Transceiver and System Design for Digital Communications pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:SciTech Publishing Inc

作者:Bullock, Scott R.

出品人:

頁數:256

译者:

出版時間:2000-7

價格:$ 100.57

裝幀:

isbn號碼:9781884932144

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字通信
• 收發器
• 係統設計
• 無綫通信
• 信號處理
• 調製解調
• 通信原理
• 射頻電路
• 電路設計
• 嵌入式係統

現代通信係統中的信號處理與射頻集成 內容簡介 本書深入探討瞭現代數字通信係統在物理層設計中所麵臨的核心挑戰與前沿解決方案。重點聚焦於信號處理技術在高速數據傳輸中的應用，以及如何將這些算法高效地集成到實際的射頻（RF）和混閤信號（Mixed-Signal）硬件中。全書結構清晰，旨在為電子工程、通信工程及相關領域的專業人士和高年級學生提供一本兼具理論深度與實踐指導價值的參考手冊。 第一部分：高速數字基帶信號處理基礎 本部分奠定瞭理解現代通信係統性能極限的基礎。我們首先迴顧瞭香農-哈特利定理的實際意義，並深入分析瞭信道衰落、多徑效應和噪聲源在數字通信鏈路中的具體影響模型。 信道建模與均衡技術： 詳細闡述瞭時變和頻率選擇性衰落信道的數學描述，包括瑞利和萊斯分布的推導與應用。隨後，重點討論瞭如何通過均衡技術（如迫零均衡、最小均方誤差均衡（MMSE））來消除由符號間乾擾（ISI）引起的碼間串擾。對於高階調製和MIMO係統，本書引入瞭基於迭代的決策反饋均衡（DFE）的最新進展及其在實時係統中的實現復雜度分析。 同步與定時恢復： 準確的定時和頻率同步是數字接收機的生命綫。本書詳細剖析瞭載波相位同步和定時同步的經典算法，如科斯塔斯（Costas）環路和最大似然同步器。特彆地，我們引入瞭基於最大後驗概率（MAP）的定時誤差估計方法，並展示瞭這些算法如何在高信噪比（SNR）環境下保持齣色的性能。對於低復雜度應用，我們還探討瞭盲同步技術的性能邊界。 信道編碼與譯碼： 現代通信係統的抗乾擾能力幾乎完全依賴於強大的前嚮糾錯（FEC）編碼。本部分詳盡介紹瞭捲積碼、分組碼（如BCH碼、Reed-Solomon碼）的結構與譯碼過程。核心篇幅用於分析當代主流的Turbo碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC）的代數結構、迭代譯碼算法（如信念傳播算法BP）及其在高性能通信標準（如5G NR、Wi-Fi 6）中的應用。對於實際硬件實現，本書還比較瞭串行與並行譯碼架構的吞吐量差異。 第二部分：射頻前端與物理層集成 本部分將理論的基帶信號處理映射到具體的射頻硬件實現層麵，著重討論瞭從數字域到模擬域的轉換及射頻鏈路的性能瓶頸。 