联合编码调制技术及应用 [Joint Coded Modulation Technology and Its Application] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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薛睿，赵旦峰 等 著

图书标签:

• 联合编码
• 调制
• 通信系统
• 信息论
• 信号处理
• 无线通信
• 编码技术
• 调制技术
• 数字通信
• 信道编码

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118098761

版次：1

商品编码：11665560

包装：平装

外文名称：Joint Coded Modulation Technology and Its Application

开本：16开

出版时间：2015-03-01

用纸：胶版纸

页数：175

字数：260000

正文语种

内容简介

　　《联合编码调制技术及应用》旨在研究带宽有效的编码技术，探索编码与调制的联合方案，将先进的信道编码（Turbo或LDPC码）、高效的调制（CPM）以及Turbo检测技术进行有机融合，大限度地逼近功率有效性和带宽利用率之间的平衡点，为下一代无线移动通信链路中编码与调制策略的选择提供新思路和可行性论证。
　　《联合编码调制技术及应用》内容主要分为以下四个部分：第一部分内容为卷积码、Turbo码、二元及多元LD-PC码的基本理论；第二部分内容为MSK和CPM调制的基本原理；第三部分内容为编码和调制的联合方案的设计、优化与系统性能分析；第四部分内容为编码调制技术在卫星导航系统中的应用研究。
　　《联合编码调制技术及应用》力求兼顾编码调制技术的基础理论和实际应用，适合作为高等院校通信工程、电子信息等专业的高年级本科生及研究生的教材或教学参考书，也可供研究人员、工程技术人员参考使用。

内页插图

目录

第1章 编码调制技术概述
1.1 编码和调制的作用
1.2 信道编码技术的发展与现状
1.2.1 信道编码的前期发展
1.2.2 近香农限的信道编码
1.3 高带宽效率数字调制技术发展与现状
1.3.1 带宽有效调制的发展历程
1. 3.2 连续相位调制技术的研究进展
1.4 联合编码调制技术的发展与现状
1. 4.1 联合编码调制技术的提出
1.4.2 联合编码调制技术的研究进展
1.5 本书的组织结构
参考文献

第2章 基于Turbo码的MSK编码调制系统
2.1 MSK调制技术
2.1.1 基本原理
2.1.2 调制与解调
2.2 Turbo码编码原理
2.2.1 PCCC编码器结构
2. 2.2 3GPP标准中的Turbo码
2.3 Turbo码译码原理
2. 3.1 Turbo译码器结构
2.3.2 Turbo译码算法
2.3.3 译码算法性能分析
2.4 Turbo-MSK系统性能分析
2. 4.1 系统模型
2.4.2 仿真结果与分析
2.5 本章小结
参考文献

第3章 基于LDPC码的MSK编码调制系统
3.1 LDPC码的基本原理
3.2 LDPC码的编码方法
3. 2.1 基于高斯消去的编码方法
3.2.2 基于近似下三角矩阵的有效编码方法
3.2.3 基于删除信道的LDPC码的迭代编码方法
3.2.4 具有准循环结构的LDPC码的编码方法
3.3 LDPC码的译码算法
3. 3.1 概率域BP译码算法
3.3.2 对数域BP译码算法
3.3.3 改进的BP译码算法
3. 3.4 译码算法性能对比
3.4 LDPC码校验矩阵的构造
3.4.1 随机构造方法
3.4.2 结构构造方法
3.4.3 改进的构造方法
3.5 LDPC-MSK系统性能分析
3. 5.1 系统模型
3.5.2 仿真结果与分析
3.6 本章小结
参考文献

第4章 基于卷积码的BICM系统
4.1 SCCC编译码原理
4.1.1 编译码器结构
4.1.2 基于Log-MAP算法的SISO滑窗模型
4.1.3 迭代检测收敛性分析
4.2 CPM调制技术
4. 2.1 CPM信号的定义
4. 2.2 CPM信号的状态描述
4.2.3 CPM信号的频谱特性
4. 2.4 CPM信号的性能
4.3 CPM信号的分解模型
4. 3.1 无记忆调制器（MM）
4.3.2 连续相位编码器（CPE）
4.4 CPM性能仿真
4. 4.1 CPM的误比特率性能
4.4.2 CPM的功率谱密度特性
……
第5章 基于Turbo码的BICM系统
第6章 基于二元LDPC码的BICM系统
第7章 基于多元LDPC码的CPM编码调制系统
第8章 编码调制技术在卫星导航中应用研究
缩略语

