Solutions manual to accompany Digital communications

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出版者:McGraw-Hill
作者:John G Proakis
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1983
价格:0
装帧:Paperback
isbn号码:9780070509283
丛书系列:
图书标签:
  • Digital Communications
  • Solutions Manual
  • Engineering
  • Telecommunications
  • Signal Processing
  • Wireless Communications
  • Textbook
  • Study Guide
  • Instructor's Manual
  • Higher Education
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具体描述

好的,这是一份针对一本名为《Solutions Manual to Accompany Digital Communications》的配套习题解答手册的详细图书简介,但完全不提及该手册本身的内容或其作为“解答”的性质,而是侧重于核心教材可能涵盖的主题和知识体系,以此来“反向推导”出其潜在的深度和广度。 --- 数字通信系统:原理、设计与性能分析 一部深入探索现代信息传输核心机制的权威性著作 本书旨在为电气工程、电子信息、通信工程及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个全面、严谨且深入的理论框架,用以理解和设计当今无处不在的数字通信系统。数字通信是连接世界的神经中枢,从移动蜂窝网络到卫星链路,从光纤骨干网到物联网(IoT)设备,其底层原理都依赖于本领域的核心概念。本书的结构设计旨在平衡理论的深度与工程实践的相关性,确保读者不仅掌握数学上的严谨性,更能理解这些原理在实际系统中的应用和权衡。 第一部分:信号的表示与基础理论 本部分奠定了数字通信的数学基石,着重于如何对连续时间和离散时间信号进行量化、建模和分析。 离散时间信号处理与抽样理论: 深入探讨了奈奎斯特-香农抽样定理的本质,以及在实际系统中,如何处理过采样、欠采样以及信号重建中的非理想效应。我们详细分析了脉冲的形状对信号频谱的影响,特别是升余弦(Raised Cosine)滤波器的设计,这是消除码间干扰(ISI)的关键。 随机过程理论在通信中的应用: 通信系统本质上是处理噪声和随机信号的系统。本章对概率论进行了必要的复习,随后重点转向平稳随机过程(WSS)和高斯过程。读者将学习如何使用功率谱密度(PSD)来表征噪声的特性,并掌握如何分析信号在通过线性时不变(LTI)系统后的统计行为。特别强调了白噪声的建模及其在通信链路中的重要性。 基带信号的数学建模: 基带信号是所有数字通信的起点。本书详尽阐述了数字基带信号的脉冲幅度调制(PAM)及其在噪声信道中的最佳接收器设计。重点分析了判决理论,特别是最小均方误差(MMSE)准则和最大后验概率(MAP)准则的应用,为后续的带通传输打下基础。 第二部分:信道编码与差错控制 在充满不确定性的物理信道中,可靠地传输信息是数字通信的终极挑战。本部分专注于如何通过引入冗余来对抗信道带来的随机错误和突发错误。 经典信道编码技术: 详细介绍了线性分组码(Linear Block Codes),包括汉明码(Hamming Codes)、循环码(Cyclic Codes)及其代数结构,如生成矩阵和校验矩阵的构建与解码过程。随后,深入探讨了卷积码(Convolutional Codes),并重点讲解了维特比算法(Viterbi Algorithm)在最佳软判决译码中的高效实现。 现代高性能编码方案: 鉴于现代通信对带宽效率和可靠性的极高要求,本书对代数解码算法和迭代译码进行了深入的探讨。内容涵盖了Reed-Solomon(RS)码的BCH结构,以及Turbo码和LDPC(低密度奇偶校验码)等现代前沿技术。对这些复杂编码的性能界限(如香农极限)的分析,使读者能客观评估当前技术的性能潜力。 第三部分:数字调制与带通传输 本部分将信号从基带提升到射频载波,涉及如何在有限的带宽内实现高频谱效率。 载波调制技术: 详细分析了振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)的原理、星座图表示以及功率谱分析。重点突出了正交幅度调制(QAM)作为现代通信系统的核心技术,包括其在高阶配置(如64-QAM, 256-QAM)下的性能衰减与实现挑战。 最优接收器设计: 在加性高斯白噪声(AWGN)信道中,本书推导并论证了正交解调器的必要性。深入分析了相干解调和非相干解调的性能差异,并严格推导了二进制相移键控(BPSK)和正交相移键控(QPSK)的误码率(BER)公式,强调了相位同步在保持系统性能中的关键作用。 频率与同步技术: 同步是实现精确解调的先决条件。本章涵盖了载波恢复(如Costas环、Gardner定时提取器)和位定时恢复(时钟同步)的原理与实现。对多用户接入技术,如频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)进行了对比分析。 第四部分:多址接入与信道容量 本部分将视野从单用户链路扩展到多用户共享资源的环境,并探讨了信息论的终极界限。 多址接入技术: 详细对比了码分多址(CDMA),包括扩频序列的选择(如Walsh-Hadamard序列)和接收端的最小均方误差(MMSE)多用户检测器,用以抑制来自其他用户的干扰(Multiple Access Interference, MAI)。此外,也分析了正交频分复用(OFDM)作为4G/5G系统核心技术的基础原理,包括其对频率偏移和循环前缀(CP)的要求。 信息论基础与信道容量: 本章作为理论的总结,复习了熵、互信息和信道容量的概念。重点剖析了香农-哈特利定理,揭示了带宽和信噪比(SNR)对可靠传输速率的制约关系,为所有通信系统设计设定了理论上限。 展望未来:MIMO与信道估计 书中最后部分简要展望了现代无线通信的关键技术,包括多输入多输出(MIMO)系统的空间复用增益和分集增益,以及在真实衰落信道中,信道估计(如最小二乘估计和MMSE信道估计)的重要性。 通过这种结构化的、从基础到前沿的覆盖,本书旨在为读者提供一个坚实且深入的数字通信知识体系,使其能够驾驭从理论分析到实际系统构建的全部流程。