數模/模數轉換器（DAC/ADC）的設計： 高速數據速率要求高性能的轉換器。我們詳細分析瞭流水綫（Pipelined）、Sigma-Delta（ΣΔ）架構的優缺點，並著重討論瞭量化噪聲塑形（Noise Shaping）技術如何有效地將量化誤差轉移到信號不敏感的頻帶。針對寬帶信號，本書深入研究瞭欠采樣技術（Undersampling）及其在射頻采樣接收機中的應用，並量化瞭時鍾抖動（Jitter）對係統星座圖的影響。 功率放大器（PA）的綫性化技術： 功率放大器是射頻前端中功耗和非綫性失真的主要來源。本書係統地介紹瞭綫性化技術，包括基於反饋的預失真（Predistortion）方法。我們詳細分析瞭數字預失真（DPD）的建模技術，如基帶逆模型法和記憶多項式模型，並展示瞭如何通過高效的查找錶（LUT）實現實時補償，從而在保持高輸齣功率的同時滿足嚴格的帶外輻射（EVM）要求。 接收機架構的優化： 接收機架構的選擇直接決定瞭係統的靈敏度。本書對比瞭超外差（Superheterodyne）、直接變頻（Direct Conversion, DC）以及零中頻（Zero-IF）接收機在相位噪聲、I/Q失真和本振泄漏（LO Leakage）方麵的錶現。特彆關注瞭DC接收機中串擾消除的數字信號處理方法，如基於自適應濾波器的I/Q不平衡校正。 多載波與OFDM係統實現考量： 深入探討瞭正交頻分復用（OFDM）係統在實際中的挑戰。這包括循環前綴（CP）的插入與移除、峰均功率比（PAPR）的抑製技術（如限幅和編碼技術），以及如何通過快速傅裏葉變換（FFT/IFFT）的硬件加速來實現高吞吐率的基帶處理。本書還涵蓋瞭基於小波變換的新興多載波方案的初步探討。 第三部分：高級係統概念與性能評估 最後一部分將視角提升到係統級，討論瞭麵嚮未來應用的先進技術和係統級的性能評估工具。 MIMO與空間復用： 對大規模MIMO（Massive MIMO）係統的信道容量邊界進行瞭深入分析，重點介紹瞭迫零（ZF）和迫零綫性最小均方誤差（ZF-MMSE）預編碼和檢測算法的計算復雜度。本書還討論瞭波束賦形（Beamforming）在提高覆蓋範圍和容量方麵的作用。 能效優化與功耗管理： 在移動通信設備中，能效至關重要。本書分析瞭不同調製編碼方案（MCS）下的能量效率，並討論瞭如何通過動態電壓和頻率調整（DVFS）以及睡眠模式（Sleep Mode）管理來優化整體功耗。對於射頻部分，本書評估瞭基於新型晶體管技術（如GaN）的效率提升潛力。 係統級仿真與驗證： 強調瞭係統級仿真（System-Level Simulation）在設計流程中的關鍵作用。詳細介紹瞭如何使用高級仿真工具搭建完整的通信鏈路模型，進行濛特卡洛（Monte Carlo）仿真，並驗證設計參數對端到端誤碼率（BER）的影響。本書提供瞭構建可信賴、可復現的仿真環境的最佳實踐。 本書內容嚴謹、麵嚮工程實踐，旨在成為連接數字信號處理算法與高性能射頻係統實現的橋梁，為構建下一代高速、高可靠性通信鏈路提供堅實的理論和技術支撐。

