無綫通信中的極化信息處理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭彩麗，劉芳芳，馮春燕，曾誌民 著

圖書標籤:

• 無綫通信
• 極化
• 信息處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電磁場與微波技術
• 無綫電技術
• 天綫
• MIMO
• 無綫網絡

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115376855

版次：1

商品編碼：11720081

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-07-01

用紙：膠版紙

頁數：304

正文語種：中文

編輯推薦

1.在國際上率先深入開展瞭無綫極化信道建模，無綫信號極化調製，無綫信號極化感知，無綫極化頻譜共享等一係列新理論和新方法的研究.
2.本書的研究均來自作者從事的實際研究工作，部分內容匯總瞭所承擔的國傢自然科學基金“基於認知與極化信號處理的功放能效研究”（項目編號：61271177）和“極化域頻譜感知理論與技術研究”（項目編號：60902047）等項目的突齣研究成果.
3.該書成果將開創無綫通信極化信息處理的新的理論體係，並進一步豐富和完善極化信息處理基礎理論。

4.該書的齣版有望填補國內外關於無綫通信領域極化信號處理研究的空白。

內容簡介

極化作為電磁波的固有性質，是綫通信可資利用的重要信息。但在綫通信中，對這一信息資源研究開發的深度和廣度還遠遠不能與其重要性相稱。本書圍繞綫通信中極化信息處理的理論與技術展開，共分為7章。第1~2章介紹瞭極化信息處理概況及極化基礎理論；第3~6章深入探討瞭綫通信中極化信息處理的理論和方法，包括極化信道建模，極化調製/解調，極化頻譜感知，極化頻譜共享等；第7章展示瞭實驗驗證平颱在極化頻譜共享方麵的功能和成果。

作者簡介

郭彩麗， 2008年6月畢業於北京郵電大學，現在北京郵電大學信息與通信工程學院從事教學與科研工作，IEEE WCM ,IEEE ICC, IEEE Globlecom等通信領域期刊和會議審稿人，中國高科技産業化研究會信號與信息處理專傢委員會委員。

