Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Saunders, Simon R./ Aragon-Zavala, Alejandro

出品人:

頁數:546

译者:

出版時間:2007-5

價格:651.00元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780470848791

叢書系列:

圖書標籤:

• 微波
• Antennas
• Propagation
• Wireless Communication
• Electromagnetics
• RF Engineering
• Wireless Systems
• Mobile Communication
• Signal Processing
• Microwave Engineering
• Communication Theory

數字通信係統的基礎理論與實踐 內容涵蓋：現代通信係統的架構、信號處理核心技術、編碼與調製策略、以及網絡協議棧的深入解析 本書專為有誌於投身於數字通信領域，或希望係統性提升自身在現代通信工程實踐中所需理論基礎的讀者設計。它旨在提供一個全麵且深入的視角，從最基礎的信號錶示到復雜的係統架構，覆蓋當前主流無綫和有綫數字通信係統的核心技術棧。本書的重點不在於電磁波的傳播特性，而是聚焦於信息如何在有限的信道上以最高效、最可靠的方式進行傳輸和恢復。 --- 第一部分：信息論與數字信號錶示基礎 本部分為後續所有通信係統的理論基石。我們將從香農的經典信息論齣發，探討信息量的度量、信源熵、互信息以及信道容量的極限。這些概念將指導我們理解任何通信係統的性能瓶頸和設計目標。 1.1 信息論基礎與信源編碼： 詳細闡述瞭熵、聯閤熵、條件熵的概念及其在數據壓縮中的應用。重點講解瞭霍夫曼編碼（Huffman Coding）和算術編碼（Arithmetic Coding）的原理、效率分析及其在實際數據壓縮標準（如JPEG、MPEG的預處理階段）中的體現。我們還將引入LZW算法，探討無損壓縮在數據傳輸前的預處理中的作用。 1.2 信號的數字化與量化： 本章深入研究模擬信號如何轉化為數字信號。討論采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的嚴格推導及其在不同應用場景下的工程實現（如欠采樣、過采樣）。在量化方麵，詳細分析瞭均勻量化、非均勻量化（如 $mu$-律和A-律壓縮）的原理、量化噪聲的建模與抑製技術，為後續的數字調製奠定基礎。 1.3 離散時間信號處理基礎： 介紹數字信號處理（DSP）的關鍵工具。係統的講解Z變換及其在分析離散時間係統中的應用，重點分析綫性時不變（LTI）係統的穩定性與頻率響應。傅裏葉分析被擴展到離散傅裏葉變換（DFT）及其高效實現——快速傅裏葉變換（FFT）的算法原理與復雜度分析。這部分內容為理解均衡器（Equalization）的設計提供瞭必要的數學工具。 --- 第二部分：信道編碼與糾錯技術 信息在真實信道中傳輸時必然受到噪聲和乾擾，本部分聚焦於如何通過增加冗餘信息來提高傳輸的可靠性，確保接收端能夠檢測並糾正傳輸過程中産生的錯誤。 2.1 錯誤控製編碼基礎： 係統地介紹編碼增益、最小距離、漢明界（Hamming Bound）等關鍵性能指標。詳細講解瞭綫性分組碼（Linear Block Codes），包括漢明碼（Hamming Codes）、循環冗餘校驗碼（CRC）的構造與解碼過程。 2.2 捲積碼與Viterbi譯碼： 深入剖析捲積碼（Convolutional Codes）的編碼結構，包括生成多項式和樹狀圖（Trellis Diagram）的繪製。核心部分是Viterbi譯碼算法的迭代過程，從狀態轉移到路徑度量，以及迴溯（Backtracking）過程的實現細節。並討論其在早期GSM係統中的應用。 2.3 現代高性能編碼技術： 本書將重點介紹當前高性能通信係統（如4G/5G、Wi-Fi 6）所依賴的先進編碼方案。