《协同通信:物理层、信道模型和系统实现》从硬件、信道和物理层设计三个方面来阐述协同通信系统。主要涉及了协同通信系统的四个重要领域:其一是对该系统的完整分类,其二是无线信道,其三是物理层,最后是硬件相关部分。全书共分为6章,第1章总体介绍系统通信系统,第2章介绍了无线中继和空时信道,第3章介绍了透明物理层算法,第4章讨论了再生物理层算法,第5章主要讨论了硬件是如何促进和限制协同中继机制的,第6章对《协同通信:物理层、信道模型和系统实现》进行了总结,并着重探讨了重要的开放性研究方向以及仍需要进一步探索的领域。
多勒(Mischa Dohler),现任CTTC巴塞罗那资深研究员。2005年6月到2008年2月期间,担任法国电信研发部门的资深高级研究专家。在协同通信系统、软件无线电、无线传感器网络等领域开展研究。2003年9月到2008年2月期间。担任伦敦国王学院电信研究中心的讲师。同时,还是伦敦国王学院的伦敦技术网商务委员、IEEE UKRI分部的学生代表、IEEE第8区(欧洲、非洲、中东以及俄罗斯)的学生活动委员会成员。他在2003年获得英国伦敦国王学院电信专业博士。2000年在德国德累斯顿工业大学获得电气工程文凭。1999年获得伦敦国王学院电信专业硕士。在这之前,他在莫斯科学习物理学。并在物理和数学方面获得各种竞赛奖。特别是在德国国际物理奥林匹克竞赛上入围第三轮。1999年12月,Mischa博士在移动VCE架构方面最早提出了分布式协同空时编码通信系统。目前他已经发表了超过110篇的期刊和会议论文,被引用的h指数为20,g指数达到41,并拥有多项专利,合编和自编了多部书籍。他做过多次国际短期课程。并积极参与标准化的活动。他在各种大会上担任技术程序委员会委员和主席。例如2008年在法国嘎纳举办的IEEE PIMRC会议上担任技术委员会主席。他还是多个IEEE和非IEEE期刊的编辑,同时也是IEEE的高级会员。
李永会(Yonghui Li),在2002年11月获得北京航空航天大学博士学位。1999-2003年任职于连宇通信,担任LAS-CAMA系统物理层设计方面的项目经理。从2003年开始,一直供职于澳大利亚悉尼大学电信重点研究中心。现在他是悉尼大学电子与信息工程专业的副教授,也是澳大利亚伊丽莎白二世女皇研究奖获得者。目前的研究方向是无线通信。在MIMO、协同通信、信道编码技术、接收机设计、认知无线电和无线传感器网络等领域开展研究,在这些领域中已发表了100多篇期刊和会议论文,并拥有多项已授权和正在申请的专利。
译者序
前言
缩写
函数
符号
第1章 引言
1.1 本书结构
1.2 概念简介
1.2.1 信道
1.2.2 典型增益
1.2.3 典型架构
1.3 应用场景
1.3.1 蜂窝网络
1.3.2 wI.AN网络
1.3.3 车到车通信
1.3.4 无线传感器网络
1.4 协同的利弊
1.4.1 协同的优点
1.4.2 协同的缺点
1.4.3 系统折中
1.5 协同性能界
1.5.1 容量增益
1.5.2 速率中断增益
1.5.3 分集复用折中
1.6 定义与术语
1.6.1 中继节点
1.6.2 多址接人方法
1.6.3 协同网络方面
1.6.4 系统分析和总结
1.7 背景和里程碑
1.7.1 第一个关键里程碑
1.7.2 辅助中继
1.7.3 协同中继
1.7.4 空时中继
1.8 总结
第2章 无线中继信道
2.1 序言
2.1.1 本章 内容
2.1.2 符号说明
2.2 一般特征和发展趋势
2.2.1 传播原理
2.2.2 传播模型
2.2.3 信道建模
2.2.4 再生中继信道简介
2.2.5 透明中继信道简介
2.3 再生中继信道
2.3.1 传播模型
2.3.2 包络和功率衰落的统计特性
