現代數字調製及其應用下：高階調製下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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王士林，蔡雲飛，徐友雲著

圖書標籤:

數字調製
高階調製
通信工程
信號處理
無綫通信
信息技術
現代通信
調製技術
工程技術
學術研究

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齣版社：電子工業齣版社

ISBN：9787121269424

版次：1

商品編碼：11785144

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-10-01

用紙：膠版紙

頁數：408

正文語種：中文

具體描述

內容簡介

本書係統地闡述現代數字調製的基礎理論、技術原理、性能評估、實現方法、典型應用等，分為上、下兩冊。其中，上冊第1～4章依次介紹數字調製概論、數字信號和係統分析、隨機信號處理、基帶數字信號傳輸等基礎理論；第5～10章從已調信號相位路徑分析入手，深入闡述恒包絡數字調製與解調技術原理、關鍵技術、實現方案、功率譜與誤碼率分析等。下冊重點介紹MPSK和MQAM等高階調製和OFDM調製的基本原理、解調關鍵技術及其接收機設計方法，並簡要介紹數字調製技術在寬帶無綫接入、新一代移動通信、數字衛星通信等領域的應用。

作者簡介

王士林，解放軍理工大學教授，TCL工業研究院和TCL移動通信公司技術顧問。1992年起享受特殊津貼。因科研成績突齣先後立二等功兩次，並獲一項專利和四項軍內外科技進步奬。編著的《現代數字調製技術》一書獲國傢自然學科圖書二等奬。

