Studi tentang komunikasi digital adalah elemen penting dari tingkat sarjana dan pascasarjana dari program teknik listrik dan komputer saat ini. Buku ini cocok untuk kedua level. Tur Buku Bab pengantar adalah motivasional, dimulai dengan sejarah singkat komunikasi digital, dan dilanjutkan dengan bagian-bagian pada proses komunikasi, komunikasi digital, akses ganda dan teknik multiplexing, dan Internet. Empat tema mengatur sembilan bab tersisa dari buku ini. Matematika Komunikasi Digital Tema pertama buku ini memberikan paparan terperinci dari dasar-dasar matematika dari komunikasi digital, dengan matematika kontinyu yang ditujukan pada saluran komunikasi dan sinyal-sinyal yang mengganggu, dan matematika terpisah yang ditujukan untuk pemancar dan penerima: • Bab 2, Analisis Fourier Sinyal dan Sistem, meletakkan dasar-dasar untuk representasi sinyal dan sistem invarian waktu linier, serta teori modulasi analog. • Bab 3, Teori Probabilitas dan Bayesian Inference, menyajikan matematika yang mendasari untuk berurusan dengan ketidakpastian dan paradigma Bayesian untuk penalaran probabilistik. • Bab 4, Proses Stochastic, berfokus pada proses stasioner yang lemah atau luas, sifat statistiknya, dan perannya dalam merumuskan model untuk distribusi Poisson, Gaussian, Rayleigh, dan Rician. • Bab 5, Teori Informasi, menyajikan gagasan tentang entropi dan informasi timbal balik untuk variabel acak terpisah dan kontinu, yang mengarah ke teorema Shannon tentang pengkodean sumber, pengkodean saluran, dan kapasitas informasi, serta teori tingkat-distorsi. Dari Komunikasi Analog ke Digital Tema kedua buku ini, dibahas pada Bab 6, menjelaskan bagaimana bentuk gelombang analog ditransformasikan menjadi pulsa berkode. Ini mengatasi tantangan melakukan transformasi dengan ketahanan, pelestarian bandwidth, atau kompleksitas komputasi yang minimal. Teknik Pensinyalan Tiga bab membahas tema ketiga, masing-masing berfokus pada bentuk tertentu dari gangguan saluran: • Dalam Bab 7, Pemberian Sinyal tentang Saluran Aditif Gaussian White Gaussian (AWGN) Aditif, kerusakan adalah kehadiran gangguan saluran yang tidak dapat dihindari, yang dimodelkan sebagai putih Gaussian noise (AWGN). Model ini sangat cocok untuk diagram ruang sinyal, yang membawa wawasan ke dalam studi fase-shift keying (PSK), quadrature-amplitudo modulasi (QAM), dan frekuensi-shift keying (FSK) sebagai cara yang berbeda untuk mengakomodasi transmisi dan penerimaan data biner. • Dalam Bab 8, Signaling over Band-Limited Channels, pembatasan bandwidth mengasumsikan panggung tengah, dengan interferensi simbol (ISI) sebagai sumber gangguan saluran. • Bab 9, Signaling over Fading Channels, berfokus pada saluran fading dalam komunikasi nirkabel dan tantangan praktis yang mereka hadapi. Kerusakan saluran di sini dikaitkan dengan fenomena multipath, disebut demikian karena sinyal yang ditransmisikan mencapai penerima melalui multiplisitas jalur. Coding-control Coding Bab 10 membahas masalah praktis komunikasi yang andal. Untuk tujuan ini, berbagai teknik dari variasi feedforward diturunkan di dalamnya, untuk memenuhi teorema pengkodean Shannon yang terkenal. Dua keluarga kode koreksi kesalahan dipelajari dalam bab ini: • Kode warisan (klasik), yang mencakup kode blok linear, kode siklik, dan kode konvolusional. Meskipun berbeda dalam komposisi struktural mereka, mereka memandang matematika aljabar sebagai prosedur untuk mendekati batas Shannon. • Kode majemuk probabilistik, yang mencakup kode turbo dan kode cek kepadatan rendah (LDPC). Apa yang luar biasa tentang kedua kode ini adalah bahwa keduanya mendekati batas Shannon dengan kompleksitas komputasi yang dapat dilakukan dengan cara yang tidak layak sampai tahun 1993. Trik di balik kemampuan pemrosesan informasi yang kuat ini adalah adopsi kode acak, asal yang bisa ditelusuri ke kertas klasik 1948 Shannon.
The study of digital communications is an essential element of the undergraduate and postgraduate levels of present-day electrical and computer engineering programs. This book is appropriate for both levels. A Tour of the Book The introductory chapter is motivational, beginning with a brief history of digital communications, and continuing with sections on the communication process, digital communications, multiple-access and multiplexing techniques, and the Internet. Four themes organize the remaining nine chapters of the book. Mathematics of Digital Communications The first theme of the book provides a detailed exposé of the mathematical underpinnings of digital communications, with continuous mathematics aimed at the communication channel and interfering signals, and discrete mathematics aimed at the transmitter and receiver: • Chapter 2, Fourier Analysis of Signals and Systems, lays down the fundamentals for the representation of signals and linear time-invariant systems, as well as analog modulation theory. • Chapter 3, Probability Theory and Bayesian Inference, presents the underlying mathematics for dealing with uncertainty and the Bayesian paradigm for probabilistic reasoning. • Chapter 4, Stochastic Processes, focuses on weakly or wide-sense stationary processes, their statistical properties, and their roles in formulating models for Poisson, Gaussian, Rayleigh, and Rician distributions. • Chapter 5, Information Theory, presents the notions of entropy and mutual information for discrete as well continuous random variables, leading to Shannon’s celebrated theorems on source coding, channel coding, and information capacity, as well as rate-distortion theory. From Analog to Digital Communications The second theme of the book, covered in Chapter 6, describes how analog waveforms are transformed into coded pulses. It addresses the challenge of performing the transformation with robustness, bandwidth preservation, or minimal computational complexity. Signaling Techniques Three chapters address the third theme, each focusing on a specific form of channel impairment: • In Chapter 7, Signaling over Additive White Gaussian Noise (AWGN) Channels, the impairment is the unavoidable presence of channel noise, which is modeled as white Gaussian noise (AWGN). This model is well-suited for the signal- space diagram, which brings insight into the study of phase-shift keying (PSK), quadrature-amplitude modulation (QAM), and frequency-shift keying (FSK) as different ways of accommodating the transmission and reception of binary data. • In Chapter 8, Signaling over Band-Limited Channels, bandwidth limitation assumes center stage, with intersymbol interference (ISI) as the source of channel impairment. • Chapter 9, Signaling over Fading Channels, focuses on fading channels in wireless communications and the practical challenges they present. The channel impairment here is attributed to the multipath phenomenon, so called because the transmitted signal reaches the receiver via a multiplicity of paths. Error-control Coding Chapter 10 addresses the practical issue of reliable communications. To this end, various techniques of the feedforward variety are derived therein, so as to satisfy Shannon’s celebrated coding theorem. Two families of error-correcting codes are studied in the chapter: • Legacy (classic) codes, which embody linear block codes, cyclic codes, and convolutional codes. Although different in their structural compositions, they look to algebraic mathematics as the procedure for approaching the Shannon limit. • Probabilistic compound codes, which embody turbo codes and low-density parity- check (LDPC) codes. What is remarkable about these two codes is that they both approach the Shannon limit with doable computational complexity in a way that was not feasible until 1993. The trick behind this powerful information-processing capability is the adoption of random codes, the origin of which could be traced to Shannon’s 1948 classic paper.
