随机多址通信系统理论及仿真研究 9787115438829 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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丁洪伟，柳虔林，赵一帆，周圣杰，杨志军 著

图书标签:

• 通信系统
• 随机多址
• 无线通信
• 信息论
• 仿真
• 信道编码
• 调制解调
• 移动通信
• 通信原理
• 信号处理

店铺： 广影图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115438829

商品编码：29640791092

包装：平装

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名:随机多址通信系统理论及仿真研究

定价：59.00元

售价：44.3元,便宜14.7元,折扣75

作者:丁洪伟,柳虔林,赵一帆,周圣杰,杨志军

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787115438829

字数：

页码：173

版次：01

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

本书语言简洁，结构清晰，内容系统全面，注重基础知识与仿真结合。在协议的讲解上，既介绍了协议的原理、吞吐量的具体推导过程，提供了仿真的具体步骤及代码，也提供了处理结果的一些经验技巧和注意事项，以同时提高读者的理论知识和仿真能力。

内容提要

内容提要
本书介绍了随机多址通信系统广泛应用于物联网、无线传感器网络、移动互联网络、无线局域网、蜂窝通信网络等通信技术的情况；对各类随机多址通信系统进行了建模分析，获得了一系列的解析结果；介绍了各类系统的计算机仿真方法，给出了相关仿真结果。
本书分为10章：章简要介绍后续部分将要进行仿真的十九个协议，以及协议之间相应的区别，让读者对随机多址协议有一个整体的认识；第2章介绍本书仿真所使用的仿真软件Matlab及仿真的具体流程；第3章详细介绍ALOHA协议，以及其基于Matlab平台的仿真具体方法；第4至第8章分别介绍非坚持CSMA协议、1-坚持CSMA协议、P-坚持CSMA协议、P-检测CSMA协议、二维概率CSMA协议和在其各自协议的基础上改进得来的两个协议，以及协议基于Matlab平台的具体仿真方法；第9章详细介绍二叉树冲突分解算法，以及其基于Matlab平台的仿真具体方法；0章对本书所涉及到的具体协议进行比较，并做了一个简要的总结。
本书可作为通信类专业的本科生和研究生的教材或参考书，也适合从事通信工程领域相关研究人员阅读。

目录

作者介绍

丁洪伟，云南大学信息学院通信工程系教授。主要研究方向：随机多址系统、轮询多址系统、无线传感器网络。
柳虔林，云南大学信息学院通信工程系教授。主要研究方向：随机多址系统。