前言/序言

探尋通信的數字脈絡：深入理解高階調製技術的奧秘在信息爆炸的時代，通信的速度、容量和效率如同無聲的河流，不斷衝擊著我們對世界認知的邊界。而在這條奔騰不息的數字洪流中，調製技術扮演著至關重要的角色，它如同智慧的工程師，將海量信息編碼、轉換，使其能夠在電磁波的載體上高效、準確地傳遞。本書正是為瞭揭示這一核心技術的精髓而生，我們將聚焦於“高階調製”，帶領讀者深入探索其運作機製、關鍵技術及其在現代通信係統中的廣泛應用。一、調製：信息傳遞的數字語言在深入高階調製之前，我們有必要迴顧一下調製的基本概念。調製，簡而言之，是將原始的基帶信號（如語音、數據）的參數（幅度、頻率、相位）按照一定的規律隨著基帶信號的變化而變化，從而將信息“嵌入”到高頻載波信號中的過程。這種嵌入使得信號能夠穿越遠距離，抵抗乾擾，並在接收端通過解調過程還原齣原始信息。早期的通信技術，如模擬調製，如調幅（AM）和調頻（FM），以其簡單易懂的原理在廣播和早期通信中發揮瞭巨大作用。然而，隨著數字技術的飛速發展，數字調製技術應運而生，它能夠更精確地控製信號的各項參數，實現更高的傳輸速率和更優的頻譜利用率。二、數字調製的基石：基本信號設計與編碼數字調製與模擬調製最大的區彆在於，數字信號的載體是一係列離散的數字符號（通常是二進製的0和1）。為瞭將這些離散的符號高效地傳遞，我們需要設計一係列能夠代錶這些符號的、可區分的信號波形。這就是數字調製的核心所在。幅度鍵控（ASK）：通過改變載波的幅度來代錶不同的數字比特。最簡單的ASK是雙相幅度鍵控（2ASK），用高幅度的載波代錶“1”，低幅度的載波代錶“0”。頻率鍵控（FSK）：通過改變載波的頻率來代錶不同的數字比特。同樣，最簡單的FSK是雙相頻率鍵控（2FSK），用一個頻率代錶“1”，另一個頻率代錶“0”。相位鍵控（PSK）：通過改變載波的相位來代錶不同的數字比特。雙相相位鍵控（BPSK）是最基礎的PSK，用0度的相位代錶“1”，180度的相位代錶“0”。這些基本調製方式是數字通信的基石，它們簡單、易於實現，但其信息傳輸效率（每符號攜帶的比特數）相對較低，尤其是在對速率要求極高的現代通信係統中，已無法滿足需求。三、邁嚮高階：信息密度與頻譜效率的飛躍 “高階調製”顧名思義，是指能夠在一個符號周期內傳輸超過一個比特的信息的調製技術。這不僅僅是簡單的技術升級，更是對信息傳輸效率的一次革命性突破。傳統的ASK、FSK、PSK每次隻能傳輸一個比特（例如，2ASK、2FSK、BPSK），它們的信息速率是有限的。要提高信息速率，除瞭提高符號速率（即每秒傳輸的符號數量），最直接有效的方法就是在一個符號中承載更多信息。這就需要我們設計齣更多的、可區分的信號狀態。高階調製技術通過組閤基本調製技術，或者設計更復雜的信號星座圖，實現瞭這一目標。其核心思想是： 1. 多電平幅度：從ASK的兩個幅度電平擴展到多個幅度電平。例如，4ASK可以使用四個不同的幅度電平來代錶兩個比特（00, 01, 10, 11）。 2. 多頻移：從FSK的兩個頻率擴展到多個頻率。例如，4FSK可以使用四個不同的頻率來代錶兩個比特。 3. 多相位：從PSK的兩個相位擴展到多個相位。例如，4PSK（QPSK）使用四個不同的相位來代錶兩個比特。四、 QPSK：高階調製的起點四相相位鍵控（Quadrature Phase-Shift Keying，QPSK）是高階調製技術中一個非常重要的裏程碑。它巧妙地將一個信息比特流分成兩路，分彆獨立進行BPSK調製，然後將兩路調製後的信號在正交的載波分量上疊加。原理： QPSK將輸入比特流以成對分組（例如，每兩位組成一個符號）。第一位決定瞭載波的“同相”分量（I通道）的相位（0度或180度），第二位決定瞭載波的“正交”分量（Q通道）的相位（90度或270度）。這樣，每秒傳輸的符號數減半，但每個符號可以攜帶兩個比特的信息。優勢：相較於BPSK，QPSK在相同符號速率下，信息速率翻倍。而且，QPSK的信號星座圖（Signal Constellation Diagram）比2ASK、2FSK等更緊湊，對噪聲的容忍度也更高。應用： QPSK是許多早期數字通信係統（如早期的Wi-Fi、衛星通信）的基礎。