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| 編輯推薦： |
本教材介绍无线移动通信系统所涉及的信号处理原理、方法和应用示例。在总结教研团队丰富教学经验和科研实践的基础上，从新型调制原理出发，阐述无线移动信道、分集和均衡的基本概念，讲述检测、估计与滤波理论在多天线及正交频分复用系统中的应用方法，论述压缩感知理论与稀疏信道估计方法，还着重介绍了凸优化理论在无线资源分配中的应用方法。本教材注重通信信号处理的概念、原理和方法，给出了基本的理论推导和计算方法，培养学生建立起当代无线通信系统在信号处理方法上的基本概念及掌握基础性工具，提高学生的科学思维能力和解决无线通信领域问题的工程研究能力。本教材适合有一定数学基础的本科生、研究生和工程科研人员了解、熟悉和掌握通信信号处理的概念和方法。
? 角度新颖 从信号处理的角度阐述无线移动通信系统，学习者只需要具备基本的数学基础，就可以学习无线移动通信的概念、原理和信号处理方法。
? 内容全面 以信号检测、估计与滤波方法为主线，涵盖符号检测、信道估计、分集与均衡、同步等典型接收机算法，结合矩阵分析和凸优化理论阐述了多天线和多天线与正交频分复用结合系统的信号处理方法。
? 概念明晰 介绍了可供后续研究和应用的基
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| 內容簡介： |
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本书是一本通信信号处理的立体教程，针对的读者群是具有高等数学、矩阵分析和概率统计基础的人群。通过本书的学习，读者能够对无线传输系统的基本概念和信号处理方法有深入了解，成为信息科技领域具备扎实专业基础的研发人员、设备维护人员和管理人员。本书包括新型数字调制基础、无线信道的传播特性与模型、通信接收端的自适应均衡、多天线传输系统的符号检测与信道估计以及时间与频率同步、时变随机通信模型中的滤波、压缩感知及其在稀疏信道估计中的应用、通信资源分配的优化模型与处理等内容。本书适合作为高等院校电子信息类、计算机类、自动化类等专业高年级本科学生及研究生的学习用书，也可作为信号处理、软件程序开发、电子系统设计等科技工作者的参考用书。
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| 關於作者： |
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张静 上海师范大学信息与机电工程学院副教授，硕士研究生导师，中国通信学会会员，从事无线移动通信、信号与信息处理等领域的教学和研究工作。发表学术论文40余篇，主持及主研国家级、省部级及企业合作科研项目10余项。授权国家发明专利10余项，软件著作权2项，参编专术专著1部。
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| 目錄：
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第1章数学基础
微课视频16分钟
1．1随机信号基础
1．1．1随机变量与随机过程
1．1．2常用随机变量或随机过程的统计特征
1．1．3随机变量的统计特征
1．1．4复高斯白噪声向量
1．1．5随机向量的函数
1．2矩阵分析基础
1．2．1向量范数和矩阵范数
1．2．2矩阵的二次型
1．2．3矩阵的行列式
1．2．4矩阵的特征值和特征向量
1．2．5矩阵的迹
1．2．6矩阵的秩
1．2．7逆矩阵与伪逆矩阵
1．2．8矩阵的向量化
1．2．9导数与梯度
1．2．10矩阵的分解
1．3凸优化理论基础
1．3．1最优化问题的数学模型
1．3．2凸集、凸函数与凸优化
1．3．3函数凸性判定
1．3．4保凸运算
1．3．5拉格朗日对偶法
1．3．6线性规划和二次规划
1．3．7半正定规划
本章小结
本章习题
第2章新型数字调制基础
微课视频49分钟
2．1数字调制的基本原理
2．2BPSK的基本原理
2．2．1绝对相移和相对相移
2．2．2BPSK的调制与解调
2．2．3π/2BPSK的调制与解调
2．3QAM的基本原理
2．3．14QAM(QPSK)的调制与解调
2．3．216QAM的调制与解调
2．3．364QAM的应用
2．4扩展频谱调制
2．4．1扩频通信的基本概念
2．4．2扩频调制的基本原理
2．4．3PN序列
2．5OFDM的原理与实现
2．5．1OFDM的基本原理
2．5．2OFDM的实现方法
2．5．3OFDM技术的优缺点
2．6SCMA的稀疏扩频与多维调制
2．6．1SCMA的基本原理
2．6．2稀疏扩频原理
2．6．3多维调制原理
本章小结
本章习题
第3章无线信道的传播特性与模型
微课视频31分钟
3．1物理信道的定义
3．2无线信道的一般特性
3．2．1大尺度衰落及其传播模型
3．2．2小尺度衰落