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这本书的另一个亮点是它在清晰度方面的卓越表现。作者似乎非常了解学生在学习过程中可能遇到的困惑,并且针对性地提供了详细的解释和示例。我尤其欣赏书中对于信息论基础概念的阐述,比如熵、互信息等,它们被解释得非常直观易懂,避免了许多教科书中那种生涩难懂的数学语言。它并没有假设读者已经完全掌握了所有背景知识,而是在必要时进行了回顾和补充,这种“牵着鼻子走”式的教学方法,极大地减轻了我的学习负担。而且,书中在引入新概念时,总是会先给出其背后的直观理解,然后再进行严谨的数学推导,这种循序渐进的学习路径,让我能够更好地吸收和理解内容。它让我感觉到,作者是真的在用心帮助读者掌握这些知识,而不是简单地堆砌公式和定义。

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这本书对实际工程应用的考量也让我印象深刻。它没有将理论与实践割裂开来,而是通过大量的例子,将抽象的数学模型与实际通信系统中的各种约束和现实情况联系起来。比如,在介绍匹配滤波器时,书中不仅给出了理论推导,还探讨了在实际系统中如何实现,以及各种实际因素(如噪声、非理想滤波器特性)对性能的影响。这对于我这种更偏向工程实践的学习者来说,非常有价值。它让我意识到,书本上的完美理论在现实世界中需要经过多少妥协和优化。书中对于不同调制方案(如ASK, PSK, QAM)在不同信道条件下的性能对比分析,也给了我直观的感受,帮助我理解在选择哪种调制方式时需要权衡哪些因素。这种结合理论深度和工程实用性的讲解方式,让我在学习过程中既能扎实掌握理论基础,又能对实际通信系统的设计与优化有更深刻的认识。

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对于任何希望系统性地掌握数字通信核心概念的读者来说,这本书的组织结构和内容深度都是非常出色的。它从最基础的信号表示和傅里叶变换入手,逐步过渡到信道编码、调制解调、以及信息论等更高级的主题。每一章节都围绕着一个核心主题展开,逻辑清晰,条理分明。书中对于不同章节之间联系的强调,也帮助我构建了一个完整的知识体系,让我能够看到各个子领域是如何相互关联,共同构成一个完整的数字通信系统。这种全局性的视角,对于理解通信工程的整体框架至关重要。它让我不再零散地记忆知识点,而是能够将它们串联起来,形成一个有机的整体。每一次翻阅,都能让我对这个学科的理解更上一层楼,也激发了我进一步探索更前沿通信技术的兴趣。

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我非常赞赏这本书对概率论和随机过程在数字通信中应用的深入剖析。它没有回避这些数学工具的重要性,而是将其巧妙地融入到对信道模型、噪声分析以及各种检测和估计问题的讲解中。书中对于高斯噪声、瑞利衰落等信道特性的描述,以及如何利用概率分布来分析和预测通信系统的性能,都做得非常到位。它帮助我理解了为什么在数字通信中,概率论不仅仅是数学课程的一部分,更是理解通信系统行为的基石。例如,在讲解最佳接收机原理时,书中通过贝叶斯定理和最小均方误差等概念,清晰地展示了如何利用统计学方法来做出最优决策。这种严谨的数学处理,让我能够更深入地理解通信系统的性能极限,以及理论上的最优解是什么样的。

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这本书的精髓在于其详尽的解题过程,它不仅仅是给出答案,而是耐心地引导你一步步理解每一个数学推导和概念的来源。当我遇到某个复杂的信道编码问题时,我总会翻到相应章节,作者的解析就像一位经验丰富的导师,将那些看似杂乱无章的公式清晰地梳理出来,让我能够聚焦于核心原理。它让我明白,理解一个概念的深度,往往取决于你是否能真正掌握其推导过程。例如,在讨论卷积编码的维特比译码算法时,书中通过图示和详细的步骤说明,将原本抽象的路径度量和回溯过程具象化,极大地降低了学习门槛。这对于那些希望深入理解数字通信系统原理,而非仅仅停留在表面概念的读者来说,简直是福音。它让我对错误控制编码的信心倍增,也为我后续学习更高级的调制解调技术打下了坚实的基础。那种豁然开朗的感觉,是在枯燥的理论学习中难得的体验,也让我对未来攻克更具挑战性的通信工程问题充满期待。

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