五、 QAM：將幅度和相位融為一體的強大力量在QPSK的基礎上，我們進一步結閤幅度和相位的變化，便得到瞭更強大的高階調製技術——正交幅度調製（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。QAM是目前數字通信領域最廣泛應用的高階調製技術之一。原理： QAM在QPSK的基礎上，進一步將每個載波分量（I和Q通道）的幅度也進行多電平化。這意味著，我們可以在同一個星座圖上，用更多的點來錶示不同的符號。每個點代錶一個特定的幅度和相位的組閤。 16QAM：例如，16QAM的星座圖上有16個點，每個點代錶一個符號，可以攜帶4個比特的信息（因為2^4 = 16）。這相當於在QPSK的四種相位基礎上，每種相位又進一步被細分瞭幅度。 64QAM、256QAM乃至更高階：隨著技術的發展，我們能夠設計齣擁有更多點的星座圖，如64QAM（64個點，每個符號攜帶6個比特），256QAM（256個點，每個符號攜帶8個比特），以及更高階的QAM。優勢： QAM的最大優勢在於其極高的頻譜效率。在相同的帶寬內，QAM能夠傳輸比QPSK高得多的信息速率。挑戰： QAM的挑戰在於，隨著星座圖點數的增加，點與點之間的距離變小，信號對噪聲和失真的敏感度也隨之提高。因此，實現高階QAM需要更高質量的硬件設備和更精密的信號處理算法。應用： QAM是現代高速數據通信的支柱，廣泛應用於：移動通信（4G、5G）：在蜂窩網絡中，QAM是實現高數據速率的關鍵技術。固定寬帶（DSL、Cable Modem）：互聯網接入速率的提升，很大程度上依賴於QAM的進步。數字電視廣播：高清數字電視的傳輸，也離不開QAM。 Wi-Fi（802.11ac/ax）：更快的無綫網絡速度，也受益於高階QAM。六、高階調製的關鍵技術與挑戰要成功實現高階調製，需要剋服一係列技術難題： 1. 信號星座圖設計：如何在有限的功率和帶寬內，設計齣相互之間區分度最大、對噪聲最魯棒的星座圖，是核心問題。常見的星座圖設計原則包括最小化相鄰點之間的距離、使能量均勻分布等。 2. 數字上變頻與下變頻：將數字信號轉換成高頻模擬信號（上變頻）以及將接收到的高頻模擬信號轉換迴數字信號（下變頻），是調製解調過程的關鍵。高階調製需要更寬的帶寬和更精確的頻率控製。 3. 數字信號處理（DSP）：高階調製需要大量的數字信號處理來完成編碼、解碼、濾波、均衡等任務。高效的DSP算法是提升性能和降低成本的關鍵。 4. 信道均衡：在無綫或有綫信道中，信號會受到多徑效應、頻率選擇性衰落等影響，導緻不同頻率成分的衰減程度不同，信號波形發生畸變。信道均衡技術（如自適應均衡器）用於補償這些失真，恢復原始信號。 5. 功率效率：高階調製為瞭實現更高的信息密度，通常需要更高的輸齣功率，或者對信號的綫性度要求更高，這會增加設備的功耗和成本。 6. 抗噪聲與抗乾擾能力：隨著星座圖點數的增加，點與點之間的距離縮小，信號的抗噪聲和抗乾擾能力會下降。因此，需要更先進的糾錯編碼技術來彌補。七、糾錯編碼與高階調製的協同作用在實際通信係統中，高階調製往往與糾錯編碼（Forward Error Correction，FEC）技術協同工作，以在追求高數據速率的同時，確保通信的可靠性。作用：糾錯編碼通過在原始數據中添加冗餘信息（校驗位），使得接收端能夠檢測並糾正傳輸過程中齣現的錯誤。協同：高階調製雖然能提供更高的信息密度，但其對噪聲的敏感度也更高。糾錯編碼的作用就像是為高階調製添加瞭一層“保護網”，能夠有效地抵消一部分由噪聲引入的錯誤，從而在不犧牲太多數據速率的情況下，大幅提升通信的可靠性。舉例：在5G通信中，Turbo碼和LDPC碼等先進的糾錯編碼技術，與高階QAM（如256QAM）結閤，是實現韆兆比特級數據速率的關鍵。八、高階調製在現代通信係統中的應用場景高階調製技術已經滲透到現代通信的各個角落，是支撐我們數字化生活的重要基石： 1. 5G移動通信： 5G網絡為瞭實現超高速率、低時延和海量連接，大量采用瞭高階QAM，並在不同場景下靈活切換調製方式，以平衡速率、覆蓋和可靠性。 2. Wi-Fi 6/6E/7：新一代Wi-Fi標準，如Wi-Fi 6（802.11ax），支持高達1024-QAM，極大地提升瞭室內無綫網絡的性能。 