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白琳 著

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• 空间信号处理
• 信号组合
• 波束形成
• 智能天线
• 无线通信
• 雷达信号处理
• 信息论
• 优化算法
• 阵列信号处理
• 自适应滤波

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115313355

商品编码：29730440849

包装：精装

出版时间：2013-05-01

基本信息

书名：空间信号组合理论与关键技术

定价：98.00元

作者：白琳

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2013-05-01

ISBN：9787115313355

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.962kg

编辑推荐

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　　信号组合技术是下一代无线通信领域非常重要但难度较高的一项技术。以下一代移动通信4G/B4G为应用背景，由浅入深、系统性地介绍了信号组合技术，包括发送端、接收端技术与资源管理技术。

内容提要

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　　《空间信号组合理论与关键技术》从面向未来移动通信的关键技术出发，由浅入深地介绍了如何利用*的空间信号组合方法来提升系统性能及频谱效率。《空间信号组合理论与关键技术》主要内容包括发送信号组合中的多天线协同波束成形技术、多用户正交发送波束成形技术以及中继发送波束成形技术；接收信号组合中的串行干扰消除技术、格基规约技术以及定MIMO信号检测技术。基于以上技术，《空间信号组合理论与关键技术》还重点讨论了空时频联合无线资源调度管理的模型与实现架构、多用户MIMO用户选择以及OFDMA功率分配技术。

　　《空间信号组合理论与关键技术》内容丰富、结构清晰，是一本理论与实践并重的技术书籍，可作为移动通信相关专业研究生的教材，也适合于从事相关领域研究的科研工作者阅读与参考。

目录

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章 绪论
1.1 无线移动通信概述
1.2 无线移动通信系统的发展历程
1.2.1 无线移动通信系统的特点
1.2.2 代移动通信系统
1.2.3 第二代移动通信系统
1.2.4 第三代移动通信系统
1.2.5 第四代移动通信系统
1.2.6 B4G无线移动通信系统
1.3 面向B4G的空间信号组合技术
1.4 小结
参考文献

部分 发送信号组合与波束成形

第2章 信号组合与发送技术概述
2.1 天线阵列
2.1.1 系统模型
2.1.2 阵列响应矢量
2.1.3 波束图
2.2 信号角度估计
2.3 阵列波束成形方法
2.4 均匀圆阵
2.5 多天线波束成形技术
2.6 分布式波束成形技术
2.7 多中继分布式波束成形技术
2.8 小结
参考文献

第3章 多天线协同发送波束成形技术
3.1 多天线波束成形技术
3.1.1 单用户波束成形技术
3.1.2 多用户波束成形技术
3.2 协同波束成形技术
3.2.1 MISO协同发送波束成形系统模型
3.2.2 MIMO CTB系统模型
3.3 性能与评估
3.4 小结
参考文献

第4章 多用户正交发送波束成形技术
4.1 用户接入概述
4.2 基于正交波束成形技术的用户接入技术
4.2.1 系统模型
4.2.2 用户接入策略Q=
4.2.3 用户接入策略Q>
4.3 性能与评估
4.3.1 Beta分布
4.3.2 近似表达式
4.4 小结
参考文献

第5章 中继发送波束成形技术
5.1 中继系统与传输技术
5.1.1 中继的分类
5.1.2 中继的应用场景
5.1.3 中继系统的频率资源管理
5.2 有线中继系统的波束成形技术
5.3 无线中继系统的波束成形技术
5.4 多用户中继系统的波束成形技术
5.5 性能与评估
5.6 小结
参考文献

第2部分 接收信号组合与检测

第6章 信号组合与接收技术概述
6.1 接收信号组合基础
6.1.1 空间接收信号
6.1.2 已知信道的组合方式
6.1.3 未知信道的组合方式
6.2 信号检测基础
6.2.1 假设检验
6.2.2 二进制波形信号检测
6.2.3 M进制信号检测
6.2.4 空间向量信号检测
6.3 MIMO信号检测基础
6.3.1 MIMO系统基础
6.3.2 经典MIMO信号检测
6.4 小结
参考文献

第7章 基于串行干扰消除的信号组合与检测技术
7.1 串行干扰消除技术
7.1.1 QR分解
7.1.2 ZF-SIC检测
7.1.3 MMSE-SIC检测
7.1.4 排序与检测
7.1.5 性能分析
7.1.6 仿真结果
7.2 基于串行干扰消除的列表检测方法
7.2.1 列表检测
7.2.2 排序与检测
7.2.3 子检测
7.2.4 性能分析
7.2.5 仿真结果
7.3 部分大后验概率列表检测方法
7.3.1 大后验概率检测
7.3.2 部分大后验概率检测
7.3.3 基于部分大后验概率的列表检测方法
7.3.4 仿真结果
7.3.5 小结
参考文献