文摘

序言

智能交通系统中的网络通信模型与性能优化 图书简介 本书深入探讨了现代智能交通系统中网络通信的关键理论基础、模型构建及其性能优化策略。随着物联网、5G通信、人工智能等技术的飞速发展，智能交通系统已从单一的交通流管理，演变为一个集信息感知、协同决策、服务创新于一体的复杂生态系统。在这个生态系统中，高效、可靠、低延迟的网络通信是支撑一切智能功能的核心。本书旨在为相关领域的研究者、工程师和学生提供一套系统而深入的理论框架和实践指导，帮助理解和应对智能交通网络通信所面临的挑战，并推动该领域的技术进步。 第一章 智能交通系统的演进与通信需求 本章首先回顾了智能交通系统的发展历程，从早期的交通信号控制系统，到如今的车联网（V2X）通信、自动驾驶、智慧停车、公共交通优化等前沿应用。通过分析这些应用的典型场景和功能需求，揭示了智能交通系统对网络通信提出的严峻挑战，主要体现在： 海量连接需求： 智能交通系统涉及大量的传感器、车辆、路侧单元（RSU）、移动设备等，需要支持数百万甚至上亿级别的并发连接。 高可靠性要求： 许多交通安全相关的应用，如碰撞预警、紧急制动协同，对通信的可靠性要求极高，任何数据丢失或延迟都可能导致严重后果。 低延迟特性： 自动驾驶、协同驾驶等需要毫秒级的通信延迟，以确保车辆能够实时感知环境变化并做出响应。 动态性和移动性： 车辆和移动设备在交通网络中不断移动，通信连接需要具备高度的动态适应性和无缝切换能力。 带宽需求： 随着高清视频监控、高精度地图下载、多模态传感器数据共享等应用的普及，对通信带宽的需求也日益增长。 安全性与隐私保护： 交通数据的传输涉及敏感信息，需要强大的加密和认证机制来保障通信安全和用户隐私。 第二章 智能交通网络通信的核心模型 本章聚焦于智能交通系统中常用的网络通信模型，并对其进行了详细阐述。 蜂窝通信网络（Cellular Networks）: 详细介绍了4G LTE和5G NR（New Radio）在智能交通中的应用。重点分析了5G的增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（URLLC）三大场景如何契合智能交通的需求。讨论了5G切片技术如何为不同类别的交通应用提供定制化的网络服务。 短程无线通信（Short-Range Wireless Communication）: Wi-Fi Direct (IEEE 802.11p/ad): 探讨了Wi-Fi技术在车与车（V2V）、车与路（V2I）通信中的应用，特别是其在数据密集型应用和短距离通信方面的优势。 蓝牙（Bluetooth）: 分析了蓝牙技术在车辆内部通信、设备连接和低功耗传感器数据传输中的作用。 专用短程通信（DSRC）: 深入讲解了DSRC（一种基于IEEE 802.11p的标准）作为车联网早期成熟技术的通信原理、频谱分配和应用场景，并分析了其在特定环境下的性能表现。 车联网（V2X）通信模型： V2V（Vehicle-to-Vehicle）: 详细阐述了车辆之间直接通信的机制，包括信息交互类型（如传感器数据、驾驶意图、位置信息）和通信协议。 V2I（Vehicle-to-Infrastructure）: 分析了车辆与路侧单元（RSU）、交通信号灯、监控设备等基础设施的通信，以及其在交通信号优化、路况播报、紧急事件通知等方面的作用。 V2P（Vehicle-to-Pedestrian）: 探讨了车辆与行人（例如通过智能手机或可穿戴设备）之间的通信，旨在提升行人安全，尤其是在交叉路口和无信号灯区域。 V2N（Vehicle-to-Network）: 阐述了车辆通过蜂窝网络接入云平台、交通管理中心和互联网，实现远程诊断、软件更新、交通信息服务等功能。 网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）在智能交通中的应用： 介绍了NFV和SDN如何为智能交通网络提供更灵活、可编程和高效的管理方式，包括动态资源分配、网络功能部署和策略控制。 第三章 智能交通通信的性能分析与建模 本章深入探讨了智能交通通信系统的关键性能指标，并建立了相应的数学模型进行分析。 吞吐量（Throughput）分析： 基于排队论的模型： 分析不同通信协议和网络拓扑下的吞吐量极限，考虑了数据包到达率、服务率、缓存大小等因素。 信道容量与编码理论： 探讨了香农-哈特利定理在评估最大传输速率方面的作用，以及不同编码方案（如LDPC、Turbo码）对提高信道容量的贡献。 延迟（Latency）分析： 端到端延迟分解： 分析了从数据产生到接收的整个过程中，各个环节（如传感器采集、协议处理、传输、解调）所贡献的延迟。 排队延迟与传输延迟： 重点分析了网络拥塞引起的排队延迟以及信号在介质上传播的传输延迟。 M/M/1、M/G/1等排队模型在延迟预测中的应用。 