內頁插圖

目錄

目錄

前言．．． 1
第1章概論 2
1．1 引言 2
1．2 極化的曆史 2
1．3 極化信息處理概況 3
1．3．1 雷達通信中的極化信息處理 3
1．3．2 光通信中的極化信息處理 8
1．3．3 衛星通信中的極化信息處理 10
1．3．4 綫通信中的極化信息處理 11
1．4 綫通信中極化信息處理麵臨的主要問題 13
參考文獻 15
第2章 極化基礎理論 19
2．1極化概述 19
2．1．1電磁波基本場方程 19
2．1．2 極化概念與極化橢圓 21
2．2 電磁波的極化錶徵 27
2．2．1 完全極化波錶徵 27
2．2．2部分極化波錶徵 32
2．2．3 瞬態極化波錶徵 36
2．2．4隨機極化波錶徵 38
2．2．5 電磁波極化錶徵方法的相互關係 43
2．3極化基及其變換 45
2．4極化時頻分布錶徵 46
2．4．1 電磁波瞬態極化短時傅裏葉變換 47
2．4．2電磁波瞬態極化Wigner-Ville分布 48
2．5 任意極化狀態的産生 52
2．6極化電波的最佳接收問題 53
2．6．1 任意極化接收原理 54
2．6．2極化匹配與失配 55
參考文獻 58
第3章 綫極化信道 59
3．1概述 59
3．2經典MIMO信道模型 59
3．3綫極化信道模型 61
3．3．1極化信道物理模型 62
3．3．2極化信道解析模型 71
3．3．3標準化工作中的極化信道模型 77
3．4綫信道去極化效應分析 82
3．4．1極化相關性與極化功率不平衡 83
3．4．2極化模式色散和極化相關損耗 87
3．5綫極化信道未來挑戰及研究方嚮 94
參考文獻 95
第4章 綫信號極化調製與解調 98
4．1 概述 98
4．2 綫信號極化調製解調理論 98
4．2．1極化調製原理 98
4．2．2極化解調原理 100
4．2．3極化調製收發信機設計 102
4．2．4極化調製性能 103
4．3 極化和傳統幅-相聯閤調製解調理論 107
4．3．1聯閤調製原理 108
4．3．2聯閤解調原理 109
4．3．3 PAPM收發信機設計 110
4．4 極化調製理論在綠色綫通信中的應用 111
4．4．1基於極化調製理論的功放能效優化 112
4．4．2基於聯閤調製理論的功放能效優化 122
4．4．3基於聯閤調製理論的多載波係統功放能效優化 128
4．5 綫信號極化調製未來挑戰及研究方嚮 134
參考文獻 135
第5章極化頻譜感知 138
5．1概述 138
5．2極化感知模型 138
5．3極化似然比檢驗 140
5．3．1基於似然比檢驗的極化感知 141
5．3．2加性高斯白噪聲下的極化似然比檢驗 144
5．4極化匹配濾波器 147
5．5極化能量感知 149
5．5．1基於能量最優加權的極化感知 149
5．5．2基於虛擬變極化的極化能量感知 153
5．5．3極化能量感知性能仿真分析 156
5．6基於廣義似然比檢驗的極化感知 160
5．6．1 已知， 未知的廣義似然比檢驗 161
5．6．2 已知， 未知的廣義似然比檢驗 162
5．6．3 和 均未知的極化盲感知算法 164
5．6．4感知性能仿真分析 168
5．7基於瞬態Stokes矢量的極化感知 172
5．7．1基於瞬態歸一化Stokes矢量的極化感知 172
5．7．2基於瞬態Stokes子矢量的極化感知 177
5．7．3感知性能仿真分析 181
5．8考慮PMD現象的極化感知 183
5．8．1PMD現象及其對感知性能的影響 184
5．8．2頻域差分極化感知算法設計 186
5．8．3極化距離方差盲感知算法設計 188
5．8．4感知性能分析 192
5．9非理想噪聲下的極化感知 195
5．9．1非理想噪聲問題 195
5．9．2非理想噪聲下的極化盲感知 196
5．9．3基於預白化的極化感知 198
5．9．4 非理想噪聲下的極化感知性能分析 200
5．10考慮空間到達角的極化感知 202
5．10．1極化頻譜感知中的到達角問題 202
5．10．2 未知， 和 已知的廣義似然比檢驗 205
5．10．3 和 未知， 已知的廣義似然比檢驗 206
5．10．4 ， 和 未知的廣義似然比檢驗 207
5．10．5感知性能仿真分析 209
5．11未來可能研究方嚮 211
參考文獻 212
第6章綫極化頻譜共享 216
6．1 概述 216
6．2 基於變極化的極化域頻譜共享 216
6．2．1係統及信號描述 216
6．2．2 極化域頻譜共享模型 218
6．2．3 基於乾擾約束的極化域頻譜共享算法(IC-PSS) 220
6．2．4 基於半盲極化適配的極化域頻譜共享算法（SBPA-PSS） 222
6．2．5 頻譜效率分析 224
6．2．6 仿真分析 227
6．3 基於聯閤變極化和波束賦形的極化-空域頻譜共享 231
6．3．1 係統及信號描述 232
6．3．2 極化-空域頻譜共享模型 234
6．3．3 基於聯閤變極化和波束賦形的極化-空域頻譜共享算法 237
6．3．4 理論分析 240
6．3．5 仿真分析 243
6．4 PMD現象下的極化域/極化-空域頻譜共享 250
6．4．1 影響PMD現象的因素分析 251
6．4．2 PMD現象對極化頻譜共享的影響分析 252
6．4．3 基於子載波分簇的極化頻譜共享算法 253
6．4．4 實驗和仿真分析 256
6．5 具有極化頻譜共享功能的OFDM發射機原理框圖設計 259
6．5．1 具有PSS功能的OFDM發射機原理框圖 259
6．5．2 具有PSSS功能的OFDM發射機原理框圖 260
6．5．3 具有DCPSS功能的OFDM發射機原理框圖 261
6．6 極化頻譜共享未來挑戰及研究方嚮 263
參考文獻 264
第7章基於極化信息處理的綫頻譜共享係統實驗平颱 266
7．1 平颱結構設計 266
7．1．1 平颱網絡結構 266
7．1．2 平颱節點架構 267
7．2 平颱的設計與實現 270
7．2．1 物理層的設計與實現 270
7．2．2 MAC層的設計與實現 273
7．2．3 PHY-MAC接口設計與實現 278
7．3 遇到的問題及解決方法 279
7．3．1 RFX2400子闆引入的相位差問題 279
7．3．2 平颱發送端相位差校準問題 282
7．3．3 調製/解調方式選擇問題 283
7．4 平颱測試及分析 284
7．4．1 相位差校準測試及分析 284
7．4．2 任意極化狀態的發送和識彆測試及分析 285
7．4．3 極化域頻譜共享平颱的性能測試 286
參考文獻 289
附錄　英文縮略語 291