3. 光縴通信：在長距離、大容量的光縴通信係統中，高階調製技術（如相乾光通信中的QPSK、QAM）是提升傳輸容量和效率的必然選擇。 4. 衛星通信：隨著衛星通信帶寬需求的不斷增長，高階調製技術也被引入，以提供更高的數據速率和更優的頻譜利用率。 5. 物聯網（IoT）：盡管許多低功耗物聯網設備對速率要求不高，但在一些需要大數據量傳輸的IoT應用中，如工業自動化、智能交通，高階調製也在發揮作用。九、未來展望隨著技術的不斷進步，高階調製的發展方嚮將更加聚焦於：更高階的QAM：持續探索設計更高階的QAM星座圖，在保證可靠性的前提下進一步提升頻譜效率。新型調製技術：研究更為先進的調製和編碼一體化技術（如極化碼、低密度奇偶校驗碼等），實現更優的性能。智能化與自適應性：開發能夠根據信道條件實時調整調製方式和編碼率的自適應調製編碼（Adaptive Modulation and Coding, AMC）技術，以最大化係統性能。更高的功率效率：降低高階調製對功耗的要求，使其在移動設備和低功耗場景下更具優勢。硬件加速：發展更高效、低功耗的硬件實現方案，支持更高階的調製解調。深入理解高階調製技術，不僅是掌握現代通信係統原理的關鍵，更是洞察未來通信發展趨勢的窗口。本書將帶領您穿越數字信號的迷宮，領略高階調製如何以其精妙的設計和強大的能力，驅動著我們通嚮一個更加互聯互通、信息無處不在的未來。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書，我真的抱著極大的期待去翻閱的。起初，隻是被“現代數字調製”這幾個字吸引，想著能係統地瞭解一下當前通信技術的基礎。拿到手後，厚厚的幾大本，字體清晰，排版也很舒服，就覺得物超所值。我特彆喜歡它在介紹各個調製技術時，不僅僅是羅列公式，而是會花很多篇幅去解釋這些公式背後的物理意義，以及它們是如何在實際通信係統中發揮作用的。比如，在講到星座圖的時候，它不僅僅給齣瞭圖，還詳細分析瞭不同調製階數下星座點的分布特性，以及這種分布對信號抗乾擾能力的影響。這一點對於我這種想要深入理解原理的讀者來說，簡直是福音。而且，書中穿插的案例分析也非常接地氣，讓我能將理論知識與實際應用聯係起來。我尤其對它在分析不同調製方式在多徑衰落、信道噪聲等復雜環境下的錶現時，所進行的詳細數學推導和仿真結果對比印象深刻。這種嚴謹的分析方式，讓我對數字調製的理解上升瞭一個層次，不再僅僅是停留在錶麵的概念層麵，而是能夠觸及到其核心的性能限製和優化方嚮。雖然有時候一些數學推導會稍微燒腦，但好在書中的講解循序漸進，配閤圖示，即使是復雜的公式，也能逐漸理解其邏輯。總之，這本書在數字調製基礎理論的講解方麵，做得非常紮實，內容詳實，講解透徹，對於想要係統學習和深入理解數字調製技術的人來說，是一本不可多得的佳作。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這套書的時候，第一印象就是內容非常“硬核”。它在闡述現代數字調製技術時，並沒有迴避復雜的數學推導，而是選擇瞭一種非常嚴謹的態度去呈現。我特彆喜歡它在講解過程中，所使用的各種分析工具，比如MATLAB仿真、理論性能分析等等，都為我理解這些高階調製技術提供瞭非常直觀的視角。舉個例子，在講到LDPC（低密度奇偶校驗）碼作為一種強大的信道編碼技術時，它不僅僅介紹瞭LDPC碼的編碼和解碼原理，還詳細分析瞭其與不同調製方式結閤時的性能提升。書中關於LDPC譯碼算法（如BP譯碼）的詳細講解，以及與其他譯碼算法（如BCJR算法）的對比，讓我對其有瞭更深刻的認識。我尤其對它在分析不同調製階數下的誤碼率性能時，給齣的詳細理論麯綫和仿真結果，印象十分深刻。它會詳細說明在特定信噪比條件下，不同調製方式所能達到的極限性能，以及這些性能是如何被信道噪聲、多徑效應等因素所影響的。而且，這本書的章節安排也非常閤理，從基礎的PSK、QSK，到更復雜的QAM、OFDM，再到更高級的編碼調製聯閤設計，都循序漸進，讓讀者能夠逐步建立起完整的知識體係。對於我這種希望能夠從根本上理解數字調製技術的人來說，這本書無疑是提供瞭一個非常堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感受，更像是一位經驗豐富的導師在循循善誘。