通信係統碼元波形優化技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛偉，[俄] 馬卡洛夫S.B.，綦俊煒，尚文靜 著

圖書標籤:

• 通信係統
• 碼元波形
• 優化技術
• 信號處理
• 信息論
• 無綫通信
• 數字通信
• 調製解調
• 通信工程
• 優化算法

齣版社： 哈爾濱工程大學齣版社

ISBN：9787566112446

版次：1

商品編碼：12331638

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：169

字數：242000

正文語種：中文

內容簡介

　　《通信係統碼元波形優化技術》介紹瞭高帶寬效率恒包絡調製的重要性，並對常用的幾種恒包絡調製技術的特點和原理進行瞭分析。在恒包絡的限製條件下，我們通過引入小帶外能量輻射準則來對通信信號的帶寬效率進行優化，並詳細推導瞭建立數學泛函數模型的過程，數學泛函數附加的限製條件，以及詳細推導瞭優化泛函數模型的解析解和數值解的求解過程。通過對限製條件的改變，提齣的小帶外輻射準則同時也可應用於CPM和擴頻調製係統的通信信號的優化中，極大地提高瞭通信係統的帶寬效率。最後通過MATLAB對提齣的調製解調方案進行瞭仿真，並給齣瞭仿真的誤碼率麯綫。
　　驗證瞭《通信係統碼元波形優化技術》提齣的方法具有可實現性，同時極大地提高瞭調製係統的帶寬效率。
　　《通信係統碼元波形優化技術》可作為高等學校電子信息類專業及相關專業研究生和高年級本科生參考書，也可供其他領域從事通信設計的專業技術人員參考。
　　希望《通信係統碼元波形優化技術》除瞭具有知識性之外，還能為該領域的研究人員帶來靈感，以繼續完成相關研究。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 高帶寬效率恒包絡調製的意義
1．2 高帶寬效率恒包絡調製技術的重要性
1．3 本書的主要內容

第2章 高帶寬效率（準）恒包絡正交調製係統
2．1 交錯相移鍵控（OQPSK）
2．2 ∏／4-DQPSK調製與解調技術
2．3 最小移頻鍵控（MSK）調製
2．4 高斯最小移頻鍵控（GMSK）
2．5 IJF-OQSK和FQPSK調製技術

第3章 基於最小帶外能量輻射準則的最優化泛函數模型
3．1 最小帶外能量輻射準則
3．2 泛函數的限製條件
3．3 最優化泛函數模型的解析解
3．4 最優化泛函數模型的數值解

第4章 CPM信號中基帶碼元優化技術
4．1 正弦函數平滑相位軌跡分析
4．2 多項式函數平滑相位軌跡分析
4．3 原子函數平滑相位軌跡的分析
4．4 基於泛函數模型的CPM信號優化方法

第5章 全響應正交調製係統中的碼元優化
5．1 全響應基帶碼元的優化
5．2 基於最優化泛函數的全響應基帶碼元優化

第6章 部分響應正交調製係統中的碼元優化
6．1 部分響應基帶碼元的優化
6．2 碼元長度4T的最優化泛函數方程的建立
6．3 碼元長度6T的最優化泛函數方程的建立

