內容簡介
移動通信是當前發展很快、應用很廣和很前沿的通信領域之一。
《移動通信關鍵技術研究》主要闡述瞭現代移動通信中的關鍵技術和當前廣泛應用的典型移動通信係統,較充分地反映瞭當代移動通信發展的近期新技術,主要內容包括:信源編碼與信道編碼技術、調製解調技術、多址接入與抗衰落技術、第二代和第三代移動通信技術、第四代移動通信技術、第五代移動通信技術、新一代移動通信的關鍵技術等。
《移動通信關鍵技術研究》論述嚴謹,結構閤理,條理清晰,內容豐富新穎,是一本值得學習研究的著作。
內頁插圖
目錄
第1章 引言
1.1 移動通信的組成與特點
1.2 移動通信的工作方式
1.3 無綫傳輸的實現方式
1.4 移動通信的頻率分配
第2章 信源編碼與信道編碼技術
2.1 信源編碼技術
2.2 信道編碼技術
2.3 網絡編碼
第3章 調製解調技術
3.1 概述
3.2 最小移頻鍵控
3.3 高斯最小移頻鍵控
3.4 QPSK調製
3.5 高階調製
3.6 正交頻分復用
3.7 網格編碼調製
第4章 多址接入與抗衰落技術
4.1 多址接入技術
4.2 分集技術
4.3 均衡技術
4.4 擴頻通信
4.5 多天綫技術
第5章 第二代、第三代移動通信技術
5.1 GSM係統及關鍵技術研究
5.2 WCDMA係統及關鍵技術研究
5.3 CDMA2000係統及關鍵技術研究
5.4 TD-SCDMA係統及關鍵技術研究
5.5 WiMAX係統及關鍵技術研究
第6章 第四代移動通信技術
6.1 概述
6.2 LTE係統
6.3 LET中的關鍵技術
6.4 LTE-Advanced係統
第7章 第五代移動通信技術
7.1 5G需求與願景
7.2 5G網絡架構
7.3 5G無綫傳輸技術
第8章 新一代移動通信的關鍵技術
8.1 綠色通信技術
8.2 雲計算技術
8.3 大數據技術
參考文獻
前言/序言
移動通信網絡在過去幾十年中,取得瞭飛速的發展,從最初的模擬製式到數字製式,從2G的GSM網絡到3G的WCDMA、CD-MA2000、TD-SCDMA,再到現在的4GLTE網絡,改變瞭人們的生活方式,並促進瞭社會進步。4G網絡的普及應用,進一步刺激瞭用戶對移動數據的消費,同時也刺激瞭人們對未來數字化生活的渴望與追求。
有人說,4G是移動通信的終極時代,不會再有新的移動通信係統齣現,因為沒有新的技術能夠支撐新一代移動通信係統的産生。在現實生活中,人們卻發現,越來越多的新業務、新應用場景對移動通信網絡的能力提齣瞭新的要求。隨著消費電子類産品的技術突破,AR和VR、更高清的4K/8K屏顯示、裸眼3D等都已真真切切地進人人們的生活,這些都對移動通信係統的速率和容量提齣瞭更高的要求;同時,工業互聯網和自動駕駛等也對通信的時延提齣瞭更高的要求。
此外,隨著人與人之間通信市場的飽和,移動通信産業開始把注意力轉嚮如何為其他行業提供更加有效的通信工具和能力,開始構想“萬物互聯”的美好願景。麵嚮物與物的無綫通信,與傳統的人與人的通信方式有著較大的區彆,在設備成本、體積、功耗、連接數量、覆蓋能力上麵,都提齣瞭更高的要求,特彆是麵嚮遠程醫療、工業控製和智能電網等應用,更是對傳輸的時延和可靠性提齣瞭更苛刻的要求。4G在全球範圍內的大規模部署也給未來網絡的發展帶來瞭新的啓示,業務需要盡可能地靠近用戶、新業務的部署需要實現快速和低成本、針對不同應用場景的網絡部署需要靈活和可配等。所有這些,在已有的4G及其演進係統上都難以完全滿足,新的需求呼喚和驅動著新一代移動通信係統的誕生。
5G相對於4G既是演進的又是革命性的,它是LTE持續演進的結果,旨在滿足人們對日益增長的信息需求的同時,不斷提升通信網絡能量效率,減少通信産業的能耗,以降低信息通信産業總體碳排放量。
全書共8章,主要內容包括:引言,信源編碼與信道編碼技術,調製解調技術,多址接人與抗衰落技術,第二代、第三代移動通信技術,第四代移動通信技術,第五代移動通信技術,新一代移動通信的關鍵技術。
由於時間倉促,作者水平有限,本書難免存在錯誤、疏漏之處,懇請廣大讀者批評指正,不吝賜教。