3．2．3空间选择性衰落
3．3基带信道的谱域
3．3．1空时频谱域
3．3．2等效的基带传输
3．3．3时频信道的统计特性
3．3．4速率方差的定义
3．4衰落包络的统计分布
3．4．1瑞利衰落
3．4．2莱斯衰落
3．4．3Nakagamim衰落
3．5衰落信道的性能分析
3．5．1电平通过率
3．5．2平均衰落持续时间
3．5．3频率电平通过率
3．5．4空间电平通过率
3．6常用的衰落信道模型
3．6．1多径衰落信道模型
3．6．2空时信道模型
本章小结
本章习题
第4章传输性能分析与分集接收
微课视频16分钟
4．1AWGN信道通信
4．1．1脉冲信号形状设计
4．1．2符号检测
4．1．3符号差错概率
4．2分集接收
4．2．1分集方式
4．2．2合并方式
4．3分集合并的性能分析
4．3．1中断概率的改善
4．3．2平均信噪比的改善
4．3．3误码率的改善
4．4多天线分集
4．4．1SIMO系统的天线选择
4．4．2SIMO系统的最大比合并
4．4．3MISO系统的发射分集
本章小结
本章习题
第5章通信接收端的自适应均衡
微课视频14分钟
5．1时域均衡器
5．1．1均衡器的原理
5．1．2迫零均衡器
5．1．3最小均方误差均衡器
5．2自适应均衡
5．2．1横向滤波器
5．2．2维纳滤波
5．2．3LMS算法原理
5．2．4性能测度
5．2．5基于LMS 的判决反馈均衡算法
5．2．6基于LMS的正交小波均衡算法
5．3频域均衡器
5．3．1基于LMS的频域均衡器
5．3．2基于LMS 的 OFDM 系统均衡算法
5．4自适应盲均衡
5．4．1Bussgang 均衡
5．4．2基于倒三谱的自适应盲均衡算法
5．5智能盲均衡
5．5．1基于遗传算法优化的常模盲均衡算法
5．5．2基于遗传算法优化的正交小波常模盲均衡算法
5．5．3基于粒子群优化的正交小波常模盲均衡算法
本章小结
本章习题
第6章多天线传输系统的符号检测与信道估计
微课视频15分钟
6．1MIMO传输系统
6．2MIMO系统的符号检测
6．2．1最优检测准则
6．2．2MIMO传输的符号检测性能
6．2．3编码增益和分集增益
6．3MIMO系统的空时编码
6．3．1空时编码的设计准则
6．3．2空时分组码
6．4MIMO信道估计
6．4．1估计原理
6．4．2MIMO系统信道估计方法
6．5MIMOOFDM系统衰落信道估计
6．5．1导频的最优设计
6．5．2自适应的子空间跟踪
本章小结
本章习题
第7章多天线传输系统的时间与频率同步
微课视频13分钟
7．1单天线系统的时频同步参数模型
7．1．1多速率信号处理
7．1．2符号同步
7．1．3帧同步
7．1．4载波频率偏移同步
7．2MIMO传输同步模型
7．3MIMO同步参数的估计下界
7．3．1克拉美罗下界原理
7．3．2小样本下的克拉美罗界
7．3．3渐近克拉美罗界
7．3．4仿真比较
7．4MIMO频偏参数估计的相关法
7．5MIMO同步的最大似然估计法
7．5．1估计原理
7．5．2期望最大化算法
7．5．3算法的性能比较
本章小结
本章习题
第8章时变随机通信模型中的滤波
微课视频13分钟
8．1动态滤波简介
8．2线性预测器原理
8．2．1新息过程的定义和性质
8．2．2最小均方误差估计的新息过程
8．3状态空间模型
8．3．1状态方程
8．3．2观测方程
8．4卡尔曼滤波原理
8．4．1状态向量的最小均方误差估计
8．4．2新息过程的自相关矩阵
8．4．3卡尔曼滤波增益
8．4．4黎卡提差分方程
8．4．5计算流程
8．4．6线性滤波的克拉美罗界
8．4．7仿真实验
8．5扩展卡尔曼滤波
8．5．1非线性离散时间系统模型
8．5．2线性化离散滤波
8．5．3仿真实验
8．5．4多天线信道时变参数的联合估计
8．6无迹卡尔曼滤波
8．7粒子滤波
8．7．1贝叶斯滤波
8．7．2重要性抽样
8．7．3序列重要性抽样
8．7．4重要性重采样
本章小结
本章习题
第9章压缩感知及其在无线信道估计中的应用
微课视频13分钟
9．1基本概念
9．1．1字典与稀疏表示
9．1．2约束等距性条件
9．1．3零空间特性
9．2字典矩阵设计
9．2．1非互相干性准则
9．2．2测量模型类别
9．3范数优化模型
9．4范数优化问题的求解
9．4．1次梯度
9．4．2交替方向乘子法
9．4．3布雷格曼迭代算法
9．4．4优化最小化法
9．4．5贪婪迭代法
9．4．6稀疏贝叶斯学习
9．4．7原子范数最小化
9．5动态稀疏信号恢复
9．5．1伪测量卡尔曼滤波
9．5．2范数优化卡尔曼滤波
9．6稀疏信道估计
9．6．1时域稀疏MIMOOFDM信道估计
9．6．2角度域级联稀疏信道估计
本章小结
本章习题
第10章通信资源分配的优化模型与处理
微课视频11分钟
10．1资源分配问题概述
10．1．1资源分配问题定义
10．1．2资源分配优化目标、指标及准则
10．1．3资源分配方式分类
10．1．4资源分配的优化问题与方法