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這本名為《Transceiver and System Design for Digital Communications》的書籍，簡直是數字通信領域的一部百科全書。我花瞭大量時間研讀其中關於射頻前端設計的章節，尤其是關於噪聲、綫性度和功率放大器選擇的部分，內容之詳盡令人嘆服。作者似乎將他多年在實際係統設計中積纍的“坑”和“經驗”毫無保留地傾瀉齣來，這對於我這種正處於碩士階段，試圖將理論知識落地到實際硬件設計中的人來說，無異於雪中送炭。書中對不同調製方案下，尤其是在MIMO和OFDM係統中的收發機架構優化進行瞭深入剖析。我特彆欣賞它沒有停留在抽象的數學模型上，而是緊密結閤瞭現代通信標準（如5G NR）對功耗和帶寬效率的要求，給齣瞭大量實際的工程權衡分析。那種從係統級架構選擇到具體電路單元參數設定的層次感，使得讀者能夠構建起一個完整的、自洽的設計思維框架。如果說有什麼遺憾，或許是某些特定工藝節點的電路實現細節可以再多一些，但考慮到本書的廣度和深度，這已是吹毛求疵瞭。它不僅僅是一本教科書，更像是一份資深工程師給初學者的“保姆級”實踐指南。

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我必須說，這本書在係統層麵的視角構建上做得極其齣色，這是很多偏重於純理論或純電路的書籍所欠缺的。它沒有一股腦地灌輸公式，而是先建立起一個宏觀的、端到端的通信鏈路模型，然後層層深入到關鍵模塊——發射機和接收機。我感覺最受啓發的是它處理信道估計和均衡化那幾章。作者用一種非常直觀的方式解釋瞭為什麼在特定信噪比條件下，某些復雜的自適應均衡算法的實際性能提升微乎其微，而增加一個更高階的ADC（模數轉換器）在係統層麵帶來的淨收益反而可能更大。這種“全局最優”而非“局部最優”的思考方式，極大地拓寬瞭我的思路。在閱讀過程中，我頻繁地停下來，重新審視我之前基於傳統通信原理教材所建立的知識體係，發現很多地方都需要根據實際係統的約束條件進行修正和調整。這本書的敘述風格非常嚴謹，圖錶質量極高，使得復雜的信號流和性能麯綫變得異常清晰易懂。對於想要從通信理論轉嚮産品研發的人來說，這無疑是一部必讀的“橋梁之作”。

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我以一個係統架構師的身份來看待這本書，它提供瞭一種非常紮實的、自底嚮上的設計驗證方法論。關於動態範圍管理和增益控製（AGC）的設計章節，簡直是寶典。書中詳盡地闡述瞭如何根據不同的信道環境（從近場強信號到遠場弱信號）來製定分級增益策略，以及如何確保在增益切換瞬間不會引入可察覺的瞬態失真或數據丟失。這種對“邊緣情況”的處理能力，正是區分一個閤格設計師和一個優秀架構師的關鍵所在。它不僅告訴你“該做什麼”，更重要的是通過豐富的案例和圖示，告訴你“為什麼這麼做是最好的摺中方案”。書中對不同雜散和互調失真指標的定義、測量方法以及在係統級彆的影響進行瞭深入探討，這對我後續進行規範審查和性能預估工作提供瞭強有力的理論支撐。這本書的價值在於，它教會你如何建立一個既能滿足苛刻的性能指標，又能在成本和功耗約束下高效運行的數字通信係統。

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這本書的寫作風格相當有“個性”，它不媚俗，不追求花哨的視覺效果，而是完全專注於內容的密度和準確性。最讓我印象深刻的是它關於ADC/DAC量化噪聲與失真對數字基帶處理影響的論述。作者並沒有簡單地用SNR來概括，而是細緻地討論瞭在過采樣和欠采樣場景下，量化噪聲的功率譜密度是如何與期望的信號帶寬重疊的，以及如何利用數字濾波器來“形狀化”這些噪聲，從而最大化有效位數的利用率。這種將模擬電路的非理想性與數字信號處理的優化手段緊密結閤的分析方法，在我閱讀過的其他通信設計書籍中是很少見的。它強迫我必須跳齣“理想信道”的舒適區，去麵對現實世界中電子元件的限製。閱讀這本書的過程，與其說是學習，不如說是一種“校準”自身工程直覺的過程，讓人深刻體會到現代無綫通信係統設計的復雜性和精妙之處。

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老實講，我對這本書的評價是，它是一部為“硬核”工程師量身打造的工具書，而不是給初學者入門的輕鬆讀物。我花瞭很大力氣去啃那些關於時鍾域同步和抖動分析的部分。那部分內容的處理方式簡直是教科書級彆的典範——從抖動的根源（相位噪聲、紋波、熱噪聲）到它如何通過數字調製（如QAM）映射到星座圖上的誤差，再到係統如何通過DPLL或CDR來補償，邏輯鏈條完整得令人咂舌。特彆是作者對頻率閤成器噪聲對誤碼率（BER）性能的實際影響給齣的量化分析，我發現我之前依賴的簡化模型與書中的精確分析結果存在顯著差異，這讓我對實際的RF鏈路預算計算有瞭更深刻的認識。這本書的深度要求讀者必須具備紮實的信號處理和基礎電子學知識。如果你隻是想瞭解通信的基本概念，這本書可能過於冗長和技術化，但如果你需要設計一個能跑在實時環境下的、性能達標的收發機，那麼書中的每一個章節都充滿瞭實戰的智慧和可以立即應用的數據支持。

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