《數字信號處理導論:從理論到實踐》 內容簡介 本書是一本麵嚮初學者和希望深入理解數字信號處理(DSP)原理的讀者的綜閤性教程。它旨在提供一個清晰、係統且易於理解的DSP知識體係,涵蓋從基礎概念到高級應用的關鍵技術。本書的獨特之處在於,它不僅深入闡述瞭DSP背後的數學理論,更強調瞭這些理論如何在實際應用中落地,並通過大量的例證和實踐指導,幫助讀者建立直觀的認識並掌握實際操作能力。 第一章:數字信號與係統的基礎 本章將為讀者構建起數字信號處理的基石。我們將首先介紹什麼是信號,並區分模擬信號與數字信號的本質區彆,理解采樣、量化和編碼等數字化過程的核心概念,以及它們對信號信息保真度的影響。接著,我們將深入探討綫性時不變(LTI)係統的基本性質,如疊加性、時不變性、因果性和穩定性,並介紹描述LTI係統的基本工具——衝激響應。捲積定理作為LTI係統的核心運算,將被詳細講解,並演示如何通過它來預測係統的輸齣。此外,我們還將引入離散時間傅裏葉變換(DTFT)和離散傅裏葉變換(DFT),闡述它們在分析信號頻率成分方麵的強大能力,以及傅裏葉級數在周期信號分析中的應用。理解這些基礎概念,是掌握後續所有DSP技術的前提。 第二章:傅裏葉變換及其在信號分析中的應用 傅裏葉變換是數字信號處理的靈魂。本章將聚焦於傅裏葉變換的各種形式及其在信號分析中的關鍵作用。我們將從連續時間傅裏葉變換(CTFT)入手,理解信號如何分解為不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。隨後,我們將重點講解離散時間傅裏葉變換(DTFT),探討如何分析離散時間信號的連續頻率譜。為瞭在計算機上進行實際計算,我們還將深入研究離散傅裏葉變換(DFT)及其高效實現算法——快速傅裏葉變換(FFT)。FFT的原理、復雜度以及在各種應用中的重要性將被詳細闡述。本章還將討論傅裏葉變換在信號的頻譜分析、濾波設計、係統識彆等方麵的廣泛應用,並通過實例展示如何利用傅裏葉變換來揭示信號的隱藏信息。 第三章:Z變換與係統穩定性分析 Z變換是分析離散時間信號和係統的強大工具,尤其適用於處理因果性和穩定性問題。本章將係統介紹Z變換的定義、性質及其逆變換。我們將詳細講解Z變換在錶示和分析離散時間係統(尤其是IIR係統)中的作用,例如通過傳遞函數來描述係統的動態特性。穩定性的概念是DSP設計中的重中之重,本章將詳細探討係統穩定性的判據,如零極點分析和奈奎斯特穩定判據,並演示如何利用Z變換來判斷一個離散時間係統的穩定性。通過大量的實例,讀者將學會如何使用Z變換來求解綫性常係數差分方程,以及理解其在濾波器設計和係統控製等領域的應用。 第四章:數字濾波器設計基礎 數字濾波器是數字信號處理中不可或缺的組成部分,用於選擇或抑製特定頻率的信號成分。本章將係統介紹數字濾波器的基本原理、分類及其設計方法。我們將首先區分無限衝激響應(IIR)濾波器和有限衝激響應(FIR)濾波器,並分析它們的優缺點。接著,我們將詳細介紹幾種經典的濾波器設計方法,包括巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器等IIR濾波器設計技術,以及窗函數法、頻率采樣法等FIR濾波器設計技術。本章將重點關注濾波器的設計指標,如通帶、阻帶、過渡帶的頻率範圍以及衰減量,並提供實際的設計流程和計算示例。讀者將能夠根據具體的應用需求,選擇並設計齣滿足要求的數字濾波器。 第五章:有限衝激響應(FIR)濾波器設計 FIR濾波器因其綫性相位特性,在許多對相位失真敏感的應用中具有獨特的優勢。本章將專門深入探討FIR濾波器的設計。我們將在前一章的基礎上,更詳細地闡述窗函數法,包括矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等不同窗函數的特性及其對濾波器性能的影響。此外,還將介紹更高級的FIR濾波器設計方法,如黃金比例法(Parks-McClellan算法),它能夠設計齣最優的Equiripple FIR濾波器。本章將提供詳細的算法步驟和MATLAB等工具的實現指導,幫助讀者掌握FIR濾波器的精確設計和優化。 第六章:無限衝激響應(IIR)濾波器設計 IIR濾波器以其更少的階數即可達到理想的幅頻響應而著稱,但其設計和穩定性分析相對復雜。本章將專注於IIR濾波器的設計。我們將詳細介紹如何將模擬濾波器設計技術(如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器)通過雙綫性變換等方法轉化為數字濾波器。同時,還將討論直接IIR濾波器設計方法,如脈衝不變法和階躍不變法,並分析它們的適用範圍和局限性。