现代数字调制及其应用 下：高阶调制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王士林，蔡云飞，徐友云 著

图书标签:

• 数字调制
• 高阶调制
• 通信工程
• 信号处理
• 无线通信
• 信息技术
• 现代通信
• 调制技术
• 工程技术
• 学术研究

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121269424

版次：1

商品编码：11785144

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：408

正文语种：中文

内容简介

本书系统地阐述现代数字调制的基础理论、技术原理、性能评估、实现方法、典型应用等，分为上、下两册。其中，上册第1～4章依次介绍数字调制概论、数字信号和系统分析、随机信号处理、基带数字信号传输等基础理论；第5～10章从已调信号相位路径分析入手，深入阐述恒包络数字调制与解调技术原理、关键技术、实现方案、功率谱与误码率分析等。下册重点介绍MPSK和MQAM等高阶调制和OFDM调制的基本原理、解调关键技术及其接收机设计方法，并简要介绍数字调制技术在宽带无线接入、新一代移动通信、数字卫星通信等领域的应用。

作者简介

王士林，解放军理工大学教授，TCL工业研究院和TCL移动通信公司技术顾问。1992年起享受特殊津贴。因科研成绩突出先后立二等功两次，并获一项专利和四项军内外科技进步奖。编著的《现代数字调制技术》一书获国家自然学科图书二等奖。

