內容簡介
《高級無綫通信:4G認知與協作寬帶技術(第2版)》分三部分進行研究:第一部分給齣瞭4G移動係統的基礎知識, 分析瞭信道自適應技術、空時編碼和多載波技術;第二部分研究實際係統中的關鍵技術, 介紹瞭多用戶通信、UWB和陣列天綫技術;第三部分對4G移動通信係統進行全麵研究, 講述瞭4G網絡信道建模和測量、自適應4G及認知網絡和協作發送技術, 此外還給齣瞭具有相鄰小區乾擾的基於博弈論的模型 以及ad hoc網絡中的資源共享和協作處理。書中所涉及問題均屬無綫通信的前沿內容, 具有較高的理論研究和工程實際價值。
目錄
目 錄
第1章 概述
1.1 4G與本書編排
1.2 4G信號的一般結構
評注
參考文獻第2章 自適應編碼
2.1 自適應與可重配置分組碼
2.2 自適應和可重配置的捲積碼
2.3 交織級聯碼
2.4 自適應編碼的應用與展望
2.5 分布式信源編碼
附錄2.1 最大後驗檢測
參考文獻第3章 自適應與可重配置調製
3.1 編碼調製
3.2 衰落信道的自適應編碼調製
參考文獻第4章 空時編碼
4.1 分集增益
4.2 空時編碼
4.3 空時分組碼的正交設計方法
4.4 不完善信道估計
4.5 準正交空時分組碼
4.6 空時捲積碼
4.7 代數空時碼
4.8 差分空時調製
4.9 基於廣義正交設計的多發射天綫差分檢測
4.10 分層空時碼
4.11 級聯空時分組碼
4.12 MIMO信道的估計
4.13 頻率選擇性信道中空時編碼
4.14 MIMO係統的優化
4.15 有星座鏇轉的MIMO係統
4.16 對角代數空時分組碼
附錄4.1 QR分解
附錄4.2 空時碼的格型譯碼器
附錄4.3 MIMO信道容量
參考文獻第5章 多用戶通信
5.1 僞隨機序列
5.2 多用戶CDMA接收機
5.3 最小均方誤差(MMSE)綫性多用戶檢測
5.4 頻率選擇性衰落信道上單用戶LMMSE接收機
5.5 CDMA係統中基於信號子空間的信道估計
5.6 分層空時編碼的迭代接收機
5.7 附錄5.1綫性和矩陣代數
參考文獻第6章 信道估計與均衡
6.1 數字數據傳輸係統均衡
6.2 LMS均衡器
6.3 統計已知的時變信道的檢測
6.4 多徑衰落信道上LMS自適應MLSE均衡
6.5 自適應信道辨識和數據解調
6.6 Turbo均衡
6.7 基於卡爾曼濾波器的聯閤信道估計和衰落信道數據檢測
6.8 利用高階信號統計的均衡
參考文獻第7章 正交頻分復用——OFDM與多載波CDMA
7.1 OFDM中的定時和頻偏
7.2 OFDM係統的衰落信道估計
7.3 OFDM信號的64DAPSK和64QAM
7.4 OFDM信號的空時編碼
7.5 MIMO OFDM的分層空時編碼
7.6 空時編碼的TDMA/OFDM係統的重構效率
7.7 多載波CDMA係統
7.8 多載波DS�睠DMA廣播係統
7.9 逐幀自適應速率編碼的多載波DS�睠DMA係統
7.10 多載波CDMA係統中的互調乾擾抑製
7.11 多載波CDMA係統中串行乾擾消除
7.12 多載波CDMA的MMSE檢測
7.13 空時編碼的多載波CDMA係統最佳多用戶接收機近似
7.14 在時變多徑衰落信道上OFDM係統的並行乾擾消除
7.15 時變多徑衰落信道中的迫零OFDM均衡器
7.16 采用多接收天綫技術的OFDM係統信道估計
7.17 基於OFDM的MIMO係統的Turbo迭代處理
7.18 OFDM信號的降低PAPR技術
參考文獻第8章 UWB無綫電
8.1 高斯信道中UWB多址接入
8.2 UWB信道
8.3 M進製調製UWB係統
8.4 M進製PPM的UWB多址係統
8.5 編碼UWB方案
8.6 UWB無綫中的多用戶檢測
8.7 UWB的空時處理
8.8 UWB無綫電的波束成形
參考文獻第9章 MIMO信道綫性預編碼
9.1 MIMO信道空時預編碼器和均衡器
9.2 基於凸優化理論的綫性預編碼
9.3 基於凸優化理論的波束成形
參考文獻第10章 認知無綫電
10.1 能量有效的認知無綫電
10.2 綫性多用戶檢測中認知無綫電體係結構
10.3 可重配置ASIC結構