本章將通過實例,展示如何設計齣低通、高通、帶通和帶阻等各種類型的IIR濾波器,並討論IIR濾波器在計算效率和硬件實現方麵的優勢。 第七章:采樣率變換與多速率信號處理 采樣率變換(也稱為抽取和插值)是數字信號處理中的一項重要技術,常用於調整信號的采樣率以適應不同的處理需求。本章將深入介紹采樣率的改變過程,包括抽取(下采樣)和插值(上采樣)。我們將詳細講解它們如何影響信號的頻譜,以及為瞭避免混疊或重建信號而必須采取的濾波措施。多速率信號處理不僅涉及采樣率的簡單改變,還包括更復雜的信號重構和分解。本章將介紹一些基本的多速率信號處理結構,如Polyphase濾波器組,並探討它們在音頻、圖像和通信係統中的應用,例如在無綫通信的基帶信號處理和音頻信號的壓縮編碼中。 第八章:自適應信號處理 自適應信號處理技術能夠根據輸入信號的變化自動調整濾波器的係數,從而適應不斷變化的信號環境。本章將介紹自適應信號處理的基本原理和常見的自適應算法。我們將重點講解最小均方(LMS)算法及其變種,如歸一化LMS(NLMS)算法,分析它們的收斂性能和計算復雜度。此外,還將介紹遞推最小二乘(RLS)算法,並比較LMS和RLS算法在不同場景下的優劣。本章將通過豐富的應用實例,如噪聲消除、迴聲消除、信道均衡和自適應均衡等,展示自適應信號處理在實際係統中的強大功能。 第九章:譜估計技術 譜估計是分析信號頻率成分的關鍵技術,它旨在從有限的觀測數據中估計信號的功率譜密度。本章將介紹多種經典的譜估計方法。我們將從經典的周期圖法和改進的周期圖法(如Welch方法)入手,分析它們的原理、優缺點以及在噪聲乾擾下的魯棒性。隨後,我們將深入探討參數化譜估計方法,如AR模型、MA模型和ARMA模型,並介紹Yule-Walker方程等求解方法。本章還將介紹一些現代譜估計技術,如多重信號分類(MUSIC)和鏇轉不變子空間(ESPRIT)等,它們在陣列信號處理和雷達應用中具有重要意義。 第十章:相關函數與應用 相關函數是衡量兩個信號之間相似性的重要指標,在信號檢測、係統識彆和模式匹配等領域發揮著關鍵作用。本章將詳細介紹自相關函數和互相關函數。我們將闡述它們的基本性質,以及如何利用它們來分析信號的周期性、提取隱藏的周期性信息以及檢測周期信號。本章還將深入探討相關函數在信號檢測中的應用,如匹配濾波器理論,以及如何利用互相關函數來估計信號的延遲。此外,還將介紹相關函數在通信係統中的應用,如符號定時恢復和同步。 第十一章:數字信號處理在通信係統中的應用 本章將聚焦於數字信號處理在現代通信係統中的具體應用。我們將從調製與解調技術入手,介紹ASK、FSK、PSK、QAM等調製方式的原理,以及如何利用DSP技術來實現高效的調製和解調。接著,我們將深入探討信道編碼與解碼技術,如捲積碼和Turbo碼,以及它們如何提高通信係統的可靠性。此外,還將介紹均衡技術,如綫性均衡和自適應均衡,它們用於補償信道失真。最後,我們將討論OFDM(正交頻分復用)技術,它是現代高速無綫通信(如4G/5G)的核心技術之一,並簡要介紹其在DSP中的實現。 第十二章:數字信號處理在音頻和圖像處理中的應用 數字信號處理在音頻和圖像領域具有極其廣泛的應用。在本章中,我們將探討DSP如何影響我們日常接觸到的聲音和圖像。在音頻處理方麵,我們將介紹音頻信號的采樣、量化、壓縮(如MP3)以及相關的音頻編碼技術。還將討論音頻信號的增強、降噪、混響以及語音識彆等應用。在圖像處理方麵,我們將介紹圖像的采樣、量化、錶示,以及基本的圖像增強技術,如對比度增強和銳化。此外,還將討論圖像的濾波(如高斯濾波、中值濾波)、邊緣檢測以及圖像壓縮(如JPEG)的基本原理。 附錄:常用數學工具與MATLAB/Python實踐 本書的附錄將為讀者提供必要的數學背景支持,包括復數運算、綫性代數基礎、概率論和隨機過程的基本概念。同時,附錄還將提供使用MATLAB或Python進行DSP實踐的指導。我們將展示如何使用這些編程工具來實現本書中介紹的各種算法,如FFT計算、濾波器設計、自適應濾波以及譜估計等。通過動手實踐,讀者能夠更直觀地理解理論知識,並掌握將DSP技術應用於實際問題的能力。 本書旨在為讀者打開數字信號處理的精彩世界,無論你是學生、研究人員還是工程師,希望通過本書,你能夠掌握紮實的DSP理論基礎,並具備解決實際問題的能力。