第7章 直擴係統中碼片波形的優化方法
7．1 直擴係統的模型
7．2 不同碼片波形直擴係統的性能
7．3 泛函數的限製條件
7．4 傅裏葉級數求解最優化碼片波形

第8章 基於MATLAB的正交調製係統仿真實現
8．1 全響應正交係統調製解調方案和仿真結果
8．2 部分響應正交係統調製解調方案和仿真結果
參考文獻

前言/序言

　　在通信係統中，調製後信號所占的帶寬、帶外能量輻射等頻譜特性往往取決於基帶碼元信號的形式。以往人們所用到的碼元信號通常是一些簡單的經驗信號波形，如矩形波在正交相位鍵控調製（QPSK）、偏移正交相位鍵控調製（OQPSK）等信號中的應用，正餘弦波在最小頻移信號（MSK）基帶調製中的應用等，或者是經驗信號的簡單組閤信號，如升餘弦信號。但隨著通信技術的快速發展，頻率資源變得越來越緊張，這些傳統信號的頻譜衰減特性在某些情況下往往不能滿足實際的要求。為瞭解決這一問題，人們往往在調製過程中引入濾波器來限製信號的帶寬，比如高斯最小頻移鍵控信號（GMSK）。濾波器的引入雖然帶來瞭頻譜益處，但它往往導緻信號時域的展寬，即相鄰碼元之間齣現瞭碼間乾擾，使信號的抗乾擾性能下降。
　　在本書中，通過應用最小帶外能量輻射準則，建立最優化基帶碼元信號的數學泛函數模型，並對泛函數附加瞭限製條件。在數學泛函數模型的建立過程中，分彆對全響應係統和部分響應係統兩種情況引入瞭傅裏葉級數，通過求解該泛函數的最小值得到瞭最優化高效譜基帶碼元信號，分析瞭所得信號的頻譜及峰均功率比特性，並與MSK和QPSK信號進行瞭比較。采用相類似的方式，對CPM信號進行瞭優化並與其他函數形式相位軌跡平滑方法進行瞭比較。同時，利用最優化泛函數對直擴係統中碼片波形進行瞭優化，通過片波形限製條件的改變，直擴係統的帶寬效率有瞭顯著提高。
　　最後，分彆針對未引入碼間乾擾和引入碼間乾擾兩種情況，建立瞭全響應正交調製係統和部分響應正交調製係統以及對應的相乾解調方案，並用MATLAB實現瞭正交調製及相乾解調的仿真，驗證瞭該方法的可行性。
　　本書集中介紹瞭我們在提高帶寬效率方麵的一些研究成果，希望本書能夠為讀者對帶寬效率的提高帶來靈感，以繼續完善這項研究。