第8章 基于格基规约的信号组合与检测技术
8.1 基于格基的天线阵信号组合概述
8.2 基于格基规约的MIMO系统检测
8.2.1 基于格基规约的线性检测
8.2.2 基于格基规约的SIC检测
8.2.3 两基底系统的格基规约方式
8.2.4 两基底系统的高斯格基规约
8.2.5 LLL算法和CLLL算法
8.2.6 性能评价
8.2.7 仿真结果
8.3 格基法列表检测
8.3.1 格基法列表检测
8.3.2 基于错误概率的列重排准则
8.4 小结
参考文献

第9章 定MIMO系统检测
9.1 定MIMO系统的联合检测
9.1.1 系统模型
9.1.2 已有方法
9.1.3 基于PV干扰消除的MIMO检测
9.2 针对不同子信号检测器的PreV选取
9.2.1 线性检测器的选择准则
9.2.2 基于LR的检测器和SIC检测器的选择准则
9.3 性能分析
9.3.1 分集分析
9.3.2 复杂度分析
9.4 仿真结果与讨论
9.4.1 仿真结果
9.4.2 讨论
9.5 小结
参考文献

第3部分 空时频无线资源调度与管理

0章 空时频联合无线资源调度与管理技术概述
10.1 无线资源管理架构
10.1.1 联合无线资源管理模式
10.1.2 公共无线资源管理模型
10.2 多用户MIMO系统
10.2.1 信号检测方法
10.2.2 单用户选择
10.2.3 多用户选择
10.3 OFDMA系统
10.3.1 OFDM原理
10.3.2 单播与多播OFDMA系统
10.4 小结
参考文献

1章 空时频联合无线资源管理架构
11.1 基于双层认知环路的无线资源管理模型
11.1.1 需求分析
11.1.2 双层认知环路模型
11.1.3 智能无线资源管理模型
11.2 面向服务的无线资源管理实现架构
11.2.1 SOA简介
11.2.2 SORA概述
11.2.3 SORA在智能无线资源管理系统模型中的应用
11.3 MIMO-OFDM系统的无线资源调度
11.3.1 基于空间复用的OFDM技术
11.3.2 基于空时编码/空频编码/空时频编码的OFDM技术
11.3.3 基于波束成形的OFDM技术
11.3.4 基于天线选择的OFDM技术
11.3.5 多用户MIMO-OFDM技术
11.4 小结
参考文献

2章 多用户MIMO系统用户选择
12.1 单用户选择
12.1.1 系统模型
12.1.2 用户选择策略
12.1.3 仿真结果
12.2 多用户选择策略
12.2.1 系统模型
12.2.2 穷举选择策略
12.2.3 贪婪选择策略
12.2.4 性能分析
12.3 小结
参考文献

3章 OFDMA系统的资源分配技术
13.1 OFDMA系统资源分配理论
13.1.1 优化理论
13.1.2 优解算法
13.1.3 次优解算法
13.2 多播OFDMA系统资源分配技术
13.3 保证平均误比特率的资源分配
13.3.1 系统模型
13.3.2 优解算法
13.3.3 次优解算法
13.4 保证小可靠通信速率的资源分配
13.4.1 系统模型
13.4.2 优解算法
13.4.3 次优解算法
13.5 性能与评估
13.6 小结
参考文献

4章 不完全CSI条件下的OFDMA系统资源分配技术
14.1 不完全CSI下真实CSI的统计特性
14.1.1 CSI噪声和检测误差
14.1.2 CSI延迟和噪声
14.1.3 反馈速率受限
14.2 保证中断概率的OFDMA系统资源分配
14.2.1 问题描述
14.2.2 优解算法
14.2.3 次优解算法
14.3 保证遍历加权和速率大的资源分配
14.3.1 问题描述
14.3.2 优解算法
14.3.3 次优解算法
14.4 保证大非中断加权和速率大的资源分配
14.4.1 问题描述
14.4.2 优解上界的求解
14.4.3 次优解算法
14.5 性能与评估
14.5.1 CSI延迟和噪声误差时算法性能
14.5.2 反馈速率受限下的算法性能
14.6 小结
参考文献