評注
參考文獻第11章 無綫網絡中協作分集
11.1 係統模型
11.2 協作分集協議
11.3 分布式空時編碼
11.4 基於協作分集的分布式空時編碼的推廣
附錄11.1 近似積纍分布函數的逼近
附錄11.2 放大轉發互信息
附錄11.3 達到傳輸分集限的輸入分布
評注
參考文獻第12章 認知UWB通信
12.1 引言
12.2 信號和乾擾模型
12.3 接收機結構和性能
12.4 性能舉例
參考文獻第13章 無綫網絡中的定位
13.1 蜂窩網絡中移動颱的定位
13.2 無綫傳感網絡中的相對定位技術
13.3 圓周和雙麯定位的平均性能
參考文獻第14章 4G中的信道模型與測量
14.1 宏小區環境(1.8 GHz)
14.2 城市宏蜂窩/微蜂窩小區中空間無綫電信道(2.154 GHz)
14.3 微蜂窩小區和微微小區環境下的MIMO信道(1.71/2.05 GHz)
14.4 室外移動信道(5.3 GHz)
14.5 微小區信道(8.45 GHz)
14.6 無綫MIMO局域網環境(5.2 GHz)
14.7 室內WLAN信道(17 GHz)
14.8 室內無綫局域網信道(60 GHz)
14.9 UWB信道模型
參考文獻第15章 自適應4G網絡
15.1 自適應MAC層
15.2 最小能耗對等移動無綫網絡
15.3 無綫網絡中最小阻尼路由
15.4 保證TCP層QoS的無綫網絡功率最佳路由
評注
參考文獻第16章 認知網絡和博弈論
16.1 認知功率控製
16.2 保證QoS的功率控製博弈
16.3 功率控製博弈和多用戶檢測
16.4 MIMO係統中的功率控製博弈
16.5 ad hoc網絡中基於MAC的博弈論
16.6 ad hoc網絡中基於包轉發策略的針鋒相對(TFT)博弈理論
16.7 基於能量限製的節點協作模型的TFT博弈論
16.8 基於動態貝葉斯博弈的包轉發模型
16.9 無綫傳感網絡中路由的博弈論模型
16.10 認知網絡中的利益驅動路由
16.11 具有感知社會的認知網絡中靈活頻譜共享的博弈論模型
16.12 時隙ALOHA協議的博弈論模型
16.13 競爭無綫網絡中接納的博弈論模型
16.14 接入點定價的動態博弈模型
評注
參考文獻
前言/序言
《現代通信係統原理與實踐》 第一版 作者:[待定] 齣版社:[待定] 概述 《現代通信係統原理與實踐》旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代通信係統知識體係。本書聚焦於通信係統的核心原理,並結閤實際應用,詳細闡述瞭各類通信技術的發展脈絡、關鍵技術要素、係統架構以及麵臨的挑戰與未來趨勢。本書的目標是幫助讀者建立紮實的理論基礎,同時培養解決實際通信工程問題的能力。 內容梗概 本書內容按照通信係統的不同層麵和關鍵技術模塊進行組織,從基礎理論到高級應用,層層遞進。 第一部分:通信係統基礎 第一章:通信係統概述 1.1 通信係統的定義與分類: 介紹通信係統的基本概念,包括信息源、信道、調製解調、接收端等關鍵組成部分。探討通信係統的不同分類方式,如模擬與數字通信、有綫與無綫通信、單播與組播等。 1.2 通信係統的基本組成: 詳細解析發送端、接收端、傳輸媒質、信道編碼、調製、解調等基本模塊的功能與作用。 1.3 信息論基礎: 引入香農信息論的核心概念,包括信息量、熵、信道容量等,為理解信息傳輸的極限提供理論支撐。 1.4 信號與係統: 迴顧傅裏葉變換、拉普拉斯變換等信號處理的基本工具,以及綫性時不變係統(LTI)的分析方法,強調其在通信係統分析中的重要性。 1.5 噪聲與乾擾: 深入分析通信係統中常見的噪聲類型(如熱噪聲、散粒噪聲)和乾擾,探討其對通信質量的影響,並初步介紹抗噪聲技術。 第二章:模擬通信係統 2.1 模擬信號的調製: 詳細介紹調幅(AM)、調頻(FM)、調相(PM)等模擬調製技術,分析其原理、優缺點及在通信係統中的應用。 2.2 模擬信號的解調: 闡述各種模擬解調方法的實現原理,如包絡檢波、相乾解調等。 2.3 模擬通信係統的性能分析: 從信噪比、帶寬等角度評估模擬通信係統的性能,並分析其局限性。 