2.3.3 时域衰落特性
2.3.4 空时衰落特性
2.3.5 频一空一时衰落特性
2.3.6 再生中继信道的仿真
2.3.7 测量和经验模型
2.3.8 再生衰落信道的估计
2.4 透明中继信道
2.4.1 传播模型
2.4.2 包络和功率衰落的统计特性
2.4.3 时域衰落特性
2.4.4 空时衰落特性
2.4.5 频一空一时衰落特性
2.4.6 透明衰落信道的仿真方法
2.4.7 测量和经验模型
2.4.8 透明中继的信道估计
2.5 分布式多输人多输出信道
2.5.1 问题简化
2.5.2 主要设计标准
2.5.3 宏分集增益
2.6 本章 小结
第3章 透明中继传输
3.1 序言
3.1.1 本章 内容
3.1.2 符号说明
3.2 透明中继传输协议
3.2.1 单分支两跳中继放大转发
3.2.2 单分支多跳中继放大转发
3.2.3 多分支两跳中继放大转发
3.2.4 多分支多跳中继放大转发
3.3 透明空时处理协议
3.3.1 分布式空时分组码
3.3.2 分布式空时网格码
3.3.3 分布式空间复用
3.3.4 分布式波束赋形
3.4 分布式系统优化
3.4.1 分布式自适应功率分配
3.4.2 分布式中继选择
3.5 本章 小结
第4章 再生中继传输
4.1 序言
4.1.1 本章 内容
4.1.2 符号说明
4.2 再生中继协议
4.2.1 译码转发
4.2.2 压缩转发协议
4.2.3 软信息转发协议
4.2.4 自适应中继转发协议
4.2.5 选择式译码转发协议
4.3 分布式空时编码
4.3.1 分布式空时分组码
4.3.2 分布式空时网格码
4.3.3 分布式Turbo码
4.4 分布式网络编码
4.4.1 分布式网络信道编码
4.4.2 网络编码分复用
4.5 本章 小节
第5章 硬件实现
5.1 序言
5.1.1 本章 内容
5.1.2 符号说明
5.2 模拟硬件结构的收发机
5.2.1 重要的硬件组件
5.2.2 模拟中继结构
5.3 数字硬件结构的收发机
5.3.1 重要的一些硬件单元
5.3.2 数字硬件结构的中继
5.4 结构比较
5.4.1 双工、中继与接入协议
5.4.2 阪发机复杂度
5.4.3 成本估计
5.5 3GuM俗话音/HSDPA中继节点的复杂度分析
5.5.1 系统假设
5.5.2 算法复杂度
5.5.3 功耗
5.5.4 具体场景分析
5.6 u'E/WiMAx中继的复杂度
5.6.1 L,TE与WiMAX的对比
5.6.2 系统假设
5.6.3 算法复杂度
5.6.4 功耗
5.6.5 具体场景分析
5.7 硬件演示平台
5.7.1 MII’商用硬件演示平台
5.7.2 ETH的RACooN硬件演示平台
5.7.3 Easy-CI程
5.8 本章 小结
第6章 结语和展望
6.1 贡献
6.1.1 第l章
6.1.2 第2章
6.1.3 第3章
6.1.4 第4章
6.1.5 第5章
6.2 真实世界中的不完善
6.2.1 宽带化
6.2.2 阴影衰落
6.2.3 干扰的影响
6.2.4.信道编码器的引入
6.2.5 系统中断
6.2.6 渐近表达式
6.3 开放性课题
6.3.1 分类
6.3.2 无线信道
6.3.3 透明的物理层技术
6.3.4 再生物理层技术
6.3.5 硬件的考虑
6.4 商业应用的挑战
参考文献
1.2 概念简介在传统的无线通信系统中,用户与基站之间的相互通信是分别独立完成的。而协同通信则是通过中继的辅助或其他用户的协同来完成通信的,这就使得该用户的通信链路得以增强。这种系统在实现上有很大的自由度,辅助性的中继和协同性的用户可以通过多种方法来部署,因此会存在大量不同的系统架构。下面将对其中一些典型结构进行介绍。在此之前,先讨论一下系统中的无线信道和系统可挖掘的增益等问题。