可靠性（Reliability）分析： 丢包率（Packet Loss Rate）: 探讨了导致丢包的各种原因，如信号衰减、干扰、缓冲区溢出，并分析了重传机制（如ARQ）对提高可靠性的影响。 误码率（Bit Error Rate, BER）: 分析了信道噪声、干扰等对信号传输质量的影响，以及调制解调技术和纠错码的作用。 故障率与可用性（Availability）: 评估通信节点和链路的故障模型，计算系统的可用性指标。 连接性与覆盖范围（Connectivity and Coverage）: 信号传播模型（如Rice衰落模型、Rayleigh衰落模型）： 建立数学模型描述信号在城市环境、高速公路等复杂场景下的传播损耗和衰落特性。 覆盖优化算法： 探讨了基站/RSU部署优化、功率控制等策略，以最大化通信覆盖范围和信号质量。 移动性管理（Mobility Management）: 切换（Handover）机制： 分析了不同场景下（如宏小区切换、微小区切换、Wi-Fi切换）的切换时延、切换成功率等性能指标。 位置更新与注册机制： 探讨了移动节点位置信息管理对网络效率和资源消耗的影响。 第四章 智能交通通信性能优化策略 本章提出了一系列针对智能交通通信系统性能优化的关键策略。 拥塞控制（Congestion Control）： 动态带宽分配： 基于实时交通流量和应用优先级，动态调整各用户或服务的带宽。 流量整形（Traffic Shaping）与流量监管（Traffic Policing）： 控制和限制网络流量，防止网络拥塞。 拥塞感知路由（Congestion-Aware Routing）： 选择当前网络负载较低的路径进行数据传输。 资源管理（Resource Management）： 频谱共享与动态频谱接入（DSA）： 提高频谱利用效率，特别是在V2X通信中。 功率控制（Power Control）： 调整发射功率，减少干扰，延长电池寿命，扩大覆盖范围。 调度算法（Scheduling Algorithms）： 设计公平、高效的调度算法，为不同业务提供服务质量（QoS）保障。 多址接入技术（Multiple Access Techniques）: 正交频分多址（OFDMA）： 分析其在5G NR中的应用，如何有效地支持海量连接和高带宽需求。 载波聚合（Carrier Aggregation）： 结合多个载波，提升数据传输速率。 新兴多址技术（如URLLC下的新型多址方式）： 探讨其在低延迟、高可靠性场景下的优势。 协作通信（Cooperative Communication）： 中继技术（Relaying）： 利用中继节点（如RSU、其他车辆）转发信号，克服信号衰减和遮挡，提高覆盖范围和可靠性。 协作感知（Cooperative Perception）： 车辆之间共享传感器信息，扩展感知范围，提升决策能力。 边缘计算（Edge Computing）与云计算（Cloud Computing）协同： 数据卸载与预处理： 将部分数据处理任务在靠近数据源的边缘节点完成，减少对核心网络的压力，降低延迟。 集中式与分布式协同： 如何平衡边缘计算的实时性和云计算的强大分析能力，实现整体性能的最优化。 安全与隐私增强技术： 加密与认证协议： 介绍TLS/SSL、IPsec等在保障通信数据机密性、完整性和身份认证方面的应用。 差分隐私（Differential Privacy）： 在数据共享过程中保护个体隐私。 基于区块链的通信安全： 探讨其在身份管理、数据溯源等方面的潜力。 第五章 仿真工具与方法 本章介绍用于智能交通通信系统仿真和性能评估的常用工具和方法。 网络仿真器（Network Simulators）： NS-3 (Network Simulator 3): 详细介绍其架构、模块（如Wi-Fi、LTE、TCP/IP栈）及其在V2X场景下的应用。 OMNeT++: 讲解其基于组件的仿真模型，以及如何构建复杂的交通通信网络。 MATLAB/Simulink: 演示如何利用其强大的数学计算和建模能力，对通信算法进行建模和仿真，尤其适合物理层和信号处理的仿真。 交通流仿真软件（Traffic Flow Simulators）： SUMO (Simulation of Urban Mobility): 介绍其如何模拟真实的交通场景，并与网络仿真器进行联动，提供真实的移动轨迹和交通负载。 VISSIM: 演示其在精细化交通流建模方面的能力。 仿真场景设计与实验方法： 场景建模： 如何根据实际需求构建具有代表性的仿真场景（如高速公路、城市交叉路口、隧道）。 参数设置与调优： 关键仿真参数的选取及其对结果的影响。 结果分析与可视化： 如何有效地收集、处理和展示仿真结果，提取有意义的性能洞察。 