前言/序言

《無綫通信中的極化信息處理》 核心內容與應用前瞻 本書深入探討瞭無綫通信領域中極化信息處理這一前沿性理論與技術。在信息傳輸日益密集、數據需求爆炸式增長的當下，如何高效、可靠地在復雜無綫環境中傳遞信息，成為通信技術發展的核心挑戰。極化碼（Polar Codes）作為一種能夠達到香農容量極限的綫性分組碼，以其獨特的編碼構造和譯碼機製，為解決這一難題提供瞭革命性的解決方案。 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的理解，從極化碼的基本原理齣發，逐步深入到其在現代無綫通信係統中的設計、實現與優化。我們將從信息論的基石——香農定理齣發，闡釋信道容量的概念，並引齣極化碼的數學基礎。隨後，將詳細介紹極化碼的構造過程，包括極化信道的概念、信道極化現象的數學證明，以及如何通過信道極化構建齣性能卓越的極化碼。讀者將學習到極化碼的兩種主要構造方式：基於高斯近似（GA）的構造和基於濛特卡洛（MC）的構造，並理解它們各自的優劣及適用場景。 在編碼構造之後，本書將重點闡述極化碼的譯碼算法。作為極化碼性能的關鍵，高效的譯碼算法對於其實際應用至關重要。我們將深入剖析幾種主流的極化碼譯碼算法，包括： 連續刪除譯碼（SCD）： 作為最早也是最直觀的譯碼算法之一，SCD在理解極化碼譯碼原理方麵具有重要意義。本書將詳細介紹其工作流程、復雜度以及在理論性能上的局限性。 廣義連續刪除譯碼（GSCD）： 對SCD的改進，GSCD在譯碼性能上有所提升。我們將分析GSCD的算法細節，以及它如何通過引入更精細的度量來優化譯碼決策。 貝葉斯近鄰傳播譯碼（BP）： BP算法是實現接近理論性能的關鍵。本書將深入講解BP算法的原理，包括其在極化碼上的具體實現方式，如BP-SCA（Successive Cancellation with Auxiliary）和BP-Fast算法。讀者將理解BP算法如何通過迭代信息傳遞來逼近最優後驗概率判決。 串行極化譯碼（SCL）： SCL算法是當前最受歡迎和性能最優的極化碼譯碼算法之一。本書將詳細介紹SCL算法的工作原理，包括其列錶譯碼（List Decoding）的機製，以及如何通過增加列錶大小來顯著提升譯碼性能。我們將分析SCL算法的復雜度與性能之間的權衡，並探討其在實際係統中的應用策略。 改進型SCL算法（如FC-SCL）： 針對SCL算法在長碼字和高碼率下的性能瓶頸，本書還將介紹一些先進的改進型SCL算法，例如全連接SCL（FC-SCL），分析其優化思路和帶來的性能提升。 除瞭基礎的編碼與譯碼，本書還將拓展到極化碼在各種先進無綫通信場景中的應用，這些場景對通信的可靠性、速率和安全性提齣瞭更高的要求： 5G及未來通信係統： 極化碼已經被3GPP標準化，成為5G NR（New Radio）通信係統中的控製信道編碼方案。本書將詳細分析極化碼在5G NR中的具體應用，包括其在物理下行控製信道（PDCCH）和物理上行控製信道（PUCCH）中的編碼設計、碼率匹配、性能評估等。同時，也將展望極化碼在6G及未來通信係統中的潛在發展方嚮，如與AI、量子通信等技術的融閤。 信息論安全（Physical Layer Security）： 在追求通信安全性的同時，物理層安全以其固有的安全機製成為一種重要的補充。本書將探討如何利用極化碼的特性來增強物理層安全性。例如，通過設計安全的極化碼，使得閤法用戶能夠可靠地接收信息，而竊聽者則難以破譯。我們將分析極化碼在安全通信協議中的應用，以及其在抵禦不同類型竊聽攻擊方麵的潛力。 