1.2.1 信道无线信道是理解协同系统增益的关键。在第2章中将会对无线信道进行详细讨论,在此我们介绍一下其基本特征。传输信号在无线信道中会受到三个因素的影响:
路径损耗。电磁波传输经过一定的距离后,对在足够大的面积上接收到的场强功率进行求平均计算就能得到与距离相关的功率损失,即路径损耗,简称路损。对于特定的环境,路损一般都是以分贝为单位并随着距离的增大而线性降低。路损效应可以消弱干扰的影响,但同样也使有用信号减弱。因此,改善路损常常是技术研究中的一个目标。
阴影。在特定距离上某一半径的面积上接收功率会由于物体的随机遮蔽而产生围绕路损的一些波动,这种缓慢变化称为阴影效应,用来表示因传输距离相同而传播环境不同所导致的大尺度衰落的特征。阴影一般是随机的,常用以分贝dB形式表示的高斯变量来建模。阴影是最影响现代通信系统的不利因素之一,因为它不能通过信道编码之类的技术完全避免掉,常常导致通信链路的不可用(通常被称为中断)。因此,任何可以改进阴影影响的技术都是非常值得研究的。衰落。相对于前两者,这里所说的衰落是在路损与阴影上的一种小尺度衰落,通常是由多径传播环境造成的。
如果由于快速移动性导致信道衰落在符号间就发生变化,称为快速衰落,否则称为慢速衰落。一般情况下快衰信道可以利用合适的信道编码来获得时间分集,而慢衰信道就不能获得时间分集,常导致链路中断。如果多径延迟大于符号周期,使得多个符号的副本之间是可以区分开的,则被称为频率选择性信道;否则,称之为频率平坦信道。前者可通过合适的信号处理技术来获得频率分集,后者不能提供频率分集,常常会带来链路中断。提到中断,最糟糕的场景就是慢衰且频率平坦的信道,最好的场景就是快衰且频率选择性的信道。现代通信系统中信道是慢衰还是快衰,取决于收发设备的移动速度。然而,随着技术的进步,符号周期越来越短,使得典型的信道都是频率选择性的,因而提供了足够的使用分集的可能性。而通过技术改善加强分集增益,似乎是不再必要的。然而,正如1.5.3 节中所述的,分集(可靠性)总是被看做可与信息速率(容量)相互折中,因而需要对这两方面都尽量同时优化。
……
翻开这本书,首先映入眼帘的是它那严谨的排版和清晰的逻辑结构。封面的设计虽然简洁,却恰到好处地传达了本书的技术重心。我对“协同通信”这一概念本身就充满了好奇,因为在当今无线通信飞速发展的时代,传统的点对点通信模式似乎已经触及到瓶颈,而协同通信所带来的“组队”优势,无疑为突破瓶颈提供了新的思路。 书中关于“物理层”的讨论,我非常期待能够深入了解其背后的数学模型和信号处理技术。例如,在多用户协作时,信号是如何进行叠加和解码的?是否存在一些特殊的编码和调制方案,能够最大化协同增益?我希望书中能够详细解释这些过程,并提供一些直观的图示来辅助理解,让读者能够清楚地把握住协同通信在物理层面的工作机制。 “信道模型”的章节,更是我关注的重点。在复杂的无线环境中,信道的时变性和空间选择性对通信性能有着至关重要的影响。协同通信的引入,是否能够通过多个节点的协作,有效地缓解多径效应、阴影衰落等问题?我期待书中能提供不同传播环境下的典型信道模型,并深入分析这些模型如何影响协同通信的性能指标,例如误码率、吞吐量和覆盖范围。 至于“系统实现”,这部分内容更是连接理论与实践的关键。我非常希望书中能够提供一些具体的系统设计案例,讲解如何将协同通信的理论知识应用到实际的硬件和软件设计中。例如,在基站端或用户终端,如何设计能够支持协同通信的射频前端和基带处理单元?是否存在一些优化的算法,能够降低系统的功耗和复杂度? 这本书的标题,准确地概括了其内容的核心。对于我这样一名对无线通信理论和实践都感兴趣的研究者来说,这本书无疑提供了一个深入了解协同通信的绝佳机会。它所涵盖的从底层物理到系统实现的全面视角,能够帮助我建立起对协同通信技术的系统性认知,并为我未来的研究和开发工作提供有力的理论支撑和实践指导。