第三章:數字通信係統 3.1 數字信號的錶示與采樣: 介紹奈奎斯特定理,以及脈衝編碼調製(PCM)等將模擬信號轉化為數字信號的過程。 3.2 基帶傳輸: 闡述數字信號在基帶傳輸中的關鍵技術,如碼型(單極性、雙極性、曼徹斯特碼等)、基帶成形濾波器的作用,以及碼間串擾(ISI)問題及其對策。 3.3 帶通傳輸: 介紹數字信號如何進行帶通調製,包括幅度鍵控(ASK)、頻率鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)和正交幅度調製(QAM)等。 3.4 數字信號的接收: 講解匹配濾波器、最佳接收機原理,以及比特同步和符號定時同步的重要性。 3.5 數字通信係統的性能分析: 從誤碼率(BER)的角度分析數字通信係統的性能,並與模擬通信係統進行對比。 第二部分:高級通信技術 第四章:信源編碼 4.1 信源編碼的目標與基本原理: 介紹信源編碼是為瞭壓縮數據量,提高傳輸效率。 4.2 統計編碼: 詳細講解霍夫曼編碼(Huffman Coding)和算術編碼(Arithmetic Coding)等無損壓縮算法,分析其編碼效率。 4.3 預測編碼: 介紹差分脈衝編碼調製(DPCM)等有損壓縮技術,以及它們在語音和圖像編碼中的應用。 4.4 變換編碼: 闡述離散餘弦變換(DCT)等變換編碼技術,如JPEG圖像壓縮和MPEG視頻壓縮中的應用。 第五章:信道編碼 5.1 信道編碼的作用與分類: 介紹信道編碼是為瞭提高通信係統的抗乾擾能力,增加冗餘信息。分類包括糾錯碼和檢錯碼。 5.2 綫性分組碼: 深入分析海明碼(Hamming Code)、循環冗餘校驗碼(CRC)等綫性分組碼的編碼與譯碼原理,及其在差錯檢測與糾正中的作用。 5.3 捲積碼: 講解捲積碼的生成過程、狀態圖、樹形圖和格形圖,以及維特比譯碼算法(Viterbi Algorithm)等高效譯碼方法。 5.4 現代糾錯碼: 介紹Reed-Solomon碼、BCH碼等性能更優越的糾錯碼,及其在CD/DVD、衛星通信等領域的應用。 5.5 Turbo碼與LDPC碼: 探討新一代糾錯碼的技術,如Turbo碼和低密度奇偶校驗碼(LDPC碼),分析其接近香農極限的性能。 第六章:數字調製與解調技術 6.1 M進製相移鍵控(M-PSK): 詳細介紹M-PSK的原理,如BPSK、QPSK、8-PSK等,以及其功率譜特性。 6.2 M進製幅度鍵控(M-ASK): 分析M-ASK的原理與性能,以及其與M-PSK的比較。 6.3 M進製正交幅度調製(M-QAM): 深入講解M-QAM的原理,包括星座圖設計、功率效率與頻譜效率的權衡,以及其在現代通信中的廣泛應用。 6.4 頻移鍵控(FSK): 介紹FSK的原理,以及其在高可靠性通信中的應用。 6.5 調製解調器的設計與實現: 探討實際調製解調器的設計考慮,包括硬件實現、軟件定義無綫電(SDR)等。 第七章:多址技術 7.1 多址技術概述: 介紹多址技術是為瞭允許多個用戶共享通信資源。 7.2 頻分多址(FDMA): 講解FDMA的原理,用戶占用不同頻段,以及其優缺點。 7.3 時分多址(TDMA): 闡述TDMA的原理,用戶輪流占用同一頻段的時隙,以及其在移動通信中的應用。 7.4 碼分多址(CDMA): 詳細分析CDMA的原理,用戶使用不同擴頻碼,能夠在同一頻段同時傳輸,探討其抗乾擾能力和保密性。 7.5 正交頻分復用(OFDM): 深入介紹OFDM的原理,將高速數據流分解為多個低速子載波傳輸,有效解決多徑衰落和 ISI,是4G、5G等技術的基礎。 7.6 空分多址(SDMA)與混閤多址技術: 探討利用天綫陣列實現空間隔離的SDMA,以及各種多址技術的融閤應用。 第三部分:通信係統設計與應用 第八章:無綫通信係統 8.1 無綫信道的特性: 深入分析無綫信道的衰落(如瑞利衰落、萊斯衰落)、多徑效應、多普勒效應等,以及其對無綫信號傳輸的影響。 8.2 蜂窩移動通信係統: 介紹蜂窩網絡的基本原理,包括小區劃分、頻率復用、切換等,並迴顧第一代(1G)到第三代(3G)移動通信技術的演進。 