空间多维协同传输理论与关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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白琳，梁仙灵，肖振宇，金荣洪，于全 著

图书标签:

• 空间多维协同传输
• 协同传输
• 多维传输
• 无线通信
• 信息论
• 信号处理
• 通信理论
• 无线网络
• MIMO
• 空间复用

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115383587

版次：1

商品编码：11691212

包装：精装

丛书名： 学术中国●院士系列 未来网络创新技术研究系列

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：348

正文语种：中文

编辑推荐

1.理论基础和创新技术成果的综合体；
2.科研工作的理想参考书；
3.新科研项目的技术成果；
4.本书作者所在的团队多年来一直致力于宽带无线通信方面的相关研究，已承担过多项重点科研项目，具有从理论到工程实践的相关基础。
5.本书从空间多维信号传输以及多天线系统的原理出发，分别介绍了在地基、空基以及天基协同传输系统中如何大程度利用空间维度资源提升系统性能以及频谱效率。

内容简介

　　《空间多维协同传输理论与关键技术》从空间多维信号传输以及多天线系统的原理出发，分别介绍了在地基、空基以及天基协同传输系统中如何最大程度利用空间维度资源提升系统性能以及频谱效率。本书主要内容包括自适应天线系统、MIMO多天线系统中的空间多维信号发送、接收，多天线设计以及迭代信号处理等基础理论与关键技术。基于以上理论与技术，本书还从实际应用角度出发，分别介绍了空间多维协同传输在地基、空基以及天基通信系统中的特点及应用。
　　《空间多维协同传输理论与关键技术》内容丰富、结构清晰，是一本理论与实践并重的技术书籍，可作为移动互联网络通信相关专业研究生的教材，亦适合于从事相关领域研究的科研工作者阅读与参考。

作者简介

　　白琳，1982年生，男，博士，北京航空航天大学电子信息工程学院副教授。以第一作者著有英文专著一部:《Low Complexity MIMO Detection》，由美国Springer出版社于2012年出版，2012年销售145本；第一作者中文专著一部《空间信号组合理论与关键技术》，由人民邮电出版社于2013年出版。