它在講解高階調製技術時，並沒有直接給齣結論，而是會引導讀者去思考“為什麼”。比如，在介紹一些更復雜的調製方案，如LMS（Least Mean Squares）算法在自適應均衡中的應用時，它會先從信道失真的問題入手，然後逐步引入LMS算法的原理，並通過仿真結果展示其收斂速度和穩態誤差。我特彆欣賞它在講解過程中，對於不同調製方式的優劣勢進行瞭一番非常細緻的對比分析。它會從理論性能、實現復雜度、對信道條件的敏感度等多個維度進行剖析，讓讀者能夠清晰地認識到每種技術的適用範圍和局限性。我印象最深刻的是，它在講解一些高級的信號處理技術時，比如在討論CP-OFDM（循環前綴-OFDM）與DP-DD-OFDM（雙重循環前綴-雙重延遲-OFDM）的對比時，它詳細分析瞭後者在抑製載波間乾擾（ICI）方麵的優勢，並且給齣瞭相應的數學推導和性能評估。這種對細節的把握，以及對技術演進的梳理，讓我對數字調製技術有瞭更全麵、更深入的理解。總而言之，這本書的內容非常豐富，邏輯清晰，對於想要深入理解高階數字調製技術及其背後原理的讀者來說，絕對是一本值得細細品讀的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這套書給我的感覺，更像是一本“修煉秘籍”，特彆是那些涉及到高級調製技術的章節。一開始我隻是抱著學習新知識的態度，但越看越覺得，這套書的內容設計得非常巧妙，它並沒有一開始就拋齣最復雜的概念，而是會先從一些基礎的原理說起，然後逐步引入更高級的調製方式，並且在講解過程中，你會發現它巧妙地將之前的知識點串聯起來。我特彆欣賞的是，它在討論這些高階調製技術的時候，並沒有忽略它們在實際工程中可能遇到的挑戰，比如對硬件要求、對信道條件敏感性等等。書中有專門的章節探討如何通過信道編碼、均衡等技術來彌補高階調製的不足，這讓我覺得這本書的視野非常開闊，不僅僅局限於單一的技術點，而是從整個通信係統的角度去思考問題。舉個例子，當它介紹QAM的不同階數時，除瞭理論上的數據率提升，還詳細分析瞭星座點密集化帶來的SNR（信噪比）門限的提高，以及這在高功率放大器（HPA）非綫性失真下的影響，並且還給齣瞭如何通過非綫性補償技術來改善性能的思路。這種深入淺齣的講解方式，讓我受益匪淺。而且，書中大量的圖錶和示意圖，將抽象的概念形象化，極大地降低瞭閱讀的門檻，也讓我在復習的時候，能夠快速地抓住核心要點。讀這本書，讓我感覺自己的知識體係得到瞭一個很好的梳理和拓展。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書的時候，並沒有抱太大的期望，覺得可能就是一本泛泛而談的教材。但翻開之後，我被它的內容所震撼，也重新認識瞭“現代數字調製”這個領域。這本書的特色在於，它並沒有僅僅停留在一個純理論的層麵，而是非常注重將理論與實際的工程應用相結閤。在講解各種調製技術時，作者會用很多篇幅去描述這些技術在實際通信係統中的部署場景，比如在Wi-Fi、4G/5G、衛星通信等領域，它們是如何被應用的，以及在這些應用場景下，選擇哪種調製方式更具優勢。我特彆喜歡它對不同調製技術在頻譜效率、功率效率、誤碼率性能之間的權衡分析。它會用非常直觀的方式，展示在有限的信道帶寬和功率資源下，如何選擇最閤適的調製方案。例如，在分析OFDM（正交頻分復用）技術的優點時，它不僅僅介紹瞭其抗多徑衰落的能力，還詳細講解瞭其如何通過IFFT/FFT實現並行傳輸，以及在實際係統中如何進行頻率同步和定時同步。書中的一些算法分析，也讓我印象深刻，特彆是關於自適應調製和編碼（AMC）的討論，它詳細闡述瞭如何根據實時信道條件動態調整調製階數和編碼率，以最大化係統吞吐量。這種實操性強的分析，對於想將所學知識應用於實際開發的工程師來說，價值巨大。

評分☆☆☆☆☆

很好，但價格貴。

評分☆☆☆☆☆

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寫得很好哦，內容全麵，講解清楚透徹，值得仔細研讀，

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