詳述Turbo碼的迭代結構、交織器（Interleaver）的作用及其對性能的提升。隨後，係統介紹低密度奇偶校驗碼（LDPC Codes）的稀疏矩陣特性、概率圖錶示、以及消息傳遞算法（Message Passing Algorithm），解釋其接近香農極限的卓越性能。 --- 第三部分：數字調製與多址接入技術 本部分關注如何有效地將數字比特流映射到模擬信號空間，並通過有限的頻譜資源高效地服務多個用戶。 3.1 數字調製基礎： 從基礎的幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相位鍵控（PSK）齣發，係統講解這些調製方式的星座圖（Constellation Diagram）、互信息和誤碼率（BER）性能分析。重點深入正交幅度調製（QAM），分析其在同相（I）和正交（Q）分量上的聯閤設計，以及高階QAM（如64-QAM, 256-QAM）在信噪比（SNR）要求上的權衡。 3.2 最佳接收與同步： 討論在加性高斯白噪聲（AWGN）信道下，相乾解調（Coherent Detection）和非相乾解調（Non-Coherent Detection）的理論最優接收機結構。係統闡述數字通信中的關鍵同步問題，包括載波頻率和相位同步技術（如Gardner算法、Costas環），以及符號定時（位同步）的檢測方法。 3.3 擴頻技術與多址接入： 詳細介紹擴頻通信（Spread Spectrum）的原理，特彆是直接序列擴頻（DSSS），解釋僞隨機序列（PN Sequence）的生成、自相關和互相關特性。在此基礎上，係統分析各種多址接入（MA）技術：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）的資源分配機製、係統容量及其相互乾擾（IAC）的消除策略。 --- 第四部分：多徑信道與均衡技術 在實際無綫環境中，信號會經曆反射、散射和衍射，造成多徑效應，導緻碼間串擾（ISI）。本部分緻力於解決如何應對和補償這種信道失真。 4.1 信道建模與特性： 分析多徑傳播對信號的影響，引入時延擴展（Delay Spread）和相乾時間（Coherence Time）的概念。詳細介紹常用的信道衰落模型，如瑞利（Rayleigh）衰落和萊斯（Rician）衰落的概率密度函數及其物理意義。 4.2 接收端的均衡技術： 闡述如何通過數字濾波器來消除ISI。全麵分析綫性均衡器，包括迫零（ZF）均衡器和最小均方誤差（MMSE）均衡器的原理、推導及其在噪聲和舊信道估計精度下的性能差異。隨後引入更先進的非綫性均衡技術，如最大似然序列估計（MLSE）和基於維特比算法的均衡器。 4.3 現代多天綫係統基礎（MIMO概述）： 簡要介紹多輸入多輸齣（MIMO）係統的基本框架，包括信道矩陣的構建。重點講解空間復用（Spatial Multiplexing）的SVD分解原理以及空分復用（Spatial Diversity）（如發送分集和接收分集）對係統可靠性的提升作用，為讀者理解下一代通信係統做鋪墊。 --- 第五部分：現代通信協議棧與係統實現 本部分將理論知識與工程實踐相結閤，探討數字通信如何在分層的協議架構中實現，並討論係統的實時性要求。 5.1 物理層與介質訪問控製（MAC）： 結閤前述技術，分析現代通信係統（如OFDM基帶架構）的信號流程。深入講解正交頻分復用（OFDM）技術，包括循環前綴（CP）的添加與移除、IFFT/FFT在收發機中的作用，以及削峰（PAPR）問題及其抑製方法。隨後，簡要概述MAC層在資源調度和接入控製中的關鍵作用。 5.2 性能評估與仿真： 強調理論分析與實際仿真之間的聯係。指導讀者如何利用MATLAB或Python等工具，從零開始構建一個完整的通信鏈路仿真平颱，包括信道建模、編碼/解碼、調製/解調，並進行濛特卡洛（Monte Carlo）仿真來驗證BER性能麯綫，確保理論預測與實際結果的一緻性。 本書的最終目標是培養讀者從信息論的角度審視通信問題，並掌握設計、分析和優化當代高速數字通信係統的核心工程能力。

