کتاب مخابرات دیجیتال اثر جان‌جی. پروکیس ترجمه دکتر محمداسماعیل کلانتری ناشر فدک ایساتیس

برگزیده کتاب برتر دانشگاهی در رشته مخابرات

این کتاب به عنوان یک کتاب درسی برای دانشجویان سال اول کارشناسی ارشد مهندسی برق طراحی شده است. همچنین می‌تواند برای مطالعه‌ی شخصی و یا به‌عنوان یک کتاب مرجع مورد استفاده مهندسین درگیر در فعالیت‌های طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم‌های مخابراتی دیجیتال قرار گیرد.

مقدمه مترجم

خداوند را شاکرم که توفیق انجام این کار را عطا نمود. آنان که دستی بر آتش دارند با مشکلات آن آشنایی دارند. کار ترجمه با ویرایش چهارم کتاب آغاز شد و در سه‌ماهه یک تابستان به انجام رسید. نوبت به فرآیند چاپ که رسید کار آنقدر طول کشید تا ویرایش پنجم کتاب به بازار آمد. در ویرایش جدید ساختار کتاب دستخوش تغییرات اساسی شده بود و لذا به‌هنگام نمودن متن سابق تقریباً به‌اندازه‌ی یک ترجمه‌ی جدید زمان لازم داشت. به‌هرصورت این کار نیز در تابستانی دیگر به انجام رسید و یکبار دیگر مراحل چاپ آغاز و امید می‌رود که به‌زودی محقق شود. بد نیست بدانید که کار ترجمه در مجموع شش ماه و فرآیند یافتن ناشر برای چاپ حدوداً شش سال به‌طول انجامید. هرچند که آسیب‌شناسی این مشکل مثنوی را هفتادمن کاغذ کند، ولی دلیل اصلی آن است که در این بازار مکاره هر کالایی بیشتر از این نوع محصولات خریدار دارد.

علی‌رغم تلاش‌های زیاد انجام گرفته هنوز کمبود شدید لغات معادل محسوس است. همین مشکلات تا حدی توجیه‌کننده اشکالاتی است که متن حاضر خالی از آن نبوده و اغماض خوانندگان عزیز را طلب می‌کند.

در پایان ضمن پوزش از خوانندگان محترم به‌خاطر کاستی‌های موجود و آرزوی مفید بودن کتاب برای آنها، از مدیریت انتشارات فدک ایساتیس جناب آقای مجیدرضا زروئی‌نصرآباد که زحمت چاپ و نشر کتاب را تقبل نمودند و سایر کارکنان انتشارات به ویژه جناب آقای مهندس رضا کرمی‌شاهنده مدیریت تولید انتشارات به ‌خاطر تلاش وافرشان در راه تهیه ویرایش نهایی تشکر و قدردانی می‌نمایم.

محمداسماعیل کلانتری

فهرست مطالب

فصل 1    مقدمه    1
1.1    اجزای تشکیل دهنده‌ی یک سیستم مخابراتی دیجیتال   1
2.1    کانال‌های مخابراتی و مشخصات آنها   3
3.1    مدلهای ریاضی برای کانالهای مخابراتی   10
4.1    سیر تحول و توسعة سیستمهای مخابراتی دیجیتال از منظر تاریخی   12
5.1    مرور مطالب کتاب   15
1.6    نکات راجع به کتب و مراجع   15

فصل 2       تجزیه و تحلیل سیگنال‌های معین و تصادفی    17
2.1    نمایش پائین‌گذر و میان‌گذر سیگنال   18
2.2    نمایش فضای سیگنال شکل موج‌ها   28
2.3    برخی متغیرهای تصادفی مفید   40
2.4    کران‌های احتمالات دنباله   56
2.5    قضایای حد برای جمع متغیرهای تصادفی   63
2.6    متغیرهای تصادفی مختلط   63
2.7    فرآیندهای تصادفی   66
2.8    بسط سری فرآیندهای تصادفی   74
2.9    فرایندهای تصادفی پائین‌گذر و  میان‌گذر   78
2.10    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   82
مسائل   83

فصل 3         شیوه‌های مدوله‌سازی دیجیتال    95
3.1    نمایش سیگنال‌های مدوله‌شده‌ی دیجیتالی   95
3.2    روش‌های مدوله‌سازی بدون حافظه   97
3.3    روش‌های سیگنال‌دهی با حافظه   114
3.4    طیف توان سیگنال‌های مدوله شده دیجیتال   131
3.5    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   148
مسائل   149