前言/序言

探索数字通信的边界：信号传输的艺术与科学 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不在享受着信息高速流通带来的便利。从手机的流畅通话，到高清视频的实时传输，再到物联网设备的互联互通，这一切的背后都离不开高效、可靠的数字通信技术。本书将带领您深入探究数字通信领域的核心奥秘，重点聚焦于如何将信息编码与信号调制巧妙结合，以期在有限的传输介质上实现最高效、最鲁棒的信息传递。我们将从基础概念出发，循序渐进地揭示各种先进技术的原理、优势及其在实际应用中的巨大潜力。 第一部分：数字通信的基石——编码与调制 任何数字通信系统的核心都在于将原始的数字信息转化为适合在物理信道中传输的信号，并在接收端将其精确地恢复。这其中，编码和调制是两个至关重要的环节。 第一章：数字信息编码——为数据穿上坚实的铠甲 在将数字信息发送出去之前，我们首先需要对其进行编码。编码的首要目标是纠错。通信过程中，信号不可避免地会受到噪声和干扰的影响，导致信息出错。纠错编码（Error-Correcting Codes, ECC）就像给信息穿上了一层坚实的铠甲，即使部分信息损坏，接收端也能通过特定的解码算法检测并纠正错误，极大地提高了通信的可靠性。我们将详细介绍几种经典的纠错编码方案： 线性分组码 (Linear Block Codes)： 这类编码结构简单，易于实现，而且具有良好的理论性能。我们将深入理解其编码原理，例如海明码 (Hamming Code)，学习如何添加冗余位来检测和纠正单比特错误。进一步，我们将探讨BCH码 (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code) 和 里德-所罗门码 (Reed-Solomon Code)，它们能够纠正多比特错误，在CD、DVD、QR码以及卫星通信等领域有着广泛应用。我们将分析它们的代数结构、编码矩阵、生成多项式以及译码算法，包括代数译码法和失联度译码法。 卷积码 (Convolutional Codes)： 与分组码不同，卷积码将信息比特流通过一个具有“记忆”的移位寄存器进行编码。其编码过程是连续的，具有更强的纠错能力，尤其是在性能要求苛刻的场合。我们将详细讲解卷积码的编码器结构（约束长度、生成多项式）、状态图、码树和码格图。重点是维特比算法 (Viterbi Algorithm)，这是卷积码的最优译码算法，我们将对其进行细致的分析，理解其如何通过搜索最优路径来找到最可能发送的比特序列。 Turbo码 (Turbo Codes) 和 LDPC码 (Low-Density Parity-Check Codes)： 作为现代通信系统中的明星，Turbo码和LDPC码在接近香农极限的性能方面取得了突破性的进展。我们将深入研究Turbo码的并行级联结构，了解其迭代译码的工作原理，以及SISO (Soft-Input Soft-Output) 译码器的作用。对于LDPC码，我们将探讨其稀疏校验矩阵的设计，以及和积算法 (Sum-Product Algorithm) 等译码方法，理解它们为何能在高信噪比下实现如此优异的性能。 除了纠错编码，信息编码还包括信源编码 (Source Coding)。虽然本章主要关注信道编码，但我们会简要提及信源编码的目标是将信息源的冗余度降到最低，以节省传输带宽，例如霍夫曼编码 (Huffman Coding) 和 算术编码 (Arithmetic Coding)。 第二章：数字信号调制——让信息跃动于载波之上 编码后的数字比特序列需要转化为能在物理信道中传输的模拟信号。这个过程就是信号调制。调制器的任务是改变载波信号的某个参数（如幅度、频率或相位），使其携带的数字信息。选择合适的调制方式，可以有效抵抗信道干扰，提高频谱利用率，并降低接收端的复杂度。我们将重点介绍以下几种关键的数字调制技术： 幅度键控 (Amplitude Shift Keying, ASK)： 最简单的调制方式之一，通过改变载波的幅度来表示数字比特。我们将讨论二进制ASK (2-ASK) 和多进制ASK (M-ASK)，分析其星座图，以及在不同信噪比下的性能表现，并探讨其易受幅度起伏影响的缺点。 频率键控 (Frequency Shift Keying, FSK)： 通过改变载波的频率来表示数字比特。我们将研究二进制FSK (2-FSK)，并讨论其相干解调和非相干解调。FSK对幅度噪声具有较好的抗干扰能力，在一些低速通信场景中有应用。 