结束语
中英对照表
通用符号表
名词索引
作者简介

作者介绍

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文摘

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序言

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《量子纠缠与隐形传态：超越经典的信息边界》 一、 前言：信息传递的量子革命 在人类探索信息世界的漫长征途中，我们从未停止对信息传递极限的追问。从古老的烽火狼烟，到电报、电话，再到如今无处不在的互联网，我们对速度、效率和安全性的追求从未止步。然而，当我们触及微观粒子世界的奥秘时，一种全新的、颠覆性的信息传递范式——量子信息理论，正悄然兴起，并以前所未有的速度改变着我们对信息本质的理解。 在众多的量子现象中，量子纠缠以其“幽灵般的超距作用”成为量子信息科学中最引人注目的基石之一。爱因斯坦曾对量子纠缠的存在表示怀疑，但实验一次次证明了它的真实性。量子纠缠不仅仅是一种奇特的物理现象，更是实现高效、安全信息处理与传递的强大工具。而隐形传态，作为量子纠缠最令人惊叹的应用之一，更是将信息传递从“复制”的概念提升到了“传送”的境界，仿佛打开了信息世界的“虫洞”。 本书《量子纠缠与隐形传态：超越经典的信息边界》正是致力于深入浅出地剖析量子纠缠的内在机制，揭示隐形传态的原理与实现途径，并展望其在未来信息科学与技术领域所蕴含的巨大潜力。我们旨在为读者构建一个清晰、严谨的认知框架，理解量子信息理论如何挑战我们对经典物理学的直觉，并开启信息传递的新纪元。 二、 量子纠缠的幽灵：连接微观世界的神秘纽带 量子纠缠，又称量子缠结，是量子力学中最奇特、最反直觉的现象之一。其核心在于，当两个或多个量子粒子（如光子、电子）发生相互作用后，它们之间会形成一种特殊的关联。即使这些粒子被分隔开遥远的距离，测量其中一个粒子的状态，会瞬时地影响到其他粒子的状态，仿佛它们之间存在着一种“心电感应”。 2.1 量子纠缠的诞生与表征 本书将首先追溯量子纠缠的理论起源，从薛定谔的猫悖论等思想实验出发，阐述量子叠加与量子纠缠的紧密联系。我们将详细介绍描述量子纠缠态的数学工具，如密度矩阵和贝尔不等式。读者将了解如何通过贝尔不等式来区分量子纠缠和经典的关联，从而为理解量子纠缠的非定域性提供坚实的理论基础。 2.2 量子纠缠的奇特性质：叠加、非定域性与不可克隆 叠加性 (Superposition): 在测量之前，纠缠粒子处于多种可能状态的叠加态。这种叠加态是实现量子并行计算的关键。 非定域性 (Non-locality): 纠缠粒子之间的关联不受距离限制，测量一个粒子的行为会“瞬间”影响到另一个粒子。这挑战了爱因斯坦的定域实在论，并引发了关于信息传递速度是否受限的深入探讨。本书将详细解析贝尔定理的意义，以及实验如何一步步证实量子纠缠的非定域性，例如Aspect实验的里程碑意义。 不可克隆定理 (No-Cloning Theorem): 量子不可克隆定理指出，无法完美地复制一个未知的量子态。这一特性对于理解隐形传态至关重要，它意味着信息传递的本质是“传送”而非“复制”。 2.3 量子纠缠的产生与操纵 本书将探讨多种产生量子纠缠的方法，包括： 参量下转换 (Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC): 利用非线性晶体，高能光子转化为一对低能的纠缠光子。这是目前最常用和最成熟的纠缠光子源。 原子系综纠缠: 利用原子或离子内部能级的量子态来制备纠缠态。 超导量子比特纠缠: 在超导电路中，利用量子比特的耦合来产生和操纵纠缠。 同时，我们将深入介绍如何利用各种量子门操作来精确地操纵和维持量子纠缠态，这是实现后续量子信息任务的基础。 三、 隐形传态的魔术：无需物质的“传送”之术 隐形传态（Quantum Teleportation）是量子信息领域中最具科幻色彩的概念之一。它并非真正意义上的物质传输，而是将一个量子比特的未知状态，借助一对预先共享的纠缠粒子和一个经典的通信信道，传递到远处的另一个粒子上。这个过程遵循量子力学的基本原理，并且由于不可克隆定理的存在，原有的量子态在传输过程中会被破坏，确保了信息的安全性。 