فصل 4        گیرنده‌های بهینه برای کانال‌های AWGN    160
4.1    مدل‌های کانال برداری و شکل موج   160
4.2    کانال‌های AWGN برداری و شکل موج   167
4.3    آشکارسازی بهینه و احتمال خطا برای سیگنال‌دهی باند محدود   188
4.4    آشکارسازی بهینه و احتمال خطا برای سیگنال‌دهی توان محدود   203
4.5    آشکارسازی بهینه در حضور عدم قطعیت: آشکارسازی غیر همدوس   210
4.6    مقایسه‌ی روش‌های سیگنال‌دهی دیجیتال   226
4.7    مشبکه‌‌ها و منظومه‌های مبتنی بر مشبکه‌‌ها   230
4.8    آشکارسازی روش‌های سیگنال‌دهی با حافظه   242
4.9    گیرنده‌ی بهینه برای سیگنال‌های CPM   246
4.10    تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم‌های مخابراتی سیمی و رادیویی   259
4.11    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   265
مسائل  266

فصل 5         همزمانی حامل و سمبل    290
5.1    تخمین پارامترهای سیگنال   290
5.2    تخمین فاز حامل   295
5.3    تخمین زمان‌بندی سمبل   315
5.4    تخمین مشترک فاز حامل و زمان‌بندی سمبل   321
5.5    شاخصه‌های عملکرد تخمین‌گرهای حداکثر تشابه   323
5.6    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   326
مسائل   327

فصل 6         مقدمه‌ای بر تئوری اطلاعات    330

6.1    مدل‌های ریاضی برای منابع اطلاعات   331
6.2    سنجش لگاریتمی اطلاعات   332
6.3     کدگذاری بدون تلف منابع اطلاعات   335
6.4    فشرده‌سازی داده با تلف   348
6.5    مدل‌های کانال و ظرفیت کانال   354
6.6    دستیابی به ظرفیت کانال با سیگنال‌های متعامد   367
6.7    تابع قابلیت اطمینان کانال   369
6.8    نرخ قطع کانال   371
6.9    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   380
مسائل   382

فصل 7         کدهای بلوکی خطی    400

7.1    تعاریف پایه   401
7.2    خصوصیات عمومی کدهای بلوکی خطی   411
7.3    برخی کدهای بلوکی خطی شناخته شده   420
7.4    کدبرداری بهینه نرم تصمیم برای کدهای بلوکی خطی   424
7.5    کدبرداری سخت تصمیم کدهای بلوکی خطی   428
7.6    مقایسه‌ی عملکرد کدبرداری سخت تصمیم با نرم تصمیم   436
7.7    کران‌های حداقل فاصله کدهای بلوکی خطی   440
7.8    کدهای بلوکی خطی تغییریافته   445
7.9    کدهای دوره‌ای   447
7.10    کدهای بوس ـ چودری ـ هوکنگام (BCH)   463
7.11    کدهای رید ـ سولمون   471
7.12    کدگذاری برای کانال‌های با خطای ترکشی   475
7.13    کدهای ترکیبی   477
7.14    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   482
مسائل   483

فصل 8         کدهای مبتنی بر ترلیس و گراف    491
8.1    ساختار کدهای کانولوشنال   491
8.2    کدبرداری کدهای کانولوشنال   510
8.3    خصوصیات فاصله‌ی کدهای کانولوشنال دودویی   516
8.4    کدهای کانولوشنال غربال شده   516
8.5    سایر الگوریتم‌های کدبرداری برای کدهای کانولوشنال   525
8.6    ملاحظات عملی در کاربرد کدهای کانولوشنال   532
8.7    کدهای غیردودویی دویی و کدهای رشته‌ای   537
8.8    کدبرداری حداکثر احتمال پسین برای کدهای کانولوشنال ـ الگوریتم BCJR   541
8.9    کدهای توربو و کدبرداری تکراری   548
8.10    گراف‌های عامل و الگوریتم جمع ـ ضرب   558
8.11    کدهای آزمون توازن کم‌چگال   568
8.12    کدگذاری برای کانال‌های با محدودیت پهنای باند ـ مدوله‌سازی کدشده‌ی ترلیس   571
8.13    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   589
مسائل   591