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這本書簡直是無綫通信領域的一座寶藏！作為一個對這個領域充滿好奇，但又時常感到迷茫的學生，我一直在尋找一本能夠清晰、深入地解釋天綫和傳播原理的書籍。當我翻開《Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems》時，我立刻被它引人入勝的敘事方式所吸引。作者並非枯燥地羅列公式和定義，而是巧妙地將理論知識融入到生動的實際應用場景中。例如，在講解天綫方嚮圖時，作者不僅僅提供瞭數學模型，還穿插瞭在城市環境中，如何通過選擇閤適的天綫類型來優化信號覆蓋的案例分析，這讓我一下子就理解瞭理論的實際意義。更讓我驚喜的是，書中對電磁波傳播衰減的分析，從自由空間傳播到多徑效應，再到陰影效應，每一個環節都講解得細緻入微，並且輔以大量圖示，使得抽象的物理概念變得直觀易懂。特彆是關於瑞利衰落和萊斯衰落的區分，以及它們對信號質量的影響，書中用非常形象的比喻和清晰的圖解，讓我豁然開朗。這本書的每一個章節都仿佛在為我揭示無綫通信世界的奧秘，讓我對這個復雜而迷人的領域有瞭更深刻的認識和更濃厚的興趣。

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我必須說，《Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems》這本書的內容，在某些地方確實超齣瞭我最初的預期，但從另一個角度看，這種深度和廣度也正是它最寶貴的地方。書中在介紹天綫設計的基本原則時，並沒有止步於最基礎的偶極子和單極子天綫，而是進一步深入探討瞭更復雜的陣列天綫、微帶天綫以及波導天綫等。對於這些高級天綫類型，作者的處理方式非常獨特，他不僅僅羅列瞭它們的結構和特點，還深入剖析瞭它們在不同應用場景下的優劣勢。比如，在討論陣列天綫時，書中詳細解釋瞭波束形成（beamforming）的技術原理，以及它如何能夠有效地提高信噪比和抵抗乾擾，這對於我理解下一代通信係統（如5G和6G）的工作機製非常有幫助。同時，對於無綫電波傳播的建模，書中也提供瞭非常全麵的視角，從經典的菲涅爾區域理論到更現代的統計傳播模型，每一種模型都被賦予瞭清晰的物理意義和適用的場景。這本書的數學推導非常嚴謹，但作者總能在關鍵時刻提供直觀的解釋，化繁為簡，讓我這個非數學專業背景的讀者也能有所收獲。

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總的來說，這本書在內容的深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象，尤其是它對實際應用場景的關注。在天綫設計的部分，它並沒有僅僅停留在理論公式上，而是深入到瞭各種新型天綫的應用，例如用於特定頻段（如毫米波）的小型化天綫，以及用於雷達和衛星通信的相控陣天綫。書中對於這些天綫的原理、設計考慮和性能評估都進行瞭詳細的闡述，這讓我得以窺見無綫通信技術的前沿。更讓我驚喜的是，在傳播部分，這本書也並非一成不變地重復已知理論，而是引入瞭許多關於傳播環境建模的新方法，例如基於射綫追蹤（ray tracing）的模型，以及利用機器學習來預測傳播損耗。這些內容讓我意識到，無綫通信的理論研究也在不斷發展，以適應日益復雜和多變的通信需求。這本書的數學推導和理論分析都非常紮實，但作者總能用清晰易懂的語言進行解釋，並配以恰當的圖示，使得我對一些復雜的技術原理都有瞭更清晰的認識。對於任何想要深入理解無綫通信係統背後科學原理的人來說，這本書都是一個不容錯過的選擇。

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這本書的敘述風格和內容深度，對於已經具備一定基礎的讀者來說，無疑是極具吸引力的。它沒有簡單地停留在概念層麵，而是深入探討瞭許多實際工程中會遇到的問題，並提供瞭解決問題的思路。在講解天綫極化時，書中不僅僅區分瞭綫極化、圓極化等基本概念，還深入探討瞭不同極化方式對信號傳播和接收的影響，以及如何在特定場景下利用極化來改善通信質量。例如，在介紹MIMO（多輸入多輸齣）係統時，書中詳細解釋瞭空間分集和空間復用等技術，以及它們如何依賴於天綫陣列的設計和傳播環境的特性。這讓我對現代無綫通信係統的高效性有瞭更深刻的理解。此外，關於傳播模型的內容，書中也涵蓋瞭很多我之前從未接觸過的方麵。比如，在分析城市峽榖效應時，書中不僅僅解釋瞭其産生的原因，還提供瞭幾種抑製和緩解該效應的方法，這對於從事無綫網絡規劃的工程師來說，無疑是非常有價值的指導。這本書的圖錶清晰，公式推導嚴謹，並且總是輔以充分的解釋，使得復雜的概念易於理解。

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坦白說，這本書在一些技術細節的處理上，帶給我的震撼遠超想象。當我開始閱讀關於天綫阻抗匹配和反射損耗的部分時，我以為會是枯燥的工程計算，但作者卻以一種非常富有洞察力的方式，將其與實際的係統性能聯係起來。書中不僅僅講解瞭阻抗匹配的原理和方法，還深入分析瞭阻抗不匹配對信號傳輸效率的負麵影響，以及如何在實際設計中權衡和優化。例如，在討論匹配網絡時，書中提供瞭一個關於手機天綫設計的小案例，解釋瞭如何在有限的空間內實現良好的阻抗匹配，這讓我對天綫設計的復雜性和精妙性有瞭全新的認識。更令我印象深刻的是，書中對無綫電波傳播模型的多樣性進行瞭詳細的闡述。我一直以為傳播模型就是簡單的衰減公式，但這本書讓我瞭解到，根據不同的環境（如室內、室外、城市、鄉村）和不同的頻率，需要采用不同復雜度和精度的模型。書中對這些模型的適用範圍和局限性的分析，以及如何選擇閤適的模型來預測信號覆蓋，都非常有啓發性，讓我對無綫通信係統的鏈路預算有瞭更深的理解。

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Excellent book

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