8.3 智能天綫技術: 探討波束賦形(Beamforming)、分集接收(Diversity)、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)等智能天綫技術,以及它們如何提高無綫通信的性能。 8.4 無綫局域網(WLAN): 介紹Wi-Fi等無綫局域網的技術標準(如802.11係列),及其在傢庭和辦公環境中的應用。 8.5 其他無綫通信技術: 簡要介紹藍牙、Zigbee等短距離無綫通信技術。 第九章:現代通信網絡架構 9.1 網絡協議棧: 介紹OSI七層模型和TCP/IP四層模型,深入分析各層協議的功能與作用,如IP、TCP、UDP、HTTP等。 9.2 交換技術: 闡述電路交換、報文交換和分組交換的原理與區彆,以及它們在不同網絡中的應用。 9.3 路由技術: 介紹靜態路由和動態路由協議(如RIP、OSPF、BGP)的工作原理,以及路由器在網絡中的作用。 9.4 接入網技術: 介紹DSL、光縴到戶(FTTH)、同軸電纜網絡等寬帶接入技術。 9.5 核心網技術: 講解IP核心網、分組交換核心網(PS Core)等構建大型通信網絡的關鍵技術。 第十章:通信係統的性能評估與優化 10.1 關鍵性能指標: 詳細闡述吞吐量、延遲、抖動、可靠性、可用性等通信係統性能指標的定義與測量方法。 10.2 鏈路預算分析: 介紹如何進行鏈路預算,預測信號在傳輸路徑上的損耗,確保通信鏈路的可靠性。 10.3 擁塞控製與流量工程: 探討網絡擁塞産生的原因,以及TCP的擁塞控製機製、流量整形與控製技術。 10.4 資源管理與調度: 分析在有限的通信資源下,如何進行有效的資源分配與調度,以最大化係統性能。 10.5 係統仿真與測試: 介紹使用仿真軟件(如MATLAB/Simulink)和實際測試設備進行通信係統性能驗證的方法。 第十一章:通信係統中的安全 11.1 通信安全威脅: 分析竊聽、篡騙、拒絕服務攻擊等常見的通信安全威脅。 11.2 加密技術: 介紹對稱加密(如AES)和非對稱加密(如RSA)的原理,以及公鑰基礎設施(PKI)的應用。 11.3 身份認證與訪問控製: 探討用戶身份驗證機製(如密碼、數字證書)和訪問控製策略。 11.4 防火牆與入侵檢測: 介紹防火牆的原理和工作模式,以及入侵檢測係統的作用。 11.5 安全協議: 講解TLS/SSL、IPsec等用於保護網絡通信安全的協議。 第十二章:未來通信技術展望 12.1 5G及其後續技術: 探討5G移動通信技術的關鍵特性,如高速率、低時延、大連接,以及未來6G等技術的發展方嚮。 12.2 物聯網(IoT)通信: 分析物聯網通信的特點與挑戰,以及低功耗廣域網(LPWAN)技術。 12.3 衛星通信: 介紹低地球軌道(LEO)衛星星座等新型衛星通信係統。 12.4 量子通信: 探討量子通信的潛在應用,如量子密鑰分發(QKD)。 12.5 人工智能在通信中的應用: 展望AI在網絡優化、故障診斷、智能調度等方麵的應用前景。 本書特點 理論與實踐結閤: 每一章節都力求在闡述基本原理的同時,引入相關的實際應用案例和工程考量。 循序漸進的結構: 內容從基礎概念逐步深入到高級技術,適閤不同層次的讀者。 全麵的技術覆蓋: 涵蓋瞭現代通信係統中的絕大多數關鍵技術模塊。 清晰的數學推導: 在必要的地方進行嚴謹的數學推導,幫助讀者理解技術背後的原理。 豐富的圖錶與示例: 大量使用圖示、錶格和具體示例,增強內容的可理解性。 前沿技術展望: 關注通信領域的前沿發展,為讀者指明未來的學習方嚮。 目標讀者 本書適閤於通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業的本科生、研究生,以及在通信行業工作的工程師、技術研究人員和産品開發者。對於希望係統學習通信係統知識的初學者,或者需要深入瞭解特定通信技術的專業人士,本書都將是極佳的學習資源。 結語 《現代通信係統原理與實踐》緻力於為讀者構建一座連接理論與實踐的橋梁,幫助他們在日新月異的通信技術領域打下堅實的基礎,迎接未來的挑戰。