3.1 隐形传态的基本原理 本书将详细阐述隐形传态的完整流程： 1. 纠缠对的制备与分发: 首先，需要制备一对处于纠缠态的粒子（粒子B和粒子C）。粒子B发送给Alice，粒子C发送给Bob。 2. Alice的联合测量: Alice拥有的待传送量子比特（粒子A）和她手中的纠缠粒子（粒子B）进行一次联合的贝尔态测量（Bell State Measurement, BSM）。 3. 经典信息的发送: 贝尔态测量会产生四种可能的经典结果。Alice将这四种结果中的任意一种（一个经典比特的信息）通过经典的通信信道发送给Bob。 4. Bob的量子操作: Bob接收到Alice发送的经典信息后，根据收到的信息，对他的纠缠粒子（粒子C）执行相应的酉操作（Unitary Operation）。 5. 状态恢复: Bob完成操作后，粒子C的状态就与Alice原本的粒子A的状态完全一致，即粒子A的未知状态被成功地“传送”到了粒子C上。 3.2 隐形传态的数学描述与实现 我们将提供隐形传态过程的详细数学推导，包括如何用量子态矢量来表示粒子A、B、C的初始状态，以及贝尔态测量的具体过程和结果。同时，本书还将深入探讨不同物理系统中实现隐形传态的具体技术细节，例如： 基于光子的隐形传态: 利用光子作为信息载体，通过偏振、频率、时间等自由度来编码量子信息。 基于原子的隐形传态: 利用原子或离子内部的能级作为量子比特，通过电磁场等手段进行操纵。 基于固态系统的隐形传态: 如量子点、NV色心等，这些系统在量子计算和通信方面展现出巨大的潜力。 3.3 隐形传态的意义与局限性 信息安全: 隐形传态是量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）等安全通信协议的重要组成部分。由于信息在传输过程中被不可克隆，任何窃听行为都会破坏传输过程，从而被发现。 量子计算: 隐形传态是构建通用量子计算机的关键技术之一，它能够实现量子比特之间的连接和信息交换，是量子算法执行的基础。 量子网络: 隐形传态是构建全球量子互联网的基础，能够实现远距离的量子信息传输和量子计算资源的共享。 尽管隐形传态展现出巨大的潜力，本书也将坦诚地探讨其目前的局限性，例如传输距离的限制、纠缠态的维持困难、对环境噪声的敏感性等，并介绍科学家们正在努力克服这些挑战的研究方向。 四、 展望：量子纠缠与隐形传态的未来 量子纠缠和隐形传态并非遥不可及的科幻概念，它们已经走进了实验室，并正在深刻地改变着信息科学与技术的前沿。 4.1 量子通信与量子互联网 本书将描绘量子通信的蓝图，包括如何利用量子纠缠实现无条件安全的量子密钥分发，以及如何构建覆盖全球的量子互联网。量子互联网将不仅仅是传输信息，更将实现远距离的量子计算能力共享，为科学研究、金融交易、药物研发等领域带来革命性的变革。 4.2 量子计算与量子模拟 量子纠缠是实现量子计算的核心资源。本书将解释纠缠态如何支持量子并行计算，以及隐形传态在构建大规模量子计算机中的作用，例如实现量子比特的连接和通信。此外，量子纠缠在量子模拟领域也有着不可替代的作用，能够模拟复杂的量子系统，为材料科学、化学、物理学等领域提供强大的研究工具。 4.3 量子传感与精密测量 利用量子纠缠的特性，可以构建出比经典传感器更灵敏、更精确的量子传感器。例如，量子纠缠光钟能够实现前所未有的时间测量精度，量子纠缠干涉仪能够探测到极微弱的引力波信号，极大地拓展了我们观测宇宙的能力。 4.4 跨学科的融合与挑战 量子信息科学的发展并非孤立的学科，它与物理学、计算机科学、数学、工程学等多个学科紧密交织。本书将探讨这些学科之间的交叉与融合，以及未来在材料科学、低温技术、光学工程等领域面临的挑战，并激励读者思考如何为这一激动人心的领域贡献力量。 五、 结语：开启信息世界的新篇章 《量子纠缠与隐形传态：超越经典的信息边界》旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解量子世界中信息传递的革命性变化。量子纠缠的非凡联系和隐形传态的“瞬间”传送，将深刻地改变我们对信息、计算和通信的认知。这本书不仅是一次知识的探索，更是一场对未来信息世界边界的畅想。我们希望读者在阅读本书后，能够深刻认识到量子技术所蕴含的巨大潜力，并被其驱动的科学探索精神所感染。这是一场关于信息本质的旅程，一场通往更安全、更高效、更强大信息时代的旅程。