目录

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前言/序言

探寻通信的数字脉络：深入理解高阶调制技术的奥秘 在信息爆炸的时代，通信的速度、容量和效率如同无声的河流，不断冲击着我们对世界认知的边界。而在这条奔腾不息的数字洪流中，调制技术扮演着至关重要的角色，它如同智慧的工程师，将海量信息编码、转换，使其能够在电磁波的载体上高效、准确地传递。本书正是为了揭示这一核心技术的精髓而生，我们将聚焦于“高阶调制”，带领读者深入探索其运作机制、关键技术及其在现代通信系统中的广泛应用。 一、 调制：信息传递的数字语言 在深入高阶调制之前，我们有必要回顾一下调制的基本概念。调制，简而言之，是将原始的基带信号（如语音、数据）的参数（幅度、频率、相位）按照一定的规律随着基带信号的变化而变化，从而将信息“嵌入”到高频载波信号中的过程。这种嵌入使得信号能够穿越远距离，抵抗干扰，并在接收端通过解调过程还原出原始信息。 早期的通信技术，如模拟调制，如调幅（AM）和调频（FM），以其简单易懂的原理在广播和早期通信中发挥了巨大作用。然而，随着数字技术的飞速发展，数字调制技术应运而生，它能够更精确地控制信号的各项参数，实现更高的传输速率和更优的频谱利用率。 二、 数字调制的基石：基本信号设计与编码 数字调制与模拟调制最大的区别在于，数字信号的载体是一系列离散的数字符号（通常是二进制的0和1）。为了将这些离散的符号高效地传递，我们需要设计一系列能够代表这些符号的、可区分的信号波形。这就是数字调制的核心所在。 幅度键控（ASK）： 通过改变载波的幅度来代表不同的数字比特。最简单的ASK是双相幅度键控（2ASK），用高幅度的载波代表“1”，低幅度的载波代表“0”。 频率键控（FSK）： 通过改变载波的频率来代表不同的数字比特。同样，最简单的FSK是双相频率键控（2FSK），用一个频率代表“1”，另一个频率代表“0”。 相位键控（PSK）： 通过改变载波的相位来代表不同的数字比特。双相相位键控（BPSK）是最基础的PSK，用0度的相位代表“1”，180度的相位代表“0”。 这些基本调制方式是数字通信的基石，它们简单、易于实现，但其信息传输效率（每符号携带的比特数）相对较低，尤其是在对速率要求极高的现代通信系统中，已无法满足需求。 三、 迈向高阶：信息密度与频谱效率的飞跃 “高阶调制”顾名思义，是指能够在一个符号周期内传输超过一个比特的信息的调制技术。这不仅仅是简单的技术升级，更是对信息传输效率的一次革命性突破。 传统的ASK、FSK、PSK每次只能传输一个比特（例如，2ASK、2FSK、BPSK），它们的信息速率是有限的。要提高信息速率，除了提高符号速率（即每秒传输的符号数量），最直接有效的方法就是在一个符号中承载更多信息。这就需要我们设计出更多的、可区分的信号状态。 高阶调制技术通过组合基本调制技术，或者设计更复杂的信号星座图，实现了这一目标。其核心思想是： 1. 多电平幅度： 从ASK的两个幅度电平扩展到多个幅度电平。例如，4ASK可以使用四个不同的幅度电平来代表两个比特（00, 01, 10, 11）。 2. 多频移： 从FSK的两个频率扩展到多个频率。例如，4FSK可以使用四个不同的频率来代表两个比特。 3. 多相位： 从PSK的两个相位扩展到多个相位。例如，4PSK（QPSK）使用四个不同的相位来代表两个比特。 四、 QPSK：高阶调制的起点 四相相位键控（Quadrature Phase-Shift Keying，QPSK）是高阶调制技术中一个非常重要的里程碑。它巧妙地将一个信息比特流分成两路，分别独立进行BPSK调制，然后将两路调制后的信号在正交的载波分量上叠加。 原理： QPSK将输入比特流以成对分组（例如，每两位组成一个符号）。第一位决定了载波的“同相”分量（I通道）的相位（0度或180度），第二位决定了载波的“正交”分量（Q通道）的相位（90度或270度）。这样，每秒传输的符号数减半，但每个符号可以携带两个比特的信息。 优势： 相较于BPSK，QPSK在相同符号速率下，信息速率翻倍。而且，QPSK的信号星座图（Signal Constellation Diagram）比2ASK、2FSK等更紧凑，对噪声的容忍度也更高。 应用： QPSK是许多早期数字通信系统（如早期的Wi-Fi、卫星通信）的基础。 五、 QAM：将幅度和相位融为一体的强大力量 在QPSK的基础上，我们进一步结合幅度和相位的变化，便得到了更强大的高阶调制技术——正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。QAM是目前数字通信领域最广泛应用的高阶调制技术之一。 原理： QAM在QPSK的基础上，进一步将每个载波分量（I和Q通道）的幅度也进行多电平化。这意味着，我们可以在同一个星座图上，用更多的点来表示不同的符号。每个点代表一个特定的幅度和相位的组合。 16QAM： 例如，16QAM的星座图上有16个点，每个点代表一个符号，可以携带4个比特的信息（因为2^4 = 16）。这相当于在QPSK的四种相位基础上，每种相位又进一步被细分了幅度。 64QAM、256QAM乃至更高阶： 随着技术的发展，我们能够设计出拥有更多点的星座图，如64QAM（64个点，每个符号携带6个比特），256QAM（256个点，每个符号携带8个比特），以及更高阶的QAM。 优势： QAM的最大优势在于其极高的频谱效率。在相同的带宽内，QAM能够传输比QPSK高得多的信息速率。 挑战： QAM的挑战在于，随着星座图点数的增加，点与点之间的距离变小，信号对噪声和失真的敏感度也随之提高。因此，实现高阶QAM需要更高质量的硬件设备和更精密的信号处理算法。 应用： QAM是现代高速数据通信的支柱，广泛应用于： 移动通信（4G、5G）： 在蜂窝网络中，QAM是实现高数据速率的关键技术。 固定宽带（DSL、Cable Modem）： 互联网接入速率的提升，很大程度上依赖于QAM的进步。 数字电视广播： 高清数字电视的传输，也离不开QAM。 Wi-Fi（802.11ac/ax）： 更快的无线网络速度，也受益于高阶QAM。 六、 高阶调制的关键技术与挑战 要成功实现高阶调制，需要克服一系列技术难题： 1. 信号星座图设计： 如何在有限的功率和带宽内，设计出相互之间区分度最大、对噪声最鲁棒的星座图，是核心问题。常见的星座图设计原则包括最小化相邻点之间的距离、使能量均匀分布等。 2. 数字上变频与下变频： 将数字信号转换成高频模拟信号（上变频）以及将接收到的高频模拟信号转换回数字信号（下变频），是调制解调过程的关键。高阶调制需要更宽的带宽和更精确的频率控制。 3. 数字信号处理（DSP）： 高阶调制需要大量的数字信号处理来完成编码、解码、滤波、均衡等任务。高效的DSP算法是提升性能和降低成本的关键。 4. 信道均衡： 在无线或有线信道中，信号会受到多径效应、频率选择性衰落等影响，导致不同频率成分的衰减程度不同，信号波形发生畸变。