评分这本书给人的第一印象是其专业性。封面上那个略显沉稳的色调,配合着“协同通信”这样既有技术感又充满合作意味的词语,让人立刻感受到这并非一本泛泛而谈的科普读物,而是一本深入钻研技术细节的学术专著。我之所以对这本书感兴趣,是因为我一直在关注无线通信领域的技术革新,特别是那些能够显著提升通信性能、拓展应用边界的新技术。 “物理层”的阐述,是我最为期待的部分。我希望能够在这部分找到关于协同通信在最基础层面如何工作的答案。比如,当多个节点协同工作时,它们发送的信号如何相互影响?是否存在一些创新的编码和解码策略,能够有效地利用这些信号的相互作用,从而提高数据传输速率和可靠性?书中是否会提供一些数学推导,让我能够清晰地理解其中的物理原理? “信道模型”的章节,对我来说也是一个关键的知识点。在真实世界的无线环境中,信号传输总是会受到各种衰落和干扰的影响。我希望这本书能够提供关于协同通信信道模型的详细介绍,例如如何准确地描述多个节点与接收节点之间的信道特性,以及如何考虑这些信道特性的时空相关性。我相信,对这些信道模型的深入理解,是设计高效协同通信系统的基础。 “系统实现”则将理论与实践紧密地联系起来。我希望能够从中了解,如何将实验室里的理论模型转化为实际的通信系统。这可能涉及到硬件设计的考量,例如天线的配置、射频链路的设计,以及软件层面的实现,例如信道估计、数据融合和功率分配等算法的设计。书中是否会提供一些具体的系统框图或设计实例,能够帮助我更好地理解工程实现的细节? 这本书的标题,精准地勾勒出了其内容的主线。对于我这样一个希望在无线通信领域取得更深入理解的读者来说,这本书无疑提供了一个全面而系统的学习路径。它似乎能够填补我在协同通信领域知识上的空白,并为我提供一个扎实的理论基础和可行的工程实践指导。
评分这本书的封面设计就很有吸引力,银灰色的主色调搭配简洁的蓝色字体,给人一种专业、严谨的感觉。封面上“协同通信”这几个大字相当醒目,暗示了这本书的核心主题,而副标题“物理层、信道模型和系统实现”则进一步明确了其技术深度和应用导向。 我个人一直对无线通信领域的发展非常感兴趣,特别是随着5G、6G技术的不断演进,协同通信作为提升频谱效率、扩大覆盖范围、增强系统可靠性的关键技术,其重要性不言而喻。我期待这本书能够深入浅出地讲解协同通信背后的物理学原理,比如信号的叠加、信道的衰落与干扰如何影响协同通信的性能,以及如何通过各种协同策略来克服这些挑战。 同时,书中关于信道模型的探讨也让我非常期待。一个精确的信道模型是进行系统设计和性能仿真的基础,而协同通信的信道特性与传统通信方式相比,又有着独特的复杂性。我希望这本书能详细介绍不同场景下的协同通信信道模型,包括瑞利衰落、莱斯衰落,以及更复杂的散射模型,并说明如何将这些模型应用于理论分析和实际仿真。 此外,“系统实现”这个词汇也让我对这本书的实用性充满了信心。理论知识固然重要,但如何将这些理论转化为实际可用的系统,才是检验技术可行性的关键。我希望能从书中了解到协同通信系统的硬件设计考量,比如天线阵列的设计、射频前端的选取、DSP的实现等等,以及软件层面的实现细节,例如信道估计、数据融合、功率控制等算法的设计与优化。 总而言之,这本书的标题和副标题组合,准确地传达了其内容范围和技术深度,让我看到了它在协同通信领域填补知识空白、提供全面指导的潜力。我相信,对于我这样希望深入理解协同通信技术,并可能将其应用于实际项目中的读者来说,这本书将是一本不可多得的宝贵资源。