《信號的奧秘：從基礎到前沿的通信信號處理》 內容梗概： 《信號的奧秘：從基礎到前沿的通信信號處理》是一部全麵而深入地探討通信信號處理核心原理、關鍵技術及其發展趨勢的學術著作。本書旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎，同時又不乏對當前通信技術熱點問題的剖析，力求在理論的嚴謹性與應用的實踐性之間找到精妙的平衡。全書共分為七個部分，每個部分都圍繞通信信號處理的不同維度展開，層層遞進，由淺入深，最終帶領讀者領略信號的無窮魅力以及其在現代通信係統中所扮演的關鍵角色。 第一部分：通信信號處理的基石——理論基礎 本部分奠定瞭全書的理論根基，深入淺齣地介紹瞭信號與係統的基本概念。從離散時間信號與連續時間信號的定義、分類齣發，引齣瞭傅裏葉級數、傅裏葉變換等描述信號頻譜特性的重要數學工具。讀者將理解信號如何從時域映射到頻域，以及頻率成分在信號傳輸和處理中的意義。接著，本書將重點闡述綫性時不變（LTI）係統，通過捲積運算揭示係統對信號的影響機理。脈衝響應、係統函數等核心概念將得到詳盡的講解，為後續的係統分析和設計打下堅實基礎。此外，本部分還將引入隨機信號的概念，探討其統計特性，如概率密度函數、自相關函數、功率譜密度等，這是理解噪聲、乾擾以及先進信號處理算法所不可或缺的。 第二部分：塑造信號之形——調製解調技術 調製與解調是通信係統的“靈魂”，負責將信息信號轉換為適閤傳輸的信號形式，並在接收端恢復原始信息。本部分將係統地梳理各種經典的調製解調技術。首先，從模擬調製技術講起，詳細介紹調幅（AM）、調頻（FM）、調相（PM）等基本原理、頻譜特性以及各自的優缺點。隨後，本書將重點轉嚮數字調製技術，深入探討幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相位鍵控（PSK）以及正交幅度調製（QAM）等主流方案。對於每種調製方式，都將剖析其星座圖、功率譜、誤碼率性能，並結閤實際應用場景進行討論。此外，還會介紹一些先進的調製技術，如高階QAM、CPM（Continuous Phase Modulation）等，展示其在提升頻譜效率和抗乾擾能力方麵的優勢。 第三部分：駕馭噪聲與乾擾——信號檢測與估計 在真實的通信環境中，信號總是伴隨著噪聲和乾擾。本部分將聚焦於信號檢測與估計的核心問題，探討如何從充滿噪聲的信號中準確地提取信息。本書將從經典的貝葉斯判決理論齣發，推導齣最優接收機的結構，例如最大似然（ML）檢測器和最大後驗概率（MAP）檢測器。接著，將深入研究卡爾曼濾波和維納濾波等信號估計算法，它們能夠有效地平滑噪聲，恢復失真信號。這些濾波器的數學原理、推導過程以及在不同場景下的適用性將得到詳細闡述。此外，本部分還將討論盲信號分離（BSS）等更高級的信號處理技術，它們在不需要先驗信息的情況下，也能從混閤信號中分離齣獨立的原始信號源，這在多用戶通信、源分離等領域具有重要應用價值。 第四部分：信息編碼的智慧——信源編碼與信道編碼 為瞭高效地傳輸信息並抵抗傳輸過程中的錯誤，編碼技術應運而生。本部分將分為兩個子部分，分彆介紹信源編碼和信道編碼。 信源編碼： 旨在去除信息中的冗餘，實現數據的壓縮，提高傳輸效率。本書將介紹熵的概念，以及如何基於熵構建最優的無失真信源編碼器，如霍夫曼編碼（Huffman coding）和算術編碼（Arithmetic coding）。同時，還將探討有損信源編碼技術，如離散餘弦變換（DCT）、量化等，它們在圖像、音頻、視頻壓縮中扮演著至關重要的角色。 信道編碼： 旨在嚮信息中添加冗餘，提高信號在噪聲信道中的抗乾擾能力，降低誤碼率。本書將介紹綫性分組碼，如海明碼（Hamming codes）、BCH碼（Bose–Chaudhuri–Hocquenghem codes）等，並詳細講解其編碼和解碼原理。接著，將深入研究捲積碼及其 Viterbi 解碼算法，這是目前應用最廣泛的信道編碼技術之一。此外，還會介紹Turbo碼和LDPC碼（Low-Density Parity-Check codes）等現代前嚮糾錯（FEC）編碼技術，分析它們接近香農限的優異性能，以及在5G、Wi-Fi等通信標準中的應用。 第五部分：高速信號的脈搏——多用戶通信與多址技術 在現代通信係統中，允許多個用戶共享同一通信資源是至關重要的。本部分將深入探討多用戶通信和多址技術。首先，將介紹頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）等經典多址技術，分析它們的原理、優缺點以及在不同通信係統中的應用。接著，重點介紹正交頻分復用（OFDM）技術，解析其如何將高速數據流分割成多個低速子載波傳輸，從而有效抵抗頻率選擇性衰落，並已成為Wi-Fi、4G/5G蜂窩通信等係統的核心技術。此外，還將探討多輸入多輸齣（MIMO）技術，分析其如何利用多天綫在發射端和接收端實現空間復用和分集增益，大幅提升通信容量和可靠性。 第六部分：信號處理的未來——先進技術與新興領域 隨著通信技術的飛速發展，信號處理領域不斷湧現齣新的技術和挑戰。本部分將展望信號處理的未來，探討一些前沿技術。將介紹軟件定義無綫電（SDR）的概念，以及它如何通過軟件實現靈活的無綫通信功能。然後，將探討人工智能（AI）在通信信號處理中的應用，例如基於深度學習的信道估計、信號檢測、乾擾抑製等，以及AI在優化通信係統性能方麵的巨大潛力。此外，還會觸及一些新興領域，如可見光通信（VLC）、物聯網（IoT）中的低功耗通信信號處理、以及未來6G通信可能涉及的 Terahertz 通信信號處理等，為讀者描繪通信信號處理的廣闊前景。 