信道均衡技术（如自适应均衡器）用于补偿这些失真，恢复原始信号。 5. 功率效率： 高阶调制为了实现更高的信息密度，通常需要更高的输出功率，或者对信号的线性度要求更高，这会增加设备的功耗和成本。 6. 抗噪声与抗干扰能力： 随着星座图点数的增加，点与点之间的距离缩小，信号的抗噪声和抗干扰能力会下降。因此，需要更先进的纠错编码技术来弥补。 七、 纠错编码与高阶调制的协同作用 在实际通信系统中，高阶调制往往与纠错编码（Forward Error Correction，FEC）技术协同工作，以在追求高数据速率的同时，确保通信的可靠性。 作用： 纠错编码通过在原始数据中添加冗余信息（校验位），使得接收端能够检测并纠正传输过程中出现的错误。 协同： 高阶调制虽然能提供更高的信息密度，但其对噪声的敏感度也更高。纠错编码的作用就像是为高阶调制添加了一层“保护网”，能够有效地抵消一部分由噪声引入的错误，从而在不牺牲太多数据速率的情况下，大幅提升通信的可靠性。 举例： 在5G通信中，Turbo码和LDPC码等先进的纠错编码技术，与高阶QAM（如256QAM）结合，是实现千兆比特级数据速率的关键。 八、 高阶调制在现代通信系统中的应用场景 高阶调制技术已经渗透到现代通信的各个角落，是支撑我们数字化生活的重要基石： 1. 5G移动通信： 5G网络为了实现超高速率、低时延和海量连接，大量采用了高阶QAM，并在不同场景下灵活切换调制方式，以平衡速率、覆盖和可靠性。 2. Wi-Fi 6/6E/7： 新一代Wi-Fi标准，如Wi-Fi 6（802.11ax），支持高达1024-QAM，极大地提升了室内无线网络的性能。 3. 光纤通信： 在长距离、大容量的光纤通信系统中，高阶调制技术（如相干光通信中的QPSK、QAM）是提升传输容量和效率的必然选择。 4. 卫星通信： 随着卫星通信带宽需求的不断增长，高阶调制技术也被引入，以提供更高的数据速率和更优的频谱利用率。 5. 物联网（IoT）： 尽管许多低功耗物联网设备对速率要求不高，但在一些需要大数据量传输的IoT应用中，如工业自动化、智能交通，高阶调制也在发挥作用。 九、 未来展望 随着技术的不断进步，高阶调制的发展方向将更加聚焦于： 更高阶的QAM： 持续探索设计更高阶的QAM星座图，在保证可靠性的前提下进一步提升频谱效率。 新型调制技术： 研究更为先进的调制和编码一体化技术（如极化码、低密度奇偶校验码等），实现更优的性能。 智能化与自适应性： 开发能够根据信道条件实时调整调制方式和编码率的自适应调制编码（Adaptive Modulation and Coding, AMC）技术，以最大化系统性能。 更高的功率效率： 降低高阶调制对功耗的要求，使其在移动设备和低功耗场景下更具优势。 硬件加速： 发展更高效、低功耗的硬件实现方案，支持更高阶的调制解调。 深入理解高阶调制技术，不仅是掌握现代通信系统原理的关键，更是洞察未来通信发展趋势的窗口。本书将带领您穿越数字信号的迷宫，领略高阶调制如何以其精妙的设计和强大的能力，驱动着我们通向一个更加互联互通、信息无处不在的未来。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书的时候，并没有抱太大的期望，觉得可能就是一本泛泛而谈的教材。但翻开之后，我被它的内容所震撼，也重新认识了“现代数字调制”这个领域。这本书的特色在于，它并没有仅仅停留在一个纯理论的层面，而是非常注重将理论与实际的工程应用相结合。在讲解各种调制技术时，作者会用很多篇幅去描述这些技术在实际通信系统中的部署场景，比如在Wi-Fi、4G/5G、卫星通信等领域，它们是如何被应用的，以及在这些应用场景下，选择哪种调制方式更具优势。我特别喜欢它对不同调制技术在频谱效率、功率效率、误码率性能之间的权衡分析。它会用非常直观的方式，展示在有限的信道带宽和功率资源下，如何选择最合适的调制方案。例如，在分析OFDM（正交频分复用）技术的优点时，它不仅仅介绍了其抗多径衰落的能力，还详细讲解了其如何通过IFFT/FFT实现并行传输，以及在实际系统中如何进行频率同步和定时同步。书中的一些算法分析，也让我印象深刻，特别是关于自适应调制和编码（AMC）的讨论，它详细阐述了如何根据实时信道条件动态调整调制阶数和编码率，以最大化系统吞吐量。这种实操性强的分析，对于想将所学知识应用于实际开发的工程师来说，价值巨大。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感受，更像是一位经验丰富的导师在循循善诱。它在讲解高阶调制技术时，并没有直接给出结论，而是会引导读者去思考“为什么”。比如，在介绍一些更复杂的调制方案，如LMS（Least Mean Squares）算法在自适应均衡中的应用时，它会先从信道失真的问题入手，然后逐步引入LMS算法的原理，并通过仿真结果展示其收敛速度和稳态误差。我特别欣赏它在讲解过程中，对于不同调制方式的优劣势进行了一番非常细致的对比分析。它会从理论性能、实现复杂度、对信道条件的敏感度等多个维度进行剖析，让读者能够清晰地认识到每种技术的适用范围和局限性。我印象最深刻的是，它在讲解一些高级的信号处理技术时，比如在讨论CP-OFDM（循环前缀-OFDM）与DP-DD-OFDM（双重循环前缀-双重延迟-OFDM）的对比时，它详细分析了后者在抑制载波间干扰（ICI）方面的优势，并且给出了相应的数学推导和性能评估。这种对细节的把握，以及对技术演进的梳理，让我对数字调制技术有了更全面、更深入的理解。总而言之，这本书的内容非常丰富，逻辑清晰，对于想要深入理解高阶数字调制技术及其背后原理的读者来说，绝对是一本值得细细品读的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我真的抱着极大的期待去翻阅的。起初，只是被“现代数字调制”这几个字吸引，想着能系统地了解一下当前通信技术的基础。拿到手后，厚厚的几大本，字体清晰，排版也很舒服，就觉得物超所值。我特别喜欢它在介绍各个调制技术时，不仅仅是罗列公式，而是会花很多篇幅去解释这些公式背后的物理意义，以及它们是如何在实际通信系统中发挥作用的。比如，在讲到星座图的时候，它不仅仅给出了图，还详细分析了不同调制阶数下星座点的分布特性，以及这种分布对信号抗干扰能力的影响。这一点对于我这种想要深入理解原理的读者来说，简直是福音。而且，书中穿插的案例分析也非常接地气，让我能将理论知识与实际应用联系起来。我尤其对它在分析不同调制方式在多径衰落、信道噪声等复杂环境下的表现时，所进行的详细数学推导和仿真结果对比印象深刻。这种严谨的分析方式，让我对数字调制的理解上升了一个层次，不再仅仅是停留在表面的概念层面，而是能够触及到其核心的性能限制和优化方向。虽然有时候一些数学推导会稍微烧脑，但好在书中的讲解循序渐进，配合图示，即使是复杂的公式，也能逐渐理解其逻辑。总之，这本书在数字调制基础理论的讲解方面，做得非常扎实，内容详实，讲解透彻，对于想要系统学习和深入理解数字调制技术的人来说，是一本不可多得的佳作。