10．2正交频分多址系统的资源分配
10．2．1正交频分多址接入概述
10．2．2单用户OFDM功率分配的注水法
10．2．3多用户OFDM系统模型和容量
10．2．4多用户OFDM系统的动态资源分配
10．3MIMO系统的资源分配
10．3．1MIMO系统概述
10．3．2单用户MIMO系统模型和容量
10．3．3多用户MIMO系统模型和容量
10．3．4多用户MIMO系统资源分配
10．4MIMOOFDM系统的功率分配
本章小结
本章习题
参考文献
视 频 名 称时长/min二维码位置
第1集复高斯白噪声向量91.1.4 节
第2集最优化问题的数学模型71.3.1 节
第3集数字调制的基本原理42.1节
第4集BPSK调制的基本原理142.2节
第5集QAM调制的基本原理82.3节
第6集扩展频谱调制92.4节
第7集OFDM的原理与实现72.5节
第8集SCMA的稀疏扩频与多维调制72.6节
第9集物理信道的定义73.1节
第10集无线信道的一般特性63.2节
第11集大尺度衰落及其传播模型103.2.1节
第12集小尺度衰落83.2.2节
第13集AWGN信道通信54.1节
第14集分集接收54.2节
第15集分集方式64.2.1节
第16集时域均衡器65.1节
第17集基于遗传算法优化的常模盲均衡算法85.5.1节
第18集MIMO传输系统56.1节
第19集MIMO 传输的符号检测性能106.2.2节
第20集单天线系统的时频同步参数模型77.1节
第21集符号同步67.1.2节
第22集状态空间模型78.3节
第23集计算流程38.4.5节
第24集仿真实验38.4.7节
第25集字典与稀疏表示69.1.1节
第26集范数优化模型79.3节
第27集资源分配方式分类510.1.3节
第28集单用户OFDM功率分配的注水法610.2.2节
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| 內容試閱：
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编写一本能较全面、系统地涵盖通信信号处理方法的教材是编者长久以来的心愿。通信信号处理涉及面广，理论性强，随着通信系统的更新换代和不断发展，编者团队在本科生教学和研究生教学中一直在思考并推进教学内容的更新，希望能更有效地把理论知识和研究实践相结合，引领学生迅速掌握概念和方法，并能学以致用地分析问题和解决问题。
编者团队深入探讨、广泛搜集素材，结合多年的教学经验及科研工作，逐渐形成了覆盖无线通信系统从物理层到应用层的多方面信号处理的相关内容。本教材有点有面，既有基本原理内容，又有深入的细节推导，不仅包括部分方法的应用效果解释，而且包括多维调制原理和稀疏信号处理内容，还包括通信资源分配方向的优化模型与方法，内容丰富全面，有利于读者学习和掌握通信信号处理的知识内容。为了使读者既能知晓结论，也能理解和掌握结论的推导过程，本教材适当增加了公式推导过程和细节，以方便读者全面理解和掌握。
本教材定位为高年级本科生和研究生的选修教材。读者需要具备一定的数学基础，本教材特别理想的受众是旨在了解、学习和掌握通信信号处理方法的学生和工程技术人员。
本教材共分10章，内容涵盖了数学基础、新型数字调制基础、无线信道的传播特性与模型、传输性能分析与分集接收、通信接收端的自适应均衡、多天线传输系统的符号检测与信道估计、多天线传输系统的时间与频率同步、时变随机通信模型中的滤波、压缩感知及其在无线信道估计中的应用、通信资源分配的优化模型与处理，希望能够从理论到实践，帮助读者了解通信信号处理所涉及的模型，掌握原理及概念、方法与应用，助力读者打造自己的理论和应用知识体系结构。
本教材第3、6、7、9章由张静编写，第1章和第10章由苏颖编写，第2章和第8章由程猛编写，第4章和第5章由李洁慧编写，全书由张静统稿和校对。
在即将迈入第6代移动通信技术的关口，编者团队能以微薄之力，阐述一些通信信号处理方法，实乃幸事，愿与诸位读者共勉。
感谢上海交通大学罗汉文教授在百忙之中对本教材所提的宝贵建议和意见，并热情洋溢地为教材作序！感谢上海师范大学智能移动通信与信息处理科研团队的教师们，他们无私地分享了各自在教学及科研工作中的心得与体会； 感谢通信工程专业的全体教师，他们对本教材的撰写工作提出了许多掷地有声的意见和建议； 感谢我们的历届研究生对教材的编写所发挥的积极作用，特别是徐文颖、黄涛、马惠艳、王栋、张颖、孙锦程、刘勇、喻赟等对文字编写和课件制作作出的贡献。特别感谢上海师范大学高水平地方大学教材建设项目在本教材编写过程中所给予的资助。感谢清华大学出版社的大力支持。
由于通信技术日新月异，编者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请读者批评指正！
编者
2024年10月
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