内页插图

目录

第1 章 绪论 11
1．1 地基线通信系统概述 12
1．1．1 第一代移动通信系统 12
1．1．2 第二代移动通信 12
1．1．3 第三代移动通信系统 12
1．1．4 第四代移动通信系统 13
1．1．5 第五代移动通信系统 14
1．2 空基协同传输系统概述 15
1．3 天基协同传输系统概述 19
1．3．1 天基协同传输系统现状及发展趋势 19
1．3．2 天基协同传输系统的基本原理 21
1．4 小结 22
参考文献 22
第2章 多天线信号与系统概述 25
2．1空间信号组合与检测基础 25
2．1．1 空间信号组合 25
2．1．2 接收信号检测 31
2．2 阵列天线方向图综合技术 38
2．2．1 阵列天线排列方式 39
2．2．2 阵列天线自由度 43
2．2．3 阵列天线方向图综合 44
2．3 MIMO系统 46
2．3．1 分集技术 46
2．3．2 SIMO系统 47
2．3．3 MISO系统 50
2．3．4 MIMO系统 52
2．4 MIMO 传统检测技术 56
2．4．1 系统模型 56
2．4．2 未编码MIMO信号检测 57
2．4．3 仿真结果 62
2．5 本章小结 62
参考文献 63
Equation第3章 自适应天线阵列理论与技术 63
3．1 自适应天线阵列基本原理 63
3．2 最佳滤波准则 65
3．2．1 最小均方误差准则 66
3．2．2 最大信干噪比准则 67
3．2．3 最大似然准则 68
3．2．4 最小方差准则 69
3．3 自适应波束形成算法 70
3．3．1 最小均方算法 71
3．3．2 采用矩阵求逆法 75
3．3．3 递归最小二乘法 76
3．3．4 共轭梯度算法 78
3．3．5 恒模算法 79
3．4 波达方向估计 81
3．4．1 传统谱估计方法 81
3．4．2 最大熵谱估计 82
3．4．3 MUSIC算法 82
3．4．4 ESPRIT算法 85
3．4．5 最大似然算法 87
3．4．6 子空间拟合类算法 88
3．5 自适应天线阵列校正 90
3．5．1 线馈入参考信号法 91
3．5．2 注入信号法 94
3．5．3 盲信号校正法 95
3．6自适应天线系统硬件构架 97
3．6．1 射频前端模块 98
3．6．2 数据信号处理模块 99
3．6．3 并行数字波束形成 99
3．7 本章小结 100
参考文献 100
Equation第3章 自适应天线阵列理论与技术 102
3．1 自适应天线阵列基本原理 102
3．2 最佳滤波准则 104
3．2．1 最小均方误差准则 105
3．2．2 最大信干噪比准则 106
3．2．3 最大似然准则 107
3．2．4 最小方差准则 108
3．3 自适应波束形成算法 109
3．3．1 最小均方算法 110
3．3．2 采用矩阵求逆法 114
3．3．3 递归最小二乘法 115
3．3．4 共轭梯度算法 117
3．3．5 恒模算法 118
3．4 波达方向估计 120
3．4．1 传统谱估计方法 120
3．4．2 最大熵谱估计 121
3．4．3 MUSIC算法 121
3．4．4 ESPRIT算法 124
3．4．5 最大似然算法 126
3．4．6 子空间拟合类算法 127
3．5 自适应天线阵列校正 129
3．5．1 线馈入参考信号法 130
3．5．2 注入信号法 133
3．5．3 盲信号校正法 134
3．6 自适应天线系统硬件构架 136
3．6．1 射频前端模块 137
3．6．2 数据信号处理模块 138
3．6．3 并行数字波束形成 138
3．7 本章小结 139
参考文献 139
4．1 MIMO信道 141
4．2 MIMO信道容量 143
4．2．1 确定性信道的容量 144
4．2．2 随机MIMO信道的容量 148
4．2．3 平均功率分配的MIMO信道容量比较 149
4．3 MIMO空时编码技术 152
4．3．1 空时编码及编码准则 152
4．3．2 空时格形码 154
4．3．3 空时分组码 156
4．3．4 分层空时码 159
4．3．5 其它的空时编码 161
4．4 MIMO波束形成技术 161
4．4．1 单用户波束成形技术 162
4．4．2 多用户波束成形 164
4．5 MIMO多天线技术 170
4．5．1 多天线单元的互耦 170
4．5．2 空域相关系数 172
4．5．3 空域相关性与MIMO信道 174
4．5．4 MIMO多天线去耦 176
4．5．5 MIMO多天线选择 181
4．6 大规模MIMO技术 183
4．6．1 大规模MIMO系统应用前景 183
4．6．2 大尺寸下信道的硬化 184
4．6．3 大规模MIMO面临的技术挑战 187
4．7 本章小结 189
第6章 地基协同传输系统 194
6．1 地基传输系统概述 194
6．1．1 地基线通信系统发展历程 194
6．1．2 地基线通信系统特点 197
6．2地基线通信系统多维联合资源管理 198
6．2．1 基于双层认知环路的线资源管理模型 198
6．2．2 智能线资源管理模型 203
6．2．3 面向服务的线资源管理实现架构 206
6．2．4 MIMO-OFDM系统线资源调度 207
6．3 多用户协作传输方法 208
6．3．1 正交波束成形技术 208
6．3．2 多用户中继系统的波束成形技术 212
6．3．3 多用户选择策略 214
6．4多小区协同传输与抗干扰方法 225
6．4．1 多小区协同传输 225
6．4．2 多小区干扰系统几何建模 227
6．4．3 多小区系统抗干扰技术 228
6．4．4 多小区系统协同干扰抑制 230
6．5 大规模MIMO系统 233
6．5．1大规模MIMO基本概念回顾 234
6．5．2 单用户大规模MIMO 235
6．5．3 多用户大规模MIMO 237
6．5．4 多小区大规模MIMO 242
6．6本章小节 243
参考文献 244
Equation第七章 空基协同传输系统 247
7．1空基传输技术概述 247
7．2基于阵列的空基传输系统 252
7．3 空基波束赋形技术 262
7．4 高空平台小区规划 270
7．5 高空平台传输机制 276
7．6本章小结 283
参考文献 284
Equation 第8章天基协同传输系统 287
8．1 天基传输技术概述 288
8．2 星群协同多波束传输技术 289
8．3 星群协同MIMO系统建模 290
8．3．1 单天线星群 290
8．3．2 阵列天线星群 292
8．4 星群协同MIMO系统容量 294
8．4．1 容量推导 294
8．4．2 单天线星群容量 295
8．4．3 阵列天线星群容量 299
8．5 星群协同MIMO系统容量影响因素分析 306
8．5．1 单天线星群 306
8．5．2 阵列天线星群 312
8．6 小结 319
参考文献 320
通用符号表 321

