Ασύρματες επικοινωνίες

Ο ευπρόσιτος οδηγός της σύγχρονης ασύρματης επικοινωνίας για προπτυχιακούς φοιτητές, απόφοιτους και επαγγελματίες

Η ασύρματη επικοινωνία είναι ένας κρίσιμος κλάδος της ηλεκτρολογικής μηχανικής και της επιστήμης των υπολογιστών, ωστόσο η θεωρητική πλευρά της παραμένει δυσπρόσιτη στους φοιτητές που δεν ειδικεύονται σ' αυτό το θέμα. Το συγκεκριμένο βιβλίο επιχειρεί να φέρει τους αλγόριθμους ψηφιακής επικοινωνίας και λήψης κοντά σε προπτυχιακούς φοιτητές, απόφοιτους και επαγγελματίες. Η ανάπτυξη του βιβλίου βασίζεται στην επεξεργασία σήματος και δεν προϋποθέτει προηγούμενες γνώσεις στην αναλογική ή την ψηφιακή επικοινωνία.

Η Εισαγωγή στην Ασύρματη Ψηφιακή Επικοινωνία προσδιορίζει τις αρχές της επικοινωνίας, από την οπτική της επεξεργασίας του ψηφιακού σήματος, και συμπεριλαμβάνει βασικές μαθηματικές αρχές, αλγόριθμους επεξεργασίας σήματος για τη μετάδοση και τη λήψη, υποδείγματα καναλιών και γενικεύσεις για πολλαπλές κεραίες. Η λιτή προσέγγιση που ακολουθεί ο Robert Heath επικεντρώνεται σε τυπικές λύσεις κοινών προβλημάτων στην ασύρματη μηχανική.

Ο Heath παρουσιάζει τις αρχές της ψηφιακής επικοινωνίας μέσα από την επεξεργασία σήματος, εστιάζοντας την προσέγγισή του στη διαμόρφωση του πλάτους παλμού, την οποία εφαρμόζουν τα περισσότερα ασύρματα συστήματα της αγοράς. Περιγράφει συγκεκριμένους αλγόριθμους λήψης για την υλοποίηση ζεύξεων ασύρματης επικοινωνίας, οι οποίοι πραγματεύονται το συγχρονισμό, την εκτίμηση της μετατόπισης της φέρουσας συχνότητας, την εκτίμηση καναλιού και την εξισορρόπηση. Ενώ οι περισσότερες έννοιες παρουσιάζονται για συστήματα με μεμονωμένες κεραίες μετάδοσης και λήψης, ο Heath ολοκληρώνει το βιβλίο επεκτείνοντας αυτές τις έννοιες σε σύγχρονα συστήματα MIMO.

Προάγοντας τον εκπαιδευτικό ρόλο του, το βιβλίο περιλαμβάνει σε κάθε κεφάλαιο προεπισκόπηση, περίληψη, παραδείγματα και πολλά προβλήματα που θα βοηθήσουν τους αναγνώστες να ελέγξουν τις γνώσεις τους.

1. Βασικές αρχές ασύρματης επικοινωνίας: εφαρμογές, ιστορικό και ο κεντρικός ρόλος της επεξεργασίας σήματος
2. Απαραίτητες γνώσεις για την ψηφιακή επικοινωνία: στοιχεία, κανάλια, παραμόρφωση, κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση, κρυπτογράφηση και διαμόρφωση/αποδιαμόρφωση
3. Επεξεργασία σήματος: γραμμικά χρονικά αναλλοίωτα συστήματα, επεξεργασία πιθανότητας/τυχαία επεξεργασία, μετασχηματισμού Φουριέ, παραγωγή αναπαράστασης μιγαδικού σήματος ζώνης βάσης και ισοδύναμη επεξεργασία σήματος καναλιών και πολλαπλού ρυθμού
4. Τεχνικές εκτίμησης ελαχίστων τετραγώνων που βασίζονται στη γραμμική άλγεβρα, όπως διδάσκεται τυπικά σε προπτυχιακούς φοιτητές ηλεκτρολόγους μηχανικούς
5. Διαμόρφωση πλάτους παλμού: αντιστοίχιση συμβόλων, αστερισμοί, εύρος ζώνης σήματος και θόρυβος
6. Συγχρονισμός, συμπεριλαμβανομένης μετατόπισης συμβόλων, πλαισίου και φέρουσας συχνότητας
7. Εκτίμηση και εξισορρόπηση καναλιού συχνοτήτων
8. Τεχνικές MIMO με πολλαπλές κεραίες μετάδοσης ή και λήψης, συμπεριλαμβανομένων των SIMO, MISO και MIMO-OFDM

Ο Robert W. Heath, Jr. είναι καθηγητής στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Όστιν, κάτοχος της διακεκριμένης έδρας Cullen Trust. Είναι εκλεγμένο μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου, πρώην διακεκριμένος λέκτορας της Κοινότητας Επεξεργασίας Σήματος του ΙΕΕΕ και ερευνητής για το ISI. Έχει λάβει μέρος στη συγγραφή πολλών βραβευμένων εργασιών και σε πολλές εφευρέσεις, καθώς είναι κάτοχος 54 ευρεσιτεχνιών στις ΗΠΑ. Ο Δρ. Heath είναι πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της MIMO Wireless Inc., συμμετείχε στην ομάδα συγγραφέων του βιβλίου Millimeter Wave Wireless Communications (Prentice Hall, 2015) και είναι ο συγγραφέας του έργου Digital Wireless Communication: Physical Layer Exploitation (NTS Press, 2012). Εργάζεται ως μηχανικός στην πολιτεία του Τέξας και διαθέτει τίτλους προπτυχιακών και μεταπτυχιακών σπουδών από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια και διδακτορικό δίπλωμα από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ, όλους ως ηλεκτρολόγος μηχανικός.