评分☆☆☆☆☆

从排版和语言风格来看，这本书带有明显的学术报告风格，文字严谨，但缺乏必要的引导性和启发性。大量的图表，虽然信息丰富，但缺乏清晰的脉络梳理，读者在试图理解不同组合策略之间的相互作用时，往往需要花费大量时间在图表之间来回比对，才能勉强拼凑出全貌。尤其是在介绍新的信号处理流程时，往往是平铺直叙地描述算法步骤，而对于为何选择这条路径而非其他更优路径的考量，则鲜有提及。这种“知其然不知其所以然”的叙述方式，极大地削弱了读者建立直觉和迁移能力的机会。如果将这本书定位为高级研究生的参考读物，那么它在培养独立思考和创新能力方面的作用，远不如那些侧重于问题定义和数学建模的经典著作。它更像是一份标准作业的优秀范本，而非激发灵感的艺术品。

评分☆☆☆☆☆

不得不承认，这本书在资料的收集和整理方面下足了功夫，参考文献的数量令人印象深刻，展现了作者深厚的文献积累。然而，这种广度的堆砌，却牺牲了必要的深度和批判性分析。书中对于“空间信号组合”在实际工程落地时所面临的非线性、不确定性、以及实时性约束的讨论，几乎是蜻蜓点水。例如，当讨论到多卫星网络中的异构性处理时，书中提出的解决方案似乎完全基于理想信道模型，缺乏对实际空间环境（如大气湍流、星间链路的跳频切换等）带来的复杂耦合效应的有效建模。一个优秀的专著应当敢于直面工程难题，并提出具有前瞻性的、可验证的解决方案框架。但本书给我的感觉是，它更像是一本精心编排的教科书摘录，将已知知识点进行巧妙地重组，却没有提供多少原创性的思想火花或解决复杂矛盾的“妙招”。对于追求突破的研发人员来说，这本书的启发性可能非常有限。

评分☆☆☆☆☆

这本新近出版的《空间信号组合理论与关键技术》显然在试图构建一个宏大且体系化的框架，但初读之下，感觉它更像是一份详尽的、技术文档式的综述，而非一本真正面向深入理解和应用创新的教材或专著。书中对理论基础的铺陈，例如对经典通信系统模型的复述，占据了大量的篇幅，这些内容在其他领域的基础书籍中已是耳熟能详，显得有些冗余和缺乏新意。真正令人期待的“空间组合”部分，其理论深度似乎停留在对现有算法的罗列和性能指标的展示上，比如在多址接入、干扰抑制这些老生常谈的议题上，虽然覆盖面广，但缺乏对底层数学原理的独到洞察和创新性推导。我期待的，是能看到一些关于非正交多址接入（NOMA）在复杂空间场景下的优化框架，或者针对高动态、大时延链路的鲁棒性理论突破，然而，书中的讨论更多地停留在仿真结果的展示，鲜有对理论极限的探讨。总体而言，它更适合作为快速查阅特定算法实现细节的工具书，而非能引领读者进行理论思考和前沿探索的阶梯。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书最主要的遗憾在于，它似乎错失了将“空间”这一核心概念与“组合理论”进行深度耦合的绝佳机会。空间信号的独特性在于其三维的、广域的、时变性极强的几何结构，这应当是组合理论得以施展拳脚的最佳试验场。然而，书中的大部分内容，无论是在理论建模还是技术应用上，都可以轻易地被替换为地面蜂窝网络中的类似概念，这使得“空间”二字仿佛只是一个装饰性的前缀，而非驱动理论创新的根本动力。我期待看到更多关于非欧几里得几何在空间信号处理中的应用，或者针对轨道动力学约束下的资源动态调度优化模型，这些才是真正能体现“空间信号组合”独特性的地方。遗憾的是，这些高阶的、跨学科的融合点在书中几乎没有得到深入的探讨，使得整本书的价值更接近于一个综合性的技术汇编，而非一本具有前瞻视野的理论专著。

评分☆☆☆☆☆

阅读此书的体验，犹如置身于一个信息量巨大但逻辑流散的知识海洋。作者在描述各个技术分支时，似乎总是在追求“包罗万象”，结果导致了对核心概念的阐释常常被一些边缘性的、甚至有些过时的技术细节所稀释。比如，在谈及波束赋形（Beamforming）技术时，作者用了相当大的篇幅去回顾传统的Capon或MVDR方法，这在当前的超大规模MIMO（Massive MIMO）和智能反射面（RIS）背景下，显得力不从心。更让人感到困惑的是，理论推导部分常常在关键的步骤上戛然而止，留下大量的数学黑箱，读者需要自行填补大量的中间步骤才能理解最终结论，这对于需要快速掌握这些技术的工程人员来说，无疑增加了巨大的学习成本。特别是，书中对“关键技术”的筛选标准令人费解，一些明显已被更先进技术取代的方案被赋予了与前沿技术同等的篇幅，这使得整本书的知识结构显得陈旧且不平衡，难以帮助读者建立起一个与时俱进的技术认知地图。