前言/序言

《空间多维协同传输理论与关键技术》图书简介 一、概述 《空间多维协同传输理论与关键技术》一书，深入探讨了在复杂多维空间环境下，实现高效、可靠、灵活的数据传输所面临的挑战，并系统性地梳理了当前及未来亟需突破的关键技术理论。本书的研究对象涵盖了从近地空间到深空、从二维平面到三维乃至更高维度空间的各类通信场景，旨在为空间通信领域的研究人员、工程师及相关从业者提供一套全面而深入的理论框架与技术指南。 本书的研究起点在于认识到传统单维或二维传输模式在应对愈发庞大、复杂且动态变化的空间环境时的局限性。随着人类活动范围的不断拓展，卫星星座的日益密集，深空探测任务的持续推进，以及新兴的空天一体化通信网络的构建，对信息传输的效率、鲁棒性、安全性以及实时性提出了前所未有的要求。传统的通信技术往往难以充分利用空间资源的丰富性，并且在面对多径干扰、信号衰减、时延变化、信道不确定性等问题时，其性能会显著下降。 因此，《空间多维协同传输理论与关键技术》一书应运而生，它不仅仅是对现有技术的简单罗列，更是对空间信息传输本质的深刻洞察，以及对未来发展方向的前瞻性规划。本书的研究核心在于“多维”和“协同”。“多维”体现在对空间维度（如高度、地理位置、轨道）、频率维度、时间维度、角度维度、甚至信息本身所蕴含的维度（如传感器数据、图像、视频等）的综合考量和利用；“协同”则强调不同维度、不同节点、不同技术之间的有效配合与信息共享，以实现整体传输性能的优化，而非单点突破。 二、核心研究内容与理论基础 本书的研究体系构建在多个学科交叉融合的基础上，涵盖了信息论、通信理论、信号处理、控制理论、优化理论、网络科学、人工智能等多个领域的前沿成果，并着重于将这些理论应用于具体的空间传输场景。 1. 多维空间信道建模与分析： 三维及高维空间几何建模： 详细阐述了如何根据不同空间场景（如低轨卫星星座、同步轨道卫星、行星际探测器、无人机集群等）的几何特性，建立精确的三维及更高维度的传播信道模型。这包括对信号传播路径、反射、散射、衍射等现象的数学描述，以及考虑了地球大气层、电离层、行星大气等介质对信号传播的影响。 动态信道特性分析： 深入研究了由于卫星运动、地球自转、探测器姿态变化等因素引起的信道参数（如路径损耗、多普勒频移、相干时间、衰落深度等）的动态变化特性。本书将提供先进的统计模型来描述这些动态变化，并分析其对传输性能的影响。 多径与干扰分析： 针对多维空间中常见的反射、散射等引起的复杂多径效应，以及来自其他通信系统、地球辐射源、空间环境噪声的干扰，本书提出了有效的分析方法和量化指标，为后续的抗干扰和抗衰落技术奠定基础。 2. 多维信息编码与调制技术： 面向多维空间的信源编码： 探讨了如何根据多维信息（如多视角图像、多传感器数据融合）的特性，设计高效的信源编码方案，以最大限度地压缩冗余，降低传输比特率。 先进的信道编码理论： 深入研究了适用于低信噪比、时变信道环境的先进纠错码，如低密度奇偶校验码（LDPC）、极化码（Polar Code）、Turbo码等在空间通信场景下的性能优化与应用。特别地，本书还将探讨如何设计能够适应多维空间信道特性的新型编码方案，例如与信道特性相关的自适应编码。 多维信号调制与解调： 研究了如何利用频率、时间、空间、角度等多个维度来承载信息，例如超宽带（UWB）通信、多载波通信（OFDM）、空间调制（SM）等技术在空间环境下的适应性与性能提升。本书将详细介绍多维联合调制与解调策略，以及如何处理不同维度之间的耦合效应。 3. 多维协同传输网络与协议设计： 空天一体化多维网络架构： 提出并分析了支持多维协同传输的空天一体化网络架构，包括地面站、低轨卫星、中高轨卫星、深空探测器、无人机等节点之间的互联互通策略。 多维路由与资源分配： 针对动态变化的多维网络拓扑，设计了智能化的路由算法，能够动态选择最优传输路径，并有效地进行频谱、功率、时隙等传输资源的分配，以实现网络整体性能的最大化。 协同传输协议栈： 探讨了如何在OSI或TCP/IP参考模型的基础上，设计适用于多维协同传输的协议栈。这包括对链路层、网络层、传输层等协议的优化，以支持多模态数据传输、QoS保障、以及网络节点的协同工作。 分布式与集中式协同控制： 研究了分布式与集中式两种协同控制模式的优劣，并提出了适用于不同场景的混合控制策略，例如利用边缘计算节点进行局部优化，或通过地面控制中心进行全局调度。 4. 关键技术支撑与前沿探索： 智能信号处理与机器学习： 重点阐述了如何利用机器学习和深度学习技术，实现信道状态预测、干扰抑制、信号恢复、自适应调制与编码、以及网络资源智能优化等功能。本书将介绍具体的算法模型和训练方法，以及它们在实际空间传输场景中的应用案例。 空间激光通信与微波通信的协同： 探讨了高带宽、高指向性的激光通信与全天候、广覆盖的微波通信如何实现优势互补，构成协同传输网络，提高整体的传输能力和鲁棒性。 量子通信在空间传输中的潜力： 展望了量子通信技术在空间安全通信、量子密钥分发等方面的应用前景，并讨论了将其融入现有通信体系所面临的挑战与研究方向。 先进天线技术与波束赋形： 研究了相控阵天线、智能反射面（RIS）等先进天线技术如何实现对信号波束的精确控制，从而在多维空间中实现定向传输、干扰抑制和容量提升。 三、本书的特色与价值 《空间多维协同传输理论与关键技术》一书具有以下鲜明的特色和重要的价值： 系统性与全面性： 本书并非孤立地介绍某一项技术，而是从理论基础、模型建立、关键技术、网络设计到前沿探索，构建了一个完整的学术体系，为读者提供一个全景式的认知。 理论深度与工程实践的结合： 既有严谨的数学推导和理论分析，也结合了大量实际工程问题和应用场景，使得研究成果更具指导意义。 前瞻性与创新性： 紧跟空间通信领域的发展趋势，积极探索新兴技术在多维协同传输中的应用，为未来的技术创新指明方向。 多学科交叉融合： 强调了信息论、通信、信号处理、控制、AI等学科的融合，为解决复杂空间传输问题提供了新的视角和方法。 为人才培养提供理论支撑： 为高等院校相关专业的研究生和本科生提供了一本权威的教材和参考书，有助于培养新一代的空间通信技术人才。 为产业发展提供技术借鉴： 为从事空间通信设备研发、网络建设和运营的企事业单位提供了宝贵的技术参考和解决方案。 四、读者对象 本书适合以下读者群体： 从事空间通信、卫星通信、深空探测通信、无人机通信、空天一体化通信等领域的研究人员和工程师。 高等院校通信工程、电子信息工程、航空航天工程、计算机科学与技术等专业的硕士、博士研究生及教师。 对空间信息传输技术感兴趣的科研机构、企业及相关行业从业人员。 五、总结 《空间多维协同传输理论与关键技术》一书，将引领读者进入一个全新的空间信息传输维度，深入理解如何在日益复杂和广阔的空间环境中，实现高效、智能、可靠的数据传输。本书所涵盖的理论和技术，将为我国在下一代空间通信网络建设、深空探测通信系统设计、以及新兴空天应用的发展提供坚实的理论基础和技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