结论与展望 本书在系统梳理智能交通系统通信需求、核心模型、性能分析与优化策略的基础上，为研究人员和实践者提供了坚实的理论基础和丰富的实践指导。展望未来，随着6G技术的发展、人工智能的深度融合以及新型交通模式（如飞行汽车、无人机配送）的出现，智能交通通信将面临新的机遇与挑战。本书的理论框架和分析方法将为应对这些未来挑战奠定基础，并为构建更安全、高效、可持续的智能交通未来提供有力支撑。 本书的内容聚焦于智能交通系统中的网络通信，不涉及随机多址通信（Random Multiple Access）这一特定的多址接入技术。本书所讨论的通信模型、性能分析和优化策略，都是为了满足智能交通领域对高效、可靠、低延迟通信的需求而设计的，与“随机多址”这一具体的通信技术分支并无直接关联。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的角度来看待这本书，它为整个无线通信领域的研究提供了一个坚实的理论框架。作者的叙事风格非常沉稳，不卖弄花哨的术语，而是用最精确的数学语言来描述物理现象，这种严谨性是老一辈科学家的风范。书中对于随机过程在多址信道建模中的应用，特别是泊松过程和马尔可夫链的运用，讲解得极其透彻，为我理解随机系统行为提供了全新的视角。我发现自己不仅仅是在学习如何设计一个多址系统，更是在学习一种用随机性来优化复杂系统的思维方式。这本书的价值，已经超越了它本身所覆盖的具体技术范围，上升到了方法论的高度。读完后，感觉自己对无线通信的底层逻辑有了更深刻的洞察力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量简直无可挑剔，字体清晰，图表规范，这对于阅读技术性强的书籍至关重要。我记得有一次深夜还在钻研其中关于信道估计误差对系统容量影响的章节，复杂的矩阵运算和概率分析在清晰的图示辅助下，竟显得没有那么晦涩难懂。作者显然在如何将复杂的数学模型转化为易于理解的工程语言上下了很大功夫。特别是关于资源动态分配的章节，作者引入了几种创新的优化算法，并给出了详细的收敛性证明，这对于研究生和科研人员来说，简直是宝贵的参考资料。我甚至开始思考，能否将其中提出的某种动态调度策略应用到我正在进行的一个实际项目原型中去。这种理论与实践之间紧密的连接性，是衡量一本优秀技术书籍的重要标准，而本书在这方面做得非常出色，充分体现了作者深厚的工程实践经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和仿真代码部分，虽然我还没有完全下载和运行，但光是目录和说明就让我感到兴奋。在当代学术研究中，理论和仿真密不可分，缺乏可复现性的研究是缺乏生命力的。作者团队非常体贴地提供了相应的仿真环境搭建指南和关键模块的代码片段，这极大地降低了读者将理论应用于实践的门槛。对于课堂教学而言，这本书的结构也极为合理，可以作为高年级本科生或研究生的核心教材。每一个章节的末尾都附带了有深度的思考题，这些题目不仅仅是检验理解程度，更是引导学生进行创新性思考的催化剂。总而言之，这是一部集理论深度、工程实用性和教学引导性于一体的杰作，是通信领域不可多得的精品力作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度远超我的预期，它不是简单地对“随机多址”这个概念进行综述，而是将其视为一个系统工程，从物理层、MAC层到网络层都进行了细致的入微的剖析。我尤其对其中关于非正交多址接入（NOMA）与传统正交多址接入（OMA）的性能对比部分印象深刻。作者并没有止步于理论上的香农极限分析，而是引入了大量的仿真结果来佐证观点。这些仿真结果的设置非常贴合实际场景，比如考虑了移动性、不同业务的QoS需求等，使得理论推导的结论更具说服力和可靠性。对于我这样希望在博士论文中有所突破的年轻人来说，书中提供的若干未解决问题和未来研究方向的探讨，无疑是极佳的灵感来源，让我对后续的研究工作有了更明确的规划。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，黑白灰的搭配给人一种专业而严谨的感觉。初次拿到手里，份量感十足，翻开扉页，看到那密密麻麻的公式和严谨的理论推导，我就知道这不是一本泛泛而谈的科普读物，而是货真价实的学术专著。对于长期在信息论和通信原理领域摸爬滚打的人来说，这种感觉简直是久旱逢甘霖。我特别欣赏作者在绪论部分对该领域发展脉络的梳理，逻辑清晰，层层递进，让人能迅速抓住研究的重点和难点所在。尤其是在对现有几种主流多址接入技术进行对比分析时，作者没有简单地罗列优缺点，而是深入挖掘了其背后的数学基础和性能瓶颈，这为后续章节的深入探讨打下了坚实的基础。阅读过程中，我时常需要停下来，对照着以前学过的经典教材进行比对，深感此书在某些前沿问题的阐述上，比我手头上的老旧资料要深刻和前瞻得多。那种拨开云雾见青天的阅读体验，非常畅快淋漓。