相位键控 (Phase Shift Keying, PSK)： 通过改变载波的相位来表示数字比特。这是最常用和重要的调制技术之一。我们将详细分析： 二进制相移键控 (Binary Phase Shift Keying, BPSK)： 最基础的PSK，用两个相位表示0和1。 正交相移键控 (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK)： 一次传输两个比特，用四个相位表示。 更高级的MPSK (M-ary Phase Shift Keying)： 进一步提高传输速率。我们将通过星座图来直观展示PSK的信号空间，并分析其错误概率与信噪比的关系。 正交幅度调制 (Quadrature Amplitude Modulation, QAM)： QAM结合了ASK和PSK的优点，通过同时改变载波的幅度和相位来表示数字比特。这是当前高速无线通信和有线通信（如Wi-Fi、LTE、5G）中应用最广泛的技术。我们将深入讲解4-QAM (即QPSK)、16-QAM、64-QAM，以及更高阶的QAM。我们会分析其星座图的演变，以及比特错误率 (Bit Error Rate, BER) 与信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR) 的权衡。我们将探讨如何通过增加星座点来提高频谱效率，但也会带来对信噪比更高的要求和更复杂的接收机设计。 第二部分：编码与调制的融合——联合编码调制技术 单就编码或调制而言，其性能提升均有其瓶颈。联合编码调制技术（Joint Coded Modulation, JCM）的出现，旨在通过将编码和调制过程紧密结合，实现比单独应用编码和调制更优异的性能。这种联合设计打破了传统通信系统中“编码器”和“调制器”的界限，将信息比特的编码与信号星座点的映射策略融为一体，从而在有限的带宽和功率条件下，获得更高的传输速率和更低的错误率。 第三章：星座编码调制 (Trellis Coded Modulation, TCM) TCM是联合编码调制技术的一个重要里程碑。它将卷积编码器与一个特殊的调制器结合在一起，使得编码的冗余信息也被利用起来进行调制。 TCM的基本原理： TCM的核心思想是将输入信息比特分成两部分：一部分用于控制卷积编码器的状态转移，另一部分直接用于星座点的选择。编码器输出的比特流一部分用于卷积编码，另一部分不经编码直接映射到星座点。这种设计使得同一个星座点可能对应不同的编码路径，从而在接收端进行判决时，能够利用更多信息来区分信号。 TCM的编码器和星座映射： 我们将详细分析TCM的编码器结构，包括其约束长度和生成多项式。关键在于星座映射 (Set Partitioning) 的设计，这是一个非常精巧的设计过程，旨在将星座点根据其距离进行分组，使得距离越近的星座点对应着越相似的编码路径，从而优化译码时的判决。我们将通过实例，例如4-PSK TCM和8-PSK TCM，来展示星座划分的过程以及映射规则。 TCM的译码： TCM的译码器通常采用维特比算法 (Viterbi Algorithm)，但其状态定义和转移与标准的卷积码译码器略有不同，因为需要同时考虑编码器状态和星座点的选择。我们将分析TCM译码器的状态转移和路径度量的计算。 TCM的优势与局限性： TCM可以在不增加带宽的情况下，提供显著的编码增益，显著降低错误概率。但其编码增益通常是固定的，并且在低信噪比下性能提升相对有限。 第四章：其他联合编码调制技术 除了TCM，还有许多其他形式的联合编码调制技术，它们在不同的应用场景下展现出独特的优势。 网格编码调制 (Lattice Coded Modulation, LCM)： LCM借鉴了格点理论，将信号星座点组织成格点结构，以提高频谱效率和抗噪声能力。我们将介绍格点码的基本概念，以及LCM如何利用格点结构来优化信号星座的设计。 迭代解码的联合编码调制： 随着Turbo码和LDPC码的出现，将迭代解码的思想引入联合编码调制成为可能。这类技术通过多轮的软信息交互，不断地优化对信息比特的估计，从而获得接近理论极限的性能。我们将简要介绍Turbo TCM等概念，说明如何将迭代译码的思想与TCM结合。 基于 MIMO 的联合编码调制： 在多输入多输出 (MIMO) 系统中，联合编码调制技术可以与空时编码 (Space-Time Coding) 相结合，进一步提升系统的吞吐量和可靠性。我们将简要探讨空时编码调制 (Space-Time Coded Modulation, STCM) 的概念，以及它如何利用多天线资源来实现更优的通信性能。 