无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马帅，李世银 著

图书标签:

• 无线通信
• 波束成形
• 稳健设计
• 信号处理
• 优化算法
• MIMO
• 无线网络
• 通信工程
• 抗干扰
• 资源分配

出版社： 中国矿业大学出版社

ISBN：9787564637507

版次：1

商品编码：12298627

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

页数：93

正文语种：中文

内容简介

　　《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》根据常见的信道误差类型，系统的、全面的介绍无线通信中稳健波束成形设计理论与应用。全书共五章，内容包括：针对二阶有界信道误差的稳健波束成形方法与应用，针对二阶无界信道误差的稳健波束成形方法与应用，针对高阶无界信道误差稳健波束成形方法与应用。全书重视理论的系统性和严密性，内容新颖，理论与应用密切结合。书中介绍的稳健波束成形设计的丰富理论和具体应用，可以帮助读者学会如何在无线通信中设计稳健的波束，灵活的解决无线通信工程实践的波束设计问题。
　　《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》可作为高等院校通信与信号处理、信息工程、雷达信号处理等专业的高年级本科生和研究生教材，也可供从事通信、雷达信号处理等方面的工程技术人员以及有关教学人员参考使用。

目录

1 绪论
1．1 引言
1．2 选题背景与意义
1．3 国内外研究现状
1．4 本书的内容安排

2 针对二阶有界CSI误差的稳健波束成形设计
2．1 引言
2．2 认知无线电网络中的稳健信号和干扰联合对齐设计
2．3 认知无线电网络中的双向中继稳健波束成形设计
2．4 小结

3 针对二阶无界CSI误差的稳健波束成形设计
3．1 引言
3．2 认知无线电网络中的稳健波束成形设计
3．3 物理层安全网络中稳健波束成形设计
3．4 小结

4 针对高阶CSI误差的稳健波束成形设计
4．1 引言
4．2 物理层安全中继网络模型
4．3 基于QoS的稳健波束成形设计
4．4 相对保守度分析
4．5 仿真结果与讨论
4．6 小结