评分☆☆☆☆☆

这套书给我的感觉，更像是一本“修炼秘籍”，特别是那些涉及到高级调制技术的章节。一开始我只是抱着学习新知识的态度，但越看越觉得，这套书的内容设计得非常巧妙，它并没有一开始就抛出最复杂的概念，而是会先从一些基础的原理说起，然后逐步引入更高级的调制方式，并且在讲解过程中，你会发现它巧妙地将之前的知识点串联起来。我特别欣赏的是，它在讨论这些高阶调制技术的时候，并没有忽略它们在实际工程中可能遇到的挑战，比如对硬件要求、对信道条件敏感性等等。书中有专门的章节探讨如何通过信道编码、均衡等技术来弥补高阶调制的不足，这让我觉得这本书的视野非常开阔，不仅仅局限于单一的技术点，而是从整个通信系统的角度去思考问题。举个例子，当它介绍QAM的不同阶数时，除了理论上的数据率提升，还详细分析了星座点密集化带来的SNR（信噪比）门限的提高，以及这在高功率放大器（HPA）非线性失真下的影响，并且还给出了如何通过非线性补偿技术来改善性能的思路。这种深入浅出的讲解方式，让我受益匪浅。而且，书中大量的图表和示意图，将抽象的概念形象化，极大地降低了阅读的门槛，也让我在复习的时候，能够快速地抓住核心要点。读这本书，让我感觉自己的知识体系得到了一个很好的梳理和拓展。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这套书的时候，第一印象就是内容非常“硬核”。它在阐述现代数字调制技术时，并没有回避复杂的数学推导，而是选择了一种非常严谨的态度去呈现。我特别喜欢它在讲解过程中，所使用的各种分析工具，比如MATLAB仿真、理论性能分析等等，都为我理解这些高阶调制技术提供了非常直观的视角。举个例子，在讲到LDPC（低密度奇偶校验）码作为一种强大的信道编码技术时，它不仅仅介绍了LDPC码的编码和解码原理，还详细分析了其与不同调制方式结合时的性能提升。书中关于LDPC译码算法（如BP译码）的详细讲解，以及与其他译码算法（如BCJR算法）的对比，让我对其有了更深刻的认识。我尤其对它在分析不同调制阶数下的误码率性能时，给出的详细理论曲线和仿真结果，印象十分深刻。它会详细说明在特定信噪比条件下，不同调制方式所能达到的极限性能，以及这些性能是如何被信道噪声、多径效应等因素所影响的。而且，这本书的章节安排也非常合理，从基础的PSK、QSK，到更复杂的QAM、OFDM，再到更高级的编码调制联合设计，都循序渐进，让读者能够逐步建立起完整的知识体系。对于我这种希望能够从根本上理解数字调制技术的人来说，这本书无疑是提供了一个非常坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

很好，但价格贵。

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