具体描述
《模拟电子技术》为国家级职业教育规划教材，根据高等职业技术院校电类专业教学计划和教学大纲，由劳动和社会保障部教材办公室组织编写。主要内容包括常用半导体器件、整流与滤波电路、基本放大电路、集成运放应用电路、信号产生电路、直流稳压电路、晶闸管应用电路、模拟电子电路读图等。本书为高等职业技术院校电类专业教材，也可作为成人高校、广播电视大学、本科院校举办的二级职业技术学院和民办高校的电类专业教材，或作为自学用书。本书由黄士生、巫伟钢主编，由秦益霖主审。
现代通信系统原理与应用 第一章：引言与基础概念 本章旨在为读者构建理解现代通信系统的宏观框架，并奠定必要的数学与物理学基础。我们将从信息论的视角出发，阐述信息、信源、信道和信宿的基本概念，并引入香农-哈特利定理，揭示信息传输的理论极限。随后，深入探讨信号的分类——连续时间和离散时间信号、连续和离散信号，以及周期和非周期信号的特性。傅里叶分析作为信号处理的核心工具，将被详尽阐述，包括傅里叶级数、傅里叶变换及其在频域分析中的重要性。拉普拉斯变换和Z变换将作为分析线性时不变（LTI）系统的数学工具引入，详细解析其在连续和离散系统分析中的应用，特别是脉冲响应、频率响应和系统稳定性判据。 第二章：信道与噪声理论 通信的本质是在存在干扰的环境下有效传输信息。本章聚焦于信道的特性及其对信号的影响。我们将详细分析不同类型的信道，包括加性高斯白噪声（AWGN）信道、带限信道、时变信道等。噪声是通信系统中无法避免的因素，本章将系统地介绍噪声的分类，包括热噪声、散粒噪声、闪烁噪声以及外部干扰噪声的统计特性。重点讲解如何利用功率谱密度（PSD）来描述随机过程的频谱特征，以及如何应用维纳-霍夫方程设计最优线性滤波器，如维纳滤波器，以最小化接收端的均方误差（MSE）。同时，还将讨论信道容量的概念，以及如何通过信道编码和调制技术来逼近香农极限。 第三章：数字调制技术 数字通信的核心在于将离散数据映射到可传输的信号波形上。本章系统地介绍了多种主要的数字调制（键控）技术。首先从振幅键控（ASK）和频率键控（FSK）入手，深入分析其原理、星座图、功率谱以及在加性噪声信道下的性能（误码率BER）。随后，重点探讨相移键控（PSK），包括BPSK、QPSK及其在相位翻转检测中的优势与挑战。在此基础上，深入研究多电平调制技术，如MPSK和M-ary正交幅度键控（QAM），解析其如何在有限带宽内提高频谱效率，以及由此带来的抗噪声能力下降的权衡。本章还将涵盖最优解调器的设计，特别是匹配滤波器和平方根升余弦（RRC）滤波器的应用，以实现最佳的判决性能。 第四章：多址接入与扩频技术 随着移动通信用户数量的激增，如何高效地共享有限的无线频谱成为关键问题。本章详细阐述了多种多址接入（MA）技术。首先介绍频分多址（FDMA）的原理与局限性，随后深入探讨时分多址（TDMA）中的帧结构设计和精确同步要求。接下来的重点是码分多址（CDMA）技术，特别是直接序列扩频（DSSS）系统，包括伪随机码（PN序列）的生成、自相关与互相关特性，以及关键的抗干扰能力分析。针对更先进的系统，本章还将介绍正交频分多址（OFDMA）的基本原理，特别是在应对多径衰落信道方面的优越性。 第五章：信道编码理论与实践 为了抵抗信道引入的错误，信道编码是必不可少的环节。本章从基础的线性分组码开始，详细讲解其代数结构，包括生成矩阵和校验矩阵的构造，以及伴随式译码和最小汉明距离译码原理。随后，深入研究卷积码，重点介绍其约束长度、生成多项式，并详细剖析Viterbi译码算法的实现及其性能。在现代通信中占据重要地位的迭代译码技术，如Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC），将被作为高级主题进行深入探讨，分析它们如何通过软判决迭代交换信息，实现接近香农极限的性能。 第六章：信道估计与均衡技术 在无线信道中，信号会经历多径传播，导致频率选择性衰落和符号间干扰（ISI）。本章专注于如何实时或准实时地获取信道状态信息（CSI）以及如何消除ISI。首先介绍信道冲激响应（CIR）的估计方法，包括利用训练序列（导频符号）的最小均方误差（MMSE）估计器设计。接着，深入探讨均衡器的原理，包括迫击滤波器和MMSE均衡器。对于更复杂的非平稳信道，还将介绍卡尔曼滤波器在自适应信道跟踪中的应用，以及判决反馈均衡器（DFE）如何有效减轻ISI。 第七章：现代多天线通信系统（MIMO） 多输入多输出（MIMO）技术是实现高数据速率和高可靠性的关键。本章系统阐述MIMO系统的物理模型，包括信道矩阵的SVD分解，以及基于SVD的预编码和迫零（ZF）检测算法。重点讲解空分复用（Spatial Multiplexing）如何通过多流传输提升吞吐量，以及空时分组码（STBC）在保证可靠性前提下的发射分集增益。此外，本章还将涵盖预编码技术在MIMO系统中的优化问题，如迫零预编码和迫零检测的组合，并简要介绍大规模MIMO（Massive MIMO）的基本架构及其在提高能量效率方面的潜力。 第八章：同步技术与性能分析 在接收端，精确的同步是正确解调信号的前提。本章首先分析定时同步（位同步/码元同步）的必要性及其实现方法，重点讲解基于过采样信号的锁相环（PLL）在模拟前端的应用，以及基于匹配滤波器的定时误差检测器（如Gardner定时误差检测器）。随后，详细讨论载波频率和相位同步问题，包括利用循环平稳特性（如M-th功率检测）和基于最大似然准则的载波恢复算法。最后，将结合AWGN和衰落信道模型，量化和比较不同调制解调方案的系统误码率（BER）性能曲线，并探讨实际系统中实现这些理论性能所面临的工程挑战。 第九章：先进的通信系统架构 本章将视角扩展到具体的通信系统实例。首先介绍正交频分复用（OFDM）技术的详细原理，包括IFFT/FFT的实现、循环前缀（CP）的应用及其对ISI的消除作用，并分析OFDM对频率偏移和相位噪声的敏感性。随后，简要介绍软件定义无线电（SDR）的基本架构和设计理念，展示如何利用灵活的数字信号处理能力构建可重构的通信系统。最后，将通信理论与网络概念相结合，简要讨论未来移动通信（如5G/6G）中对超高可靠性、超低时延的需求，以及如何在物理层设计中进行前瞻性布局。
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