第三部分：联合编码调制技术的应用 联合编码调制技术并非仅仅停留在理论研究层面，它们已经在众多现代通信系统中得到了广泛而成功的应用。 第五章：移动通信系统中的应用 在蜂窝移动通信领域，对数据传输速率和可靠性的要求极高。 GSM (Global System for Mobile Communications)： 早期的GSM系统就采用了卷积码和GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) 调制，虽然不是严格意义上的联合编码调制，但已体现了对编码和调制的优化考虑。 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 和 HSPA (High-Speed Packet Access)： 这些3G技术采用了更先进的Turbo码，并结合了QPSK和16-QAM等调制方式。Turbo码的强大纠错能力为用户带来了更快的下载速度和更好的通话质量。 LTE (Long-Term Evolution) 和 5G NR (New Radio)： 作为当前最先进的移动通信标准，LTE和5G NR采用了LDPC码和Polar码作为核心的信道编码方案，并支持高阶QAM（如256-QAM、1024-QAM），以及MIMO技术。这些技术的结合，实现了前所未有的高数据速率和低时延。我们将重点分析LDPC码在LTE和5G中的具体实现方式，以及其对性能的巨大贡献。 第六章：卫星通信、深空探测与无线局域网的应用 除了移动通信，联合编码调制技术在其他领域也扮演着至关重要的角色。 卫星通信： 卫星通信的信道环境复杂且功率受限，因此对编码和调制的效率要求极高。Reed-Solomon码和Turbo码在卫星通信中应用广泛，用于纠正由于大气层干扰、设备老化等原因产生的错误。DVB-S2/S2X (Digital Video Broadcasting - Satellite Second Generation) 标准就采用了LDPC码作为主要的纠错编码。 深空探测： 在遥远的深空探测任务中，信号传输面临着极大的衰减和噪声。深空探测器 (Deep Space Probes) 通常采用性能极佳的编码技术，例如级联码 (Concatenated Codes)，以及 低速率的Turbo码，以确保微弱的信号也能被可靠地接收。Voyager、Cassini 等任务都依赖于先进的编码技术。 无线局域网 (Wi-Fi)： 现代Wi-Fi标准，如802.11n, 802.11ac (Wi-Fi 5), 802.11ax (Wi-Fi 6)，都采用了LDPC码和高阶QAM，以支持更高的吞吐量和更可靠的连接。我们将探讨LDPC码如何在Wi-Fi中实现高效的错误检测和纠正。 广播电视： 数字电视广播（如DVB-T2）也采用了先进的纠错编码技术，以确保高质量的视频和音频传输。 结论 本书通过深入剖析数字信息编码的奥秘、数字信号调制的原理，以及将两者巧妙结合的联合编码调制技术，为您呈现了一幅数字通信领域波澜壮阔的画卷。我们从基础的纠错码和调制方式出发，逐步深入到TCM等开创性的联合设计，最终聚焦于当今最前沿的Turbo码、LDPC码以及它们在5G等通信系统中的革命性应用。 理解这些技术，不仅是掌握通信工程领域的关键，更是理解现代信息社会运作方式的基石。希望本书能够激发您对信息传输艺术与科学的深入探索，并为您在相关领域的学习和研究提供宝贵的指导。未来的通信技术将继续朝着更高效率、更强可靠性、更低功耗的方向发展，而联合编码调制技术无疑将继续扮演核心角色，不断推动信息时代的进步。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 刚拿到这本书，迫不及待地翻了几页。坦白说，这本书的封面设计和排版风格，一下子就抓住了我的眼球，那种科技感十足的字体和配色，让我感觉它不仅仅是一本学术著作，更像是一本关于未来通信技术的“预言书”。它标题里的“应用”两个字，尤其吸引我。我一直对那些高大上的通信技术是如何落地，如何影响我们日常生活的感到好奇。比如，在物联网大规模部署的今天，如何保证海量设备数据的可靠传输？在自动驾驶汽车飞驰的道路上，如何实现毫秒级的通信延迟和极高的安全性？这些问题，我希望这本书能够给出一个清晰的解答。我设想，书里可能会介绍一些具体的案例研究，比如某个通信标准是如何利用联合编码调制技术来达到XX性能指标的，或者是在某个特定领域，比如卫星通信、水下通信，甚至是医疗设备之间的通信，是如何巧妙地应用这些技术的。