فصل 9       طراحی سیگنال برای کانال‌های با پهنای باندمحدود    597
9.1    توصیف کانال‌های با پهنای باند محدود   598
9.2    طراحی سیگنال برای کانال‌های با پهنای باند محدود   602
9.3    گیرنده‌ی بهینه برای کانال‌های با نویز تجمعی سفید گوسی و تداخل بین سمبل‌ها   623
9.4           همسان‌سازی خطی   640
9.5    همسان‌سازی با پس‌خور تصمیم   661
9.6    آشکارسازی‌های ML با پیچیدگی کاهش‌یافته   669
9.7    همسان‌سازی و کدبرداری تکراری ـ همسان‌سازی توربو   671
9.8    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   673
مسائل   675

فصل 10       همسان‌سازی وفقی    689
10.1    همسان‌ساز خطی وفقی   689
10.2    همسان‌ساز پس‌خور تصمیم وفقی   705
10.3    همسان‌سازی وفقی سیگنال‌های کدشده ترلیس   706
10.4    الگوریتم‌های کمترین مربعات بازگشتی (RLS) برای همسان‌سازی وفقی   710
10.5    همسان‌سازی خودبازیاب (کور)   721
10.6    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   731
مسائل   733

فصل 11       سیستم‌های چندحاملی و چندکانالی    737
11.1    مخابرات دیجیتال چند کاناله در کانال‌های AWGN   737
11.2    مخابرات چند حاملی   743
11.3    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   759
مسائل   761

فصل 12       سیگنال‌های طیف گسترده برای مخابرات دیجیتال    762
12.1    مدل سیستم مخابراتی دیجیتال طیف گسترده   763
12.2    سیگنال‌های طیف گسترده دنباله‌ی مستقیم   765
12.3    سیگنال‌های طیف گسترده پرش فرکانسی(FH)   802
12.4    سایر انواع سیگنال‌های طیف گسترده   814
12.5    همزمانی سیستم‌های طیف گسترده   815
12.6     نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   823
مسائل   824

فصل 13       کانال‌های محوشونده I : توصیف و سیگنال‌دهی    830
13.1    توصیف کانال‌های چندمسیره‌ی محوشونده   831
13.2    اثر مشخصات سیگنال بر انتخاب مدل کانال   844
13.3    کانال غیرفرکانس گزین با محوشدگی آهسته   846
13.4    روش‌های چندگانگی برای کانال‌های چندمسیره محوشونده   850
13.5    سیگنال‌دهی روی یک کانال فرکانس‌گزین با محوشدگی آهسته: وامدوله‌ساز پنجه‌ای (RAKE)   869
13.6    مدوله‌سازی چندحاملی (OFDM)   884
13.7    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   890
مسائل   892

فصل 14      کانال‌های محوشونده II: ظرفیت و کدگذاری    899

14.1    ظرفیت کانال‌های محوشونده   900
14.2    ظرفیت ارگودیک و ظرفیت انقطاع   905
14.3    کدگذاری برای کانال‌های محوشونده   918
14.4    عملکرد سیستم‌های کد شده در کانال‌های محوشونده   919
14.5    مدوله‌سازی ترلیس کدشده برای کانال‌های محوشونده   929
14.6    مدوله‌سازی کد شده با درهم‌نهی بیت   936
14.7    کدگذاری در فضای فرکانس   942
14.8    نرخ قطع برای کانال‌های محوشونده   957
14.9    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   960
مسائل   962

فصل 15      سیستم‌های چندآنتنه    966
15.1    مدل‌های کانال برای سیستم‌های چندآنتنه   966
15.2    ظرفیت کانال‌های MIMO   981
15.3    سیگنال‌های طیف گسترده و انتقال چند کدی   992
15.4    کدگذاری برای کانال‌های MIMO   1001
15.5    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   1021
مسائل   1022

فصل 16      مخابرات چندکاربره    1028

16.1    معرفی روش‌های دسترسی چندگانه   1028
16.2    ظرفیت روش‌های دسترسی چندگانه   1031
16.3    آشکارسازی چندکاربره در سیستم‌های CDMA   1036
16.4    سیستم‌های چندکاربره با چندین ورودی ـ چندین خروجی برای کانال‌های پخش   1053
16.5    روش‌های دسترسی تصادفی   1068
16.6    نکات راجع به کتاب‌ها و مراجع   1077
مسائل   1079

ضمیمه‌ها
ضمیمه‌ی الف    ماتریس‌ها   1085
ضمیمه‌ی ب    احتمال خطا برای سیگنال‌های دودویی چندکاناله   1090
ضمیمه‌ی ج    احتمال‌های خطا برای دریافت وفقی سیگنال‌های M ـ فازه   1096
ضمیمه‌ی د    عامل‌بندی ریشه‌ی دوم   1107
کتاب‌ها و مراجع   1109
فهرست الفبایی   1143