高效硬件實現： 實際部署的無綫通信係統需要高效的硬件實現來滿足實時性和功耗要求。本書將探討極化碼的硬件實現挑戰，包括譯碼器的並行化設計、內存訪問優化、以及低功耗設計策略。我們將介紹一些經典的硬件架構，例如基於FPGA和ASIC的實現方案，並分析不同算法在硬件實現上的復雜度與性能權衡。 與其他先進編碼技術的比較與融閤： 在無綫通信領域，除瞭極化碼，還有LDPC碼、Turbo碼等成熟的編碼技術。本書將對極化碼與LDPC碼、Turbo碼在性能、復雜度、碼率適應性等方麵的優劣進行詳細比較，幫助讀者理解它們各自的適用場景。此外，還將探討極化碼與LDPC碼、Turbo碼等其他編碼技術進行混閤編碼或聯閤設計的可能性，以期在特定場景下獲得更優的整體性能。 讀者對象與價值 本書適閤以下讀者群體： 高校研究生與博士生： 對信息論、編碼理論、通信原理等有濃厚興趣，希望深入研究極化碼及其在無綫通信中的應用的研究生和博士生。 通信工程師與研發人員： 緻力於無綫通信係統設計、優化與實現的工程師，希望瞭解和掌握極化碼這一關鍵技術，以提升産品性能和技術競爭力。 科研人員： 從事信息論、編碼理論、信號處理等相關領域研究的科研人員，可以從中獲取最新的研究進展和理論分析。 本書的價值在於： 係統性： 提供瞭一個從理論基礎到實際應用，再到前沿研究的完整知識體係。 前沿性： 聚焦於極化碼這一當前通信領域最熱門的技術之一，涵蓋最新的研究成果和發展趨勢。 深入性： 對極化碼的編碼、譯碼原理和算法進行瞭詳盡的闡述，並對其在不同應用場景下的挑戰與機遇進行瞭深入分析。 實踐性： 關注硬件實現和與其他技術的融閤，為實際工程應用提供瞭理論指導。 前瞻性： 展望瞭極化碼在未來通信技術中的發展潛力，為讀者提供瞭新的研究思路和技術方嚮。 通過研讀本書，讀者將能夠深刻理解極化信息處理的核心機製，掌握其在不同無綫通信場景下的設計與優化方法，並為迎接下一代通信技術的挑戰做好準備。本書旨在成為一本權威的參考書，賦能讀者在無綫通信領域實現更高效、更可靠、更安全的信息傳輸。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當有意思，帶著一種未來科技感，銀色的主色調搭配抽象的綫條，讓人一眼就能聯想到無綫信號的流動和編碼。拿在手裏，紙張的質感也很棒，厚實而不失柔韌，翻閱起來很舒服，不是那種廉價的印刷品。我最初被這本書吸引，是因為它的標題——“無綫通信中的極化信息處理”。這個名字聽起來就非常高深，但又充滿吸引力。我一直對無綫通信技術很感興趣，特彆是那些隱藏在信號背後的奧秘。想象一下，我們每天使用的手機、Wi-Fi，背後都承載著海量的信息，而這些信息又是如何被精確地傳輸和接收的呢？“極化信息處理”這個詞匯，在我腦海中勾勒齣一種更精細、更深層次的信號操控方式，可能涉及到電磁波的某種特性，用來承載、過濾或者增強信息。我非常期待這本書能深入淺齣地解釋這個概念，讓我這個業外人士也能窺見其中的門道，明白它在現代通信技術中扮演著怎樣的角色。總的來說，從外在的包裝到內涵的暗示，這本書都成功地激起瞭我的好奇心，讓我迫不及待地想翻開第一頁，開始這段探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書，就像是在參加一場由頂尖科學傢主導的學術研討會，每一頁都充滿瞭智慧的碰撞和思想的火花。作者的寫作風格非常鮮明，既有嚴謹的學術推理，又不乏對未來發展趨勢的深刻洞察。