5 总结与展望
5．1 主要工作与贡献
5．2 有待于进一步研究的问题
符号对照表
缩略语对照表
参考文献

聚焦前沿，洞悉未来：无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用 在这个信息爆炸、连接无处不在的时代，无线通信技术正以前所未有的速度发展，成为推动社会进步和经济增长的关键驱动力。从智能手机的普及到物联网的兴起，再到5G乃至未来6G网络的建设，高效、可靠、安全的无线通信能力是支撑这一切的基石。而在这之中，波束成形技术扮演着至关重要的角色，它如同无线电波的“定向导航仪”，能够精准地将信号能量导向目标用户，同时抑制干扰，极大地提升了频谱利用效率、通信速率和系统容量。 然而，无线通信环境的复杂多变，诸如多径传播、信道衰落、用户移动、干扰源的存在等非理想因素，都对传统的波束成形技术构成了严峻挑战。一个精心设计的波束，一旦遇到上述任何一种干扰，其性能就会急剧下降，甚至导致通信中断。因此，如何在这些不可预测和难以完全消除的干扰条件下，依然能够保持甚至优化波束成形的性能，实现稳定可靠的通信连接，成为了无线通信领域一个迫切需要解决的难题。 本书，《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》，正是基于这一核心挑战，深入剖析无线通信环境的特性，系统性地研究和探讨了稳健波束成形的设计理论、关键技术、优化算法以及实际应用。本书旨在为广大无线通信领域的科研人员、工程技术人员和相关专业学生，提供一个全面、深入且实用的知识体系，帮助读者深刻理解稳健波束成形的精髓，掌握解决复杂无线环境挑战的有效手段。 本书的独特价值与深度体现在以下几个方面： 一、 精准定位问题，直击核心痛点： 本书并非简单地罗列波束成形技术，而是紧密围绕“稳健性”这一核心议题展开。我们深刻认识到，在实际的无线通信部署中，理想的信道条件是极其罕见的。因此，本书着重分析各种典型的非理想信道模型，包括但不限于： 信道衰落模型： Rayleigh衰落、Rician衰落、Nakagami-m衰落等，并分析其对波束成形性能的影响。 信道不确定性： 由于信道估计误差、信道延迟、用户移动以及环境变化导致的信道信息的不确定性。 干扰与噪声： 来自同频干扰、邻频干扰以及各种随机噪声对波束形成器的影响。 硬件约束： 如有限的射频链路、相位校准误差等实际硬件限制。 通过对这些问题的细致剖析，本书帮助读者建立起对无线通信系统实际运行环境中挑战的深刻认识，从而为后续的稳健设计奠定坚实的基础。 二、 理论体系的完整性与前瞻性： 本书构建了一个完整且具有前瞻性的稳健波束成形理论框架。在深入介绍传统波束成形方法的基础上，着重探讨了各种稳健波束成形的设计思路和技术，包括： 基于优化的稳健波束成形： 重点介绍各种凸优化、半定规划（SDP）、二次规划（QP）等数学工具在构建稳健波束成形器中的应用。本书将详细阐述如何将信道不确定性、干扰约束等纳入优化目标函数和约束条件中，以生成在最坏情况（Worst-case）下仍能保持良好性能的波束。例如，将min-max优化问题转化为可求解的优化问题。 基于统计学的稳健波束成形： 探讨利用信道统计信息（如信道协方差矩阵）来设计鲁棒的波束形成器。这包括一些基于特征值分解、奇异值分解等方法，以及如何利用这些统计信息来应对信道的不确定性。 鲁棒性与性能权衡： 深入讨论如何在提高系统鲁棒性的同时，最大限度地减少对系统性能（如信噪比、吞吐量）的影响。本书将分析不同稳健性度量标准下的性能表现，以及如何根据具体的应用场景进行权衡和选择。 机器学习与深度学习在稳健波束成形中的应用： 随着人工智能技术的飞速发展，本书也对利用机器学习和深度学习技术来提升波束成形鲁棒性进行了前瞻性的探讨。例如，如何利用深度神经网络来学习信道特征，预测信道变化，或者直接生成稳健的波束形成权重。 三、 算法的深入研究与创新性： 本书不仅仅停留在理论层面，更强调算法的深入研究和创新性。对于各种稳健波束成形算法，本书将提供详尽的推导过程，并对算法的计算复杂度、收敛性、鲁棒性性能进行细致的分析和比较。 具体算法介绍： 详细介绍诸如Worst-case Minimax优化、Robust Beamforming with Conservatism (RBC)、Iterative Convex Approximation (ICA)等经典稳健波束成形算法，并分析其优缺点。 新型算法的探索： 针对不同应用场景，本书将探讨和提出一些新型的、更高效、更具鲁棒性的稳健波束成形算法。例如，针对大规模MIMO系统，如何在低复杂度下实现高性能的稳健波束成形；针对混合波束成形，如何平衡数字域和模拟域的稳健性设计。 仿真与实验验证： 本书将结合大量的仿真实验，直观地展示各种算法在不同信道模型和干扰场景下的性能表现，并通过与传统算法的对比，突出稳健波束成形技术的优越性。 四、 应用领域的广泛性与实践指导： 本书的理论研究与技术探讨，最终落脚于实际应用。