域，展示理論的實踐價值。 通信係統中的信號與係統： 調製與解調： 介紹幅度調製 (AM)、頻率調製 (FM)、相位調製 (PM) 等基本調製技術，以及它們在信號傳輸中的作用。 濾波器設計： 探討低通、高通、帶通、帶阻濾波器在通信係統中抑製噪聲、選擇有用信號的作用。 采樣定理 (Nyquist-Shannon Sampling Theorem)： 詳細闡述如何根據信號的最高頻率選擇閤適的采樣率，以避免混疊現象。 控製係統中的信號與係統： 反饋控製係統： 介紹反饋控製的基本原理，如閉環係統、開環係統、穩定性裕度等。 係統響應分析： 利用拉普拉斯變換分析控製係統的瞬態響應（如階躍響應）和穩態響應。 PID 控製器： 介紹比例-積分-微分 (PID) 控製器的原理和設計方法。 數字信號處理 (DSP) 中的信號與係統： 數字濾波器設計： 介紹 FIR (Finite Impulse Response) 和 IIR (Infinite Impulse Response) 數字濾波器的設計原理與方法。 快速傅裏葉變換 (FFT)： 簡要介紹 FFT 算法及其在加速離散傅裏葉變換計算中的重要性。 圖像處理中的信號與係統： 圖像 as 2D Signals： 將圖像視為二維信號，介紹圖像的傅裏葉變換，以及在頻域進行圖像增強、去噪和壓縮的方法。 邊緣檢測與圖像濾波： 介紹常用的圖像邊緣檢測算子和圖像平滑濾波技術。 本書特色 數學嚴謹性與直觀性並重： 在提供嚴謹數學推導的同時，輔以大量的圖示和實例，幫助讀者建立清晰的物理概念。 循序漸進的難度設計： 從基礎概念入手，逐步深入到復雜的分析工具和應用，適閤不同基礎的讀者。 豐富的例題與習題： 每章都配有精心設計的例題和習題，涵蓋瞭從概念理解到問題求解的各個層麵，幫助讀者鞏固所學知識。 強調工程應用： 在理論講解的基礎上，著重展示信號與係統理論在通信、控製、信號處理等領域的實際應用，激發讀者的學習興趣。 學習本書，您將能夠： 準確描述和分類各類信號。 理解和分析不同類型係統的特性。 熟練運用傅裏葉變換、拉普拉斯變換和 Z 變換進行信號和係統分析。 掌握判斷係統穩定性的方法。 理解隨機信號的基本概念及其在係統中的作用。 將信號與係統理論應用於解決實際工程問題。 本書適閤高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學等專業的本科生和研究生，也適閤從事相關領域研究和開發的工程師作為參考。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對底層通信原理有著濃厚興趣的工程師，我總是希望能夠深入理解每一項技術背後的數學和物理基礎。這本書的書名“新型多載波調製係統及原理”讓我覺得它不僅僅是介紹應用，而是會深入挖掘其內在的邏輯。我期望書中能夠詳細闡述多載波調製的數學模型，比如如何將寬帶信號映射到多個窄帶子載波上，以及在接收端如何將信號恢復。我希望看到對諸如FFT/IFFT、循環前綴（CP）的作用、載波間乾擾（ICI）的産生機理和抑製方法等關鍵概念的詳盡解釋。更進一步，我希望書中能探討一些更高級的主題，例如對不同類型的多載波調製進行性能分析（如星座圖、功率譜密度、誤碼率隨信噪比的變化），以及不同調製格式（如QPSK、16QAM、64QAM）在多載波係統中的應用和影響。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對通信係統仿真和性能評估充滿熱情的學生，我一直在尋找能夠深化我對各種調製技術理解的資源。這本書的書名中“係統”二字讓我聯想到，它可能會涉及更廣泛的應用和集成方麵的知識。我希望書中能夠講解如何構建一個完整的多載波調製係統，從信號的産生、編碼、調製，到傳輸、解調、解碼的全過程。這可能包括對具體物理層協議棧的介紹，以及不同功能模塊（如信道估計、均衡、解調）的設計和實現。我尤其感興趣的是，書中能否提供一些關於如何利用仿真工具（如MATLAB/Simulink、Python with SciPy/NumPy）來實現和測試這些新型多載波調製係統的詳細指導。例如，如何搭建一個OFDM係統的仿真模型，如何模擬各種信道條件，以及如何進行性能指標的統計分析。

評分☆☆☆☆☆

我之前有過一些接觸數字信號處理的經驗，對傅裏葉變換、捲積等概念略知一二。因此，當我看到這本書的書名時，我便産生瞭一種強烈的學習衝動。我尤其關注書中關於“新型”部分所代錶的創新性。在快速發展的通信技術領域，總有新的突破和更優化的方案齣現。我希望這本書能夠介紹一些當前最前沿的多載波調製技術，比如OFDMA（正交頻分多址）在4G/5G通信中的應用，或者一些在特定場景下（如水下通信、無綫傳感器網絡）齣現的變體。我希望書中能詳細分析這些新型調製方案相對於傳統OFDM的優勢，例如在功率譜密度、峰均功率比（PAPR）方麵的改進，以及在抗乾擾、提高頻譜利用率等方麵的提升。同時，我也對書中可能涉及到的具體實現算法和硬件設計考量很感興趣。例如，在實際係統中，如何高效地進行IFFT/FFT運算，如何進行精確的載波頻率同步和相位跟蹤，以及如何設計濾波器來滿足頻譜模闆的要求等等。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容似乎涵蓋瞭調製解調技術的多個層麵，從理論到實踐都有涉獵。我一直緻力於在我的科研項目中應用先進的通信技術，目前我正麵臨著一個需要在大容量、高可靠性無綫傳輸的挑戰。因此，我對書中可能提供的解決方案和設計思路抱有很高的期望。我希望書中能夠深入探討不同類型多載波調製方案（如OFDM、DMFDM、DMT等）的適用性，以及它們在特定應用場景下的性能比較。我尤其想瞭解，在復雜電磁環境下，如何通過優化子載波分配、功率分配以及信道編碼策略，來最大化係統的吞吐量和最小化誤碼率。書中能否提供一些實際係統的設計案例，或者在仿真中驗證這些技術的有效性？我希望作者能夠分享一些在實際部署中遇到的問題以及相應的解決辦法，這將對我的項目非常有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很吸引我，那深邃的藍色背景和抽象的波形圖案，似乎暗示著一種復雜而精妙的技術。我一直對通信技術領域很感興趣，尤其是那些能夠提升數據傳輸效率和穩定性的技術。雖然我目前並非通信專業的學生，但齣於對新科技的好奇，我選擇瞭這本書。我希望它能從基礎概念講起，逐步深入到核心原理，讓我這個“門外漢”也能理解。例如，我非常想知道，在信號傳輸過程中，如何纔能有效地利用有限的頻譜資源，減少乾擾，並保證信號的可靠性。書中提到的“多載波調製”聽起來就很有潛力，能夠將一個高速數據流分解成多個低速數據流，然後在不同的子載波上傳輸，這似乎能極大地緩解多徑衰落和碼間乾擾的影響。我期待書中能夠清晰地闡述這種方法的物理機製，以及它在實際應用中可能遇到的挑戰和解決方案。我希望作者能夠用通俗易懂的語言，配以豐富的圖示，來解釋那些抽象的數學公式和理論模型，讓我能夠真正掌握這些知識，而不是僅僅停留在錶麵。