他不僅僅停留在描述現有技術，更重要的是，他會引導讀者去思考，去預測，去創造。書中對一些前沿研究方嚮的探討，例如基於極化的新型調製解調技術，以及如何利用極化信息實現更安全的通信，讓我感到耳目一新。我尤其欣賞作者在引用大量經典文獻和最新研究成果的同時，依然能保持自己獨特的分析視角和論證邏輯。這讓我感覺，這不是一本簡單的教科書，而是一位資深研究者多年心血的結晶。他鼓勵讀者質疑，鼓勵讀者探索，甚至鼓勵讀者挑戰既有的理論。這種開放式的探討方式，非常有助於激發讀者的創新思維，也讓我對未來的無綫通信技術充滿瞭無限的遐想。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是在品味一杯陳年的威士忌，初嘗時或許有些苦澀，但細細品味，卻能感受到其深厚的底蘊和豐富的層次。它所探討的“極化信息處理”，絕非僅僅是簡單的概念疊加，而是將電磁學、信息論、通信係統等多個學科的知識融會貫通，形成瞭一套完整而精密的理論體係。作者在闡述過程中，非常注重邏輯的嚴密性和論證的充分性。他會從最基本的物理原理齣發，一步步構建起復雜的數學模型，並通過大量的公式推導和仿真分析來驗證理論的正確性。我印象深刻的是，書中對於不同極化狀態下信息傳輸效率的對比分析，以及如何通過優化極化參數來提升係統的性能。這種嚴謹的科學態度，讓我對書中的每一個結論都深信不疑。同時，作者也並沒有迴避一些技術上的難題和未解決的問題，而是坦誠地與讀者分享，並拋齣一些開放性的研究方嚮，這無疑為我們提供瞭進一步探索的綫索。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，用一種極其嚴謹和係統化的方式，為我打開瞭一扇通往信息世界深邃角落的大門。我之前對無綫通信的理解，僅停留在“信號傳輸”這個層麵，但這本書通過對“極化信息處理”的細緻剖析，讓我認識到信號的復雜性和信息承載的多種維度。書中的論述，從基礎的電磁波理論入手，逐步深入到各種極化狀態的數學模型和物理意義，並詳細闡述瞭如何利用這些極化特性來實現信息的高效傳輸和魯棒性。我特彆喜歡作者在解釋復雜概念時，所采用的比喻和類比，雖然專業術語不少，但總能找到一個切入點，讓我能夠理解其背後的邏輯。舉例來說，書中關於“信息熵”和“信道容量”的講解，結閤瞭極化信息處理的視角，讓我對通信係統的極限有瞭更直觀的認識。它不僅僅是理論的堆砌，更是對實際通信場景中遇到的各種挑戰，例如噪聲乾擾、多徑衰落等，提齣瞭基於極化信息處理的解決方案。我發現，原來我們日常使用的無綫設備，其背後蘊含著如此精妙的設計原理。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我腦海中對無綫通信的認知，已經發生瞭一次“範式轉移”。我曾經認為，無綫信號的傳輸就是一個簡單的“點對點”過程，但這本書讓我明白，信號的“極化”屬性，遠比我想象的要重要得多。作者以一種極其清晰和有條理的方式，展示瞭如何將電磁波的極化特性，轉化為一種強大的信息處理工具。他詳細介紹瞭各種極化態的編碼方式，以及如何利用這些編碼來實現更高效、更可靠的數據傳輸。我尤其被書中關於“極化復用”和“極化分集”等概念所吸引，這些技術似乎能夠突破傳統通信的瓶頸，實現更高的頻譜利用率和更強的抗乾擾能力。而且，作者還聯係瞭實際應用，比如在雷達、衛星通信，甚至在未來的5G、6G通信係統中，極化信息處理所扮演的關鍵角色。這本書給我最大的啓發是，技術的發展往往來自於對基礎物理原理的深刻理解和創新應用，而“極化信息處理”正是這樣一個典範。