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软件无线电


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C. Richard Johnson Jr.;William A. Sethares
7-111-22635-2
39.00
273
2007年12月31日
潘甦
通信 > 无线电、电子学的应用
PH
5393
简体中文
16开
Telecommunication Breakdown: Concepts of Communication Transmitted via Software-Defined Radio
教材
电子与电气工程丛书



1CD



本书主要讲述了数字的、软件定义的无线电系统设计,反映了硬件到软件的转变趋势。本书可以帮助读者建立一个完整的数字无线电系统,包括了典型数字通信系统的各个部分。通过对本书的学习,读者能把各个部分连接起来建立一个完整的接收机。

主要特点
  ●本书引领读者从最简单的通信系统不断系统、深入地学习软件无线电的知识,从而增强其解决问题的能力和经验。
  ●本书带领读者学习、探索和调试通信系统的软件模块,使其建立鲜明的概念并掌握理论联系实际的方法。
  ●本书提供了许多程序模块和软件信号源,可直接用于通信系统的仿真和测试。
  ●本书附赠光盘中包含了书中所有MATLAB程序代码、完整的教学幻灯片,以及“数字QAM无线电”的内容。
译者序
致教师
第一篇  数字无线电系统的分层结构
第1章  数字无线电 1
1.1  数字无线电概述 1
1.2  图解设计 2
1.3  完整的结构 8
第二篇  部件结构层
第2章  通信系统 11
2.1  模拟波形的电磁波传输 11
2.2  带宽 12
2.3  发射机的上变频 13
2.4  频分复用 15
2.5  滤除频率的滤波器 16
2.6  模拟下变频 17
2.7  数字通信系统中的模拟核心 19
2.8  接收机的采样 20
2.9  以模拟为核心的数字通信 21
2.10  脉冲成形 21
2.11  同步 23
2.12  均衡 24
2.13  判决及误差估计 24
2.14  编码和解码 25
2.15  通信系统 26
2.16  扩展阅读 27
第3章  数字无线电系统五要素 28
3.1  找到信号的频谱 29
3.2  第一要素:振荡器 31
3.3  第二要素:线性滤波器 32
3.4  第三要素:采样器 35
3.5  第四要素:静态非线性 37
3.6  第五要素:自适应 39
3.7  总结 40
3.8  扩展阅读 40
第三篇  理想系统层
第4章  信号失真的建模 41
4.1  当好的信号受到干扰时 41
4.2  线性系统:线性滤波器 46
4.3  d函数 46
4.4  线性系统的时域卷积 50
4.5  时域卷积对应于频域相乘 52
4.6  改善信噪比 54
4.7  扩展阅读 56
第5章  模拟调制和解调 57
5.1  大载波的振幅调制 57
5.2  抑制载波的振幅调制 59
5.3  正交调制 62
5.4  中频插入 64
5.5  扩展阅读 66
第6章  带自动增益控制的采样 67
6.1  采样和混叠失真 68
6.2  通过采样降频 70
6.3  在MATLAB中研究采样 72
6.4  插值和重建 73
6.5  迭代和优化 76
6.6  最优化举例:多项式的最小化 77
6.7  自动增益控制 80
6.8  用自动增益控制对抗衰落 86
6.9  总结 87
6.10  扩展阅读 87
第7章  数字滤波和离散傅里叶变换 88
7.1  离散时间和离散频率 88
7.2  实际滤波 96
7.3  扩展阅读 102
第8章  从比特到符号再到信号 103
8.1  比特到符号 103
8.2  符号到信号 105
8.3  相关性 106
8.4  接收滤波器:从信号到符号 108
8.5  帧同步:从符号到比特 109
第9章  困难的发生 112
9.1  理想的数字通信系统 112
9.2  模拟理想系统 114
9.3  平坦衰落:简单的信号损伤和简单的
调整 120
9.4  其他损伤:更多的“如果” 121
第四篇  自适应部件层
第10章  载波恢复 129
10.1  通过FFT实现相位和频率的估测 130
10.2  平方差分环路 133
10.3  锁相环路 136
10.4  科斯塔斯(Costas)环 139