读到这本书的书名，我脑海中瞬间闪过无数画面，有的是关于宇宙的广袤无垠，有的是关于未来的无限可能。 “空间多维协同传输”，这几个词汇组合在一起，给我一种极其前沿和神秘的感觉。我不知道书里到底会讲什么，但我可以想象，它可能是在讲述一种全新的信息传递方式，这种方式不仅能超越空间的限制，还能在不同的“维度”之间进行。这听起来像是科幻小说里的情节，但名字中的“理论”和“关键技术”又让它充满了科学的严谨性。我会期待书中能描绘出这样的场景：一群才华横溢的科学家，面对宇宙中的种种谜团，他们利用自己掌握的“多维协同传输”技术，能够以前所未有的方式探索宇宙的奥秘。也许他们能接收到来自遥远星系的信号，也许他们能将探测器发送到我们无法想象的空间区域，甚至可能揭示出宇宙的起源和演化过程。我希望能在这本书里，感受到一种对未知世界的探索精神，一种对人类智慧的赞美，以及对未来科学发展的无限憧憬。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就充满了未来感，深邃的宇宙背景与交织的能量线条，一下子就抓住了我的眼球。我一直对科幻小说有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够构建宏大世界观、探讨宇宙奥秘的作品。虽然我对书名中的“多维协同传输”这类专业术语一窍不通，但“空间”和“传输”这两个词足以勾起我的好奇心。我脑海中立刻浮现出各种奇特的星际航行方式，例如瞬间移动、虫洞穿越，亦或是某种能够让物质信息在不同维度间无损传递的神秘技术。这本书会不会讲述一群勇敢的探险家，驾驶着能够穿越星系的超级飞船，去探索未知的宇宙深处？他们可能会遇到形态各异的外星文明，解开古老宇宙遗迹的秘密，甚至发现宇宙诞生之初的真相。我希望书中能够有跌宕起伏的故事情节，有令人心潮澎湃的冒险，有对人性、对生命意义的深刻探讨。即使书中充斥着我无法理解的专业理论，我依然愿意跟着作者的笔触，遨游在想象力的星海中，感受那种对未知世界的敬畏与向往。这本书会不会是一场关于宇宙终极奥秘的壮丽史诗？