第七部分：理論與實踐的橋梁——工程應用與案例分析 為瞭加深讀者對所學理論的理解，並展示信號處理技術在實際通信係統中的應用，《信號的奧秘》在最後一部分提供瞭豐富的工程應用和案例分析。本部分將選取一些典型的通信係統，如蜂窩移動通信（從2G到5G）、無綫局域網（Wi-Fi）、衛星通信、以及數字電視廣播等，深入剖析這些係統中關鍵信號處理模塊的設計原理和實現細節。通過對真實通信標準的解讀，讀者可以直觀地看到調製解調、編碼、多址等技術如何協同工作，共同構建起現代通信的骨架。此外，還會結閤具體工程問題，例如特定信道下的信號優化、乾擾消除策略、以及係統性能評估等，進行深入的案例分析，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 本書特點： 《信號的奧秘》以其嚴謹的邏輯結構、清晰的闡述方式、豐富的數學推導以及貼近實際應用的案例分析，成為通信信號處理領域不可多得的參考書籍。本書不僅適閤通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業的本科生和研究生閱讀，也為從事通信係統設計、研發和優化的工程師提供瞭一本寶貴的案頭讀物。通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解通信信號處理的精髓，掌握分析和解決復雜通信問題的能力，為投身於信息時代的發展浪潮奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計我倒是挺喜歡的，封麵色彩搭配沉穩大氣，字體選擇也很有質感，拿在手裏沉甸甸的，一看就是一本厚重的學術著作。封底的條形碼和齣版社信息印刷清晰，內頁的紙張也相當不錯，觸感細膩，油墨印製均勻，長時間翻閱眼睛也不容易感到疲勞。更值得一提的是，書本的裝訂非常牢固，翻頁的時候沒有齣現散頁或者鬆動的情況，這對於需要經常翻閱查找資料的讀者來說，無疑是一個非常重要的考量。有時候買書不隻是看內容，精美的外觀和舒適的閱讀體驗同樣能提升整體的滿意度。雖然我還沒有來得及深入閱讀，但單從這本書的物理品質來看，作者和齣版社在細節上的用心是顯而易見的，這往往也預示著內容上也會有相當的深度和價值。我個人比較偏愛這種有分量的實體書，相比電子書，實體書更能帶來一種沉浸式的閱讀感受。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期望非常高，畢竟“通信係統”這個領域本身就蘊含著無限的可能和挑戰。我一直對信號處理和信息傳輸的底層原理感到著迷，而“碼元波形優化”這個概念更是直接觸及到瞭通信效率和性能的核心。想象一下，如何將有限的頻譜資源發揮到極緻，如何設計齣更“聰明”的波形來對抗噪聲和失真，這些都是讓我非常好奇的。我希望這本書能夠詳細闡述各種碼元波形的産生機製、特性分析，以及它們在不同通信場景下的優劣勢。特彆是對於那些先進的優化算法和設計方法，我很想瞭解其背後的數學原理和實現細節。如果書中還能包含一些實際案例分析，比如在5G、6G等前沿通信技術中是如何應用這些優化技術的，那就更完美瞭。畢竟，理論最終還是要迴歸到實踐，看到具體的應用效果，更能激發我學習的動力。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的內容充滿瞭期待，特彆是它在“優化技術”這一塊的深度。我希望它能夠詳細介紹各種針對通信係統碼元波形進行優化的技術手段，例如如何通過調整波形的形狀、長度、頻率和相位等參數來達到最佳的通信效果。我特彆想瞭解書中是否會涉及到一些先進的優化算法，比如遺傳算法、粒子群優化算法，或者是一些基於深度學習的波形生成和優化技術。此外，我也希望書中能夠提供一些關於如何評估和衡量波形優化效果的指標和方法，以及一些實際應用案例，例如在無綫通信、衛星通信或者光通信等領域是如何運用這些優化技術的。如果書中能夠清晰地解釋清楚各種優化技術的優缺點以及適用場景，那將對我非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅看起來相當可觀，這讓我對內容的豐富性充滿瞭期待。我希望它不僅僅是簡單地羅列各種波形，而是能夠深入探討優化過程中的關鍵技術難點，例如如何平衡波形失真度、旁瓣抑製、功率譜密度等多個性能指標。我期待書中能夠介紹一些前沿的優化方法，比如基於機器學習的波形設計，或者是一些新型的信號壓縮和編碼技術，這些都可能對提升通信係統的整體性能産生革命性的影響。同時，我也希望作者能夠提供一些具體的數學推導和仿真結果，這樣纔能更直觀地理解理論的有效性。對於我這樣一個對通信理論有一定基礎的讀者來說，能夠從中獲得新的啓發和解決實際問題的思路，將是這本書最大的價值所在。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的目錄，我大緻能猜到它會涉及哪些內容，但具體會多深入，我還是非常好奇的。我比較關注的是關於“優化”這個詞的具體體現。究竟是通過數學模型來優化，還是通過仿真實驗來迭代優化？是否存在一些通用的優化框架，可以適用於不同的碼元波形設計？我特彆想知道書中會不會介紹一些關於抗乾擾、抗多徑衰落的碼元波形設計思路，因為這些是實際通信係統中普遍存在的難題。另外，對於一些非綫性失真問題，是否有對應的優化方法可以緩解？如果書中能夠給齣一些清晰的圖錶和公式來解釋這些優化過程，並且能夠解釋清楚每種優化方法背後的原理和適用範圍，那我將感到非常滿意。