10.5  直接判决相位跟踪 143
10.6  频率跟踪 146
10.7  扩展阅读 150
第11章  脉冲成形和接收滤波 151
11.1  脉冲的频谱:信号的频谱 152
11.2  码间干扰 153
11.3  眼图 155
11.4  奈奎斯特脉冲 159
11.5  匹配滤波器 162
11.6  传输和接收匹配滤波器 165
第12章  同步恢复 167
12.1  同步恢复问题 167
12.2  示例 168
12.3  直接判断同步恢复 171
12.4  通过最大化输出能量达到同步恢复 175
12.5  两个实例 177
12.6  扩展阅读 179
第13章  线性均衡 180
13.1  多径干扰 181
13.2  基于训练的最小平方线性均衡 182
13.3  基于训练序列的均衡的自适应方法 190
13.4  面向判决的线性均衡 192
13.5  弥散-最小化线性均衡 194
13.6  实例和观测结果 196
13.7  扩展阅读 202
第14章  编码 204
14.1  什么是信息 205
14.2  冗余 207
14.3  熵 212
14.4  信道容量 214
14.5  信源编码 218
14.6  信道编码 221
14.7  压缩盘编码 229
14.8  扩展阅读 230
第五篇  整合层
第15章  Mix詎掌ヅ浣邮栈杓?231
15.1  如何构建接收到的信号 231
15.2  M 6 接收机的设计方法 234
15.3  M 6 接收机设计的挑战 239
15.4  扩展阅读 240
附 录
附录A  变换,等式和准则 241
附录B  模拟噪声 248
附录C  带通信号的包络 251
附录D  傅里叶变换到离散傅里叶变换 255
附录E  功率谱密度 258
附录F  差分方程和频率响应及码间
干扰的关系 260
附录G  平均和求平均 267
译者长期从事无线通信方面的科研和教学工作,多次使用国外原版教材为高年级本科生讲授无线通信方面的基础课程。教学实践中发现不少通信专业的学生甚至到了研究生阶段对无线通信系统还没有形成一个完整和清晰的概念。尽管他们知道PSK是相位调制,也能记住相干解调的误码率公式。然而这些概念并没有在他们的思维中建立起一个无线通信系统的完整体系,他们多数不能搭建或仿真哪怕是最简单的无线收发射机。他们也不太清楚当实际系统遇到各种情况,例如频率抖动、定时抖动或信道衰落时,系统会出现什么问题。他们缺少针对这些问题的模拟训练,甚至也缺少探究解决这些问题的思想动力,而这些问题都是实际无线通信系统不可避免要面对的。由此折射出教学方式和教学内容对于教学成果而言是多么的重要。
《软件无线电》这本教材通过其内容及内容的展开方式提供了一个新的教学形式。它在教学上有两个显著的特点:
  一是通过模拟而进行实践,通过实践而学习理论并掌握概念。之所以能这样做,是因为这里的通信系统是由“软件”搭建的。“软件”源程序能将通信系统内部结构和精妙之处展现得一览无余,并能充分表达出所用到的算法和涉及的理论。不会像过去那样面对一堆硬件电路板而茫无头绪。这些软件模块构成了通信系统,通过学习、摸索和调测这些由软件程序构成的通信系统模块能够帮助学生建立鲜明的概念,掌握理论联系实际的方法。
  二是从一开始就建立一个完整而简单的通信系统,然后再随着学习的深入,随着各种问题的提出,逐步完善和修改这个系统。这样一开始就引领学生入门,并使学生不断增加解决各种问题的能力和经验。原书作者称这是一层一层地剥洋葱,译者觉得这更像做雕塑,先建立轮廓,再一步步精雕细作。
  除了作为教材之外,本书及其提供的源程序在无线通信系统研发过程中还具有较大的参考作用。它提供了许多程序模块和软件信号源可以直接用于通信系统仿真和测试,例如其提供的“均衡”程序经过修改就用到了译者参与的科研项目中。
同时需要提出的是:无线网络融合和认知无线电是未来无线通信发展的重要方向之一,这个方向需要通信节点能够动态地适应不同结构和协议的无线网络,而软件无线电是实现这一功能的基础,这是未来无线通信发展方向的基石。
  感谢刘胜美博士校对了部分书稿并提出了诸多宝贵意见,感谢研究生王义、薛飞霞、时慕华和殷俊作了大量文字处理工作。感谢机械工业出版社华章分社编辑同志们的辛勤工作。
  由于时间仓促,学知尚浅,不妥之处在所难免。欢迎广大读者和同行专家指正。

  2007年秋于南京邮电大学
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