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的命名方式感到非常着迷，它传递出一种既宏大又神秘的气息。“空间多维协同传输”——光是读起来，就仿佛能看到无数交织的光束在无垠的黑暗中穿梭，将信息、甚至物质，从一个地方瞬间传递到另一个地方，而且是以一种超越我们日常理解的“多维”方式。我经常会思考，如果我们能够突破三维空间的限制，进入更高的维度，会发生什么？这本书会不会揭示一些我们尚未知的物理规律，或者描述一种全新的能量形式？我脑海中勾勒出的画面是，也许书中会讲述一个关于探索和发现的故事，一群科学家或者冒险家，在一次偶然的机会中，发现了通往更高维度的“入口”，并通过某种“协同传输”的技术，将信息或者生命体，在这些维度之间进行往返。他们可能会遇到在更高维度中生存的奇异生命，或者发现宇宙运行的更深层法则。即使我并非物理学专业背景，我依然会被这种对未知边界的探索所吸引，这种对人类智慧极限的挑战，总是能激起我内心深处的求知欲。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就像是科幻小说的开篇，但又带着一丝严谨的学术气息。“空间多维协同传输理论与关键技术”。我脑海中浮现的，不是具体的故事情节，而是那些在实验室里，科学家们孜孜不倦地探索着未知的画面。这本书会不会深入浅出地解释那些听起来高深莫测的理论？比如，什么是“多维”？我们所处的空间真的是只有我们感知到的三维吗？“协同传输”又意味着什么？是不同技术、不同原理的结合，还是多个力量的协调配合？我设想，书中可能会有详细的数学模型和物理推导，但同时也会配以生动的比喻和图示，让像我这样的非专业读者也能窥探到其中精妙之处。我尤其好奇“关键技术”部分，这是否意味着书中会披露一些颠覆性的技术设想，甚至是一些正在被研发的尖端科技？例如，它会不会提到某种能够让通讯速度达到光速甚至超越光速的设备，或者一种能够实现物质瞬间转移的“传送门”？这本书就像一把钥匙，可能为我打开一扇通往科学前沿的大门。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对未来科技发展趋势比较关注的读者，我一直对“传输”这个概念很感兴趣，尤其是当它与“空间”和“多维”结合在一起的时候。我脑海中立刻浮现出各种科幻电影中的场景，比如《星际穿越》里利用虫洞进行星际旅行，或者《黑客帝国》里信息在虚拟世界中的高速传递。这本书的名字听起来就充满了前瞻性，它会不会探讨如何突破当前物理学的限制，实现更高效、更广阔的空间信息传输？或许它会涉及量子纠缠、维度折叠等概念，解释如何让信息瞬间跨越遥远的距离，甚至在不同维度之间自由穿梭。我很好奇，这本书会不会从基础理论出发，一步步揭示实现这些“不可能”的技术路径，又或者它会更侧重于对未来应用场景的畅想？比如，这种技术一旦成熟，将会对我们的通信、交通、甚至社会结构产生怎样的颠覆性影响？我设想，未来的城市可能会实现无感的物质传输，人们足不出户就能获得所需的一切；远程医疗可能会变得触手可及，无论身在何处，都能获得最顶尖的医疗资源。这本书无疑为我的想象力提供了一个广阔的空间。