我希望这本书不仅仅是晦涩的理论堆砌，更能提供一些具体的、可操作的思路，让我看到这些前沿技术是如何为现实世界解决问题的。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 拿到这本书，我的第一感觉就是它应该是一本非常有深度的专业书籍。它标题里“联合编码调制技术”这个词，听起来就非常高精尖，不像是我平常随便翻翻就能理解的内容。我之前接触过一些通信理论，但对“联合编码调制”的理解还停留在比较基础的层面，感觉它是在追求更极致的传输效率和可靠性。我希望这本书能够带领我深入了解这个技术的“前世今生”，包括它的理论基础、发展历程，以及在不同通信标准中的具体实现。我尤其感兴趣的是，书中是否会对比分析几种主流的联合编码调制技术，例如，它们在复杂度和性能上的优劣，以及适用的场景。我脑海中浮现出，书中可能会有很多数学公式和原理推导，这对我来说是一个挑战，但也是一个学习新知识的机会。我期待通过这本书，能够构建起对这一技术更全面、更系统的认知，甚至能够启发我思考在这个领域内可能存在的新的研究方向。如果书中还能附带一些相关的实验或者仿真平台推荐，那就更完美了，这样我就可以亲手验证书中的理论。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 这本书的内容，说实话，我翻了翻目录，感觉很多概念和我在另一本讲通信原理的教材里学过的有点相似，但又似乎深入了很多。比如，它提到了“联合编码调制”这个概念，我之前只知道有信道编码和信源编码，还有一些基本的调制方式，像QPSK、16QAM什么的。但这里好像把编码和调制融为一体了，感觉就像是给信号本身穿上了一件更巧妙的外衣，让它在传输过程中更不容易出错，同时又能塞进更多的数据。我很好奇，这种“联合”到底是怎么实现的？是通过更复杂的编码结构直接映射到星座图上吗？还是有什么新的算法在里面？书中给出的公式和图表，虽然看起来有点吓人，但隐约能感觉到背后有深厚的数学功底和工程实践。我特别想知道，这些技术在实际的应用场景中，比如4G、5G通信，甚至是未来的6G，能带来多大的性能提升？会不会让手机信号更稳定，下载速度更快？或者是在低功耗设备上实现更可靠的通信？这本书的标题给我一种“理论与实践并重”的期待，希望它能让我对无线通信的核心技术有一个全新的认识，不再只是停留在表面的理解。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 这本书的篇幅看上去相当可观，我初步扫了一眼目录，感觉内容非常丰富，应该涵盖了不少前沿的研究方向。它标题里“联合编码调制技术”这几个字，让我联想到一些在学术界非常热门的话题，比如LDPC编码、Polar码，以及它们与各种调制方案的结合。我一直在关注这些领域的研究进展，也阅读了一些相关的论文，但总觉得有些零散，缺乏一个系统性的梳理。我期待这本书能将这些碎片化的知识点串联起来，形成一个完整的知识体系。尤其感兴趣的是，书中是否会深入探讨不同编码方案与调制方式之间的权衡？比如，在追求更高的传输速率时，编码的复杂度会如何增加？又或者是在信噪比很低的情况下，哪种联合编码调制方案表现最优？我希望能从中找到一些关于性能分析和设计优化的方法论，这对于我理解和评估各种通信系统的能力非常有帮助。同时，我也希望书中能涉及到一些更高级的主题，例如，在多输入多输出（MIMO）系统中，联合编码调制技术是如何与其他技术协同工作的，以进一步提升频谱效率和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 这本书的作者阵容，一看就很有分量，几位都是我平时关注的通信领域内的专家，他们的名字出现在同一本书里，让我对这本书的内容质量充满信心。我注意到书名中“技术及应用”的表述，这让我觉得它应该不仅仅是一本理论书，而是会包含很多实际的工程实现和部署经验。我在工作中经常会遇到一些通信系统设计方面的挑战，比如如何在复杂的电磁环境下实现高效可靠的数据传输，或者是在资源受限的条件下优化系统的性能。我希望这本书能够提供一些实用的指导和解决方案。例如，它是否会介绍一些实际的芯片设计案例，或者是在现有通信设备中集成这些联合编码调制技术的方法？我特别好奇，书里会不会提到一些针对特定行业应用的技术细节，比如航空航天、军事通信，或者是在极端环境下的通信解决方案。如果能看到一些具体的代码示例或者仿真结果，那就更好了，这样我就可以将书中的理论知识与实际操作结合起来，加深理解。