评分这本书的封面设计,低调却充满力量,仿佛是在诉说着一项复杂而又至关重要的技术。我尤其被“协同通信”这个词组所吸引,它给人的第一感觉就是一种“合作共赢”的理念在通信领域的体现。在当今无线通信面临着频谱资源日益紧张、网络覆盖存在盲区等诸多挑战的背景下,我迫切希望能够了解协同通信如何通过多设备之间的信息共享和联合处理,来突破这些瓶颈。 关于“物理层”的论述,我期待能够看到一些前沿的研究成果。例如,在分布式天线系统、中继通信等场景下,如何设计更有效的信号预编码和后处理算法,以最大化协同增益?书中是否会涉及到一些先进的通信技术,如联合通信与感知、智能反射面等,并分析它们与协同通信的结合如何进一步提升系统性能? “信道模型”的章节,我希望能够看到对现实复杂无线环境的细致刻画。除了经典的瑞利衰落模型,书中是否会引入一些更贴近实际的信道模型,例如考虑了大规模MIMO、异构网络以及移动性等因素的模型?我希望能够了解如何准确地建模协同通信下,多节点之间的信道相关性,以及如何利用这些模型来优化通信策略,从而提高系统的可靠性和效率。 “系统实现”部分,更是让我对接下来的实际应用充满了遐想。我希望能够从中了解到,在实际的通信设备中,如何有效地实现协同通信的各个环节,包括数据采集、信息融合、决策制定以及信号发射等。书中是否会提供一些硬件平台的选型建议,或者介绍一些关键的硬件模块和软件架构,能够帮助开发者将理论知识转化为可行的工程方案? 总而言之,这本书的名称就好像为我量身定做的一样,它精准地概括了我目前在无线通信领域最感兴趣且最想深入学习的方向。我期待它能够提供一套完整的理论框架,并辅以实际的工程实现思路,帮助我更好地理解协同通信的精髓,并为我未来的学习和工作提供宝贵的指导。
评分封面设计给人一种稳重而专业的印象,简洁的文字排版和恰当的留白,都暗示着内容的严谨和条理。我对“协同通信”这个概念的关注由来已久,深知它在未来无线网络中的重要作用。这本书的标题——“协同通信:物理层、信道模型和系统实现”,准确地概括了其将要涵盖的知识范围,从最基础的信号层面,到抽象的数学模型,再到实际的工程应用,形成了一个完整的知识链条。 在“物理层”的讨论中,我非常期待能够深入了解协同通信是如何利用多用户之间的合作来提升通信性能的。这其中可能涉及到信号的叠加、干扰的消除、甚至是对信道特性的联合利用。我希望书中能够提供详细的数学推导和算法解释,让我能够理解其背后的原理,例如分集合并(DF)和冻结集合合并(CF)等中继策略,以及如何通过预编码和后处理技术来优化协同通信的效率。 “信道模型”部分,我希望能够看到对不同传播环境下的协同通信信道特性的深入分析。在复杂的无线环境中,信道的随机性和时变性是影响通信质量的关键因素。我期待书中能够介绍各种经典的信道模型,如瑞利衰落、莱斯衰落,并进一步探讨在协同通信场景下,如何更精确地描述多个节点与接收端之间的信道统计特性,例如信道相关性、互相关性等,并阐述这些模型对协同通信性能的影响。 “系统实现”章节,更是将理论付诸实践的关键。我希望从中能够了解到,如何将协同通信的理论优势转化为实际可用的通信系统。这可能包括对硬件平台的需求,例如天线阵列的设计、射频前端的选型,以及软件算法的实现,例如信道估计、数据融合、资源分配以及功率控制等。我期待书中能够提供一些实际的设计考量和工程优化方案,帮助读者理解如何构建高效可靠的协同通信系统。 总而言之,这本书的名称精准地定位了其内容的核心。对于希望深入理解协同通信技术的专业人士和学生而言,它提供了一个全面而系统的知识框架,能够帮助读者建立起从物理层原理到系统实现的完整认知,并为解决实际无线通信问题提供宝贵的理论和实践指导。
评分书不错的,送货很快
评分协同通信: 物理层、信道模型和系统实现,不错。
评分非常满意,五星
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