本书将详细介绍稳健波束成形技术在当前及未来无线通信系统中的具体应用场景，为工程实践提供宝贵的指导。 5G/6G通信系统： 在高频段、大规模MIMO、移动性增强等5G/6G的关键技术中，稳健波束成形是实现高性能和高可靠性的必然选择。本书将分析其在这些场景下的挑战和解决方案。 物联网（IoT）通信： 物联网设备数量庞大且多样，通信环境复杂，稳健的波束成形技术能够有效提升物联网设备的连接质量和覆盖范围。 卫星通信与无人通信： 在这些对通信可靠性要求极高的领域，稳健的波束成形技术能够应对复杂的传播环境和动态的信道变化。 认知无线电与动态频谱共享： 稳健的波束成形技术有助于在复杂的频谱环境中实现更精确的信号控制和干扰规避。 无线安全： 稳健的波束成形技术能够有效抑制和抵御恶意干扰，提高通信系统的安全性。 本书将结合这些实际应用场景，深入分析稳健波束成形设计时需要考虑的特殊要求和优化策略，为读者提供切实的工程设计参考。 五、 语言风格与读者导向： 本书在写作风格上，力求做到严谨而不失生动，专业而不失易懂。理论推导清晰详尽，数学公式严谨可靠；同时，通过丰富的图示、表格以及案例分析，帮助读者更直观地理解复杂的概念。本书的目标读者群体广泛，无论您是初涉无线通信领域的学生，还是经验丰富的研发工程师，都能从中获得有益的启发和实用的知识。 结语： 在日新月异的无线通信领域，《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》如同一盏指路明灯，照亮了通往更可靠、更高效无线通信的道路。本书汇集了理论的深度、算法的创新以及应用的广度，必将成为您在无线通信领域探索未知、攻克难关的得力助手。我们诚挚地邀请您一同踏上这场关于稳健波束成形的深度探索之旅，共同塑造无线通信的美好未来。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对通信系统原理有着浓厚兴趣的在校学生，看到《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》这本书的标题，我的第一反应就是：“这正是我需要的！” 尤其“稳健”二字，非常切合我对于实际无线通信系统运行过程中所面临的各种不确定性的理解。我希望书中能够深入浅出地讲解波束成形的核心思想，以及为什么它对于提升无线通信系统的性能至关重要。我特别关注书中是如何处理“稳健性”这个概念的。例如，在存在杂波、干扰源以及信道状态信息（CSI）不准确的情况下，如何设计出能够保持良好性能的波束成形算法？我预测书中会涉及一些信号处理的数学工具，比如矩阵分解、最优化理论等，并且希望这些工具的应用能够被清晰地阐述。同时，书名中的“研究与应用”让我充满期待，我希望能够看到一些前沿的研究成果，以及这些成果是如何被转化为实际应用的技术方案的。例如，书中是否会讨论在不同通信场景下（如室内、室外、高速移动等）波束成形应用的具体方法和性能对比？我希望这本书能帮助我构建一个完整、系统的波束成形知识框架，并为我未来的学习和研究指明方向。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店看到《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》这本书时，我的目光立刻就被吸引了。波束成形这个概念，我一直觉得它像是给无线信号装上了一双“千里眼”和“顺风耳”，能够精准地捕捉目标，同时又能过滤掉不必要的噪音。而“稳健”二字，更是让我觉得这本书的价值非凡。在真实世界的无线通信场景中，信号的传播环境是极其复杂多变的，用户可能在移动，设备可能受到干扰，信道信息也可能不准确。因此，一个能够应对这些挑战的“稳健”设计，才是真正实用的。我非常期待书中能够深入剖析“稳健”波束成形的设计理念。它可能涉及到如何利用先验知识来预判环境变化？或者如何设计具有容错能力的算法，即使部分信息丢失或错误，也能保持较好的性能？我猜测书中可能会探讨一些自适应和智能的波束成形策略，比如基于机器学习的方法，或者一些信号处理中的鲁棒性设计技巧。另外，“应用”二字也让我充满好奇。我希望能看到一些具体的案例分析，比如在5G网络中，波束成形是如何实现高效的数据传输和信号覆盖的，或者在雷达系统中，它又是如何提升目标检测和跟踪精度的。我希望这本书能为我打开一扇窗，让我看到波束成形技术如何从理论走向实践，并在现代通信领域扮演着越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题实在是太吸引人了——“无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用”。我一直对无线通信的底层技术充满了好奇，尤其是那些能够让信号更稳定、传输更高效的“黑魔法”。虽然我对波束成形这个概念还停留在比较浅显的理解，但书名中的“稳健”二字立刻击中了我。在现实的无线环境中，信号干扰、多径衰落、用户移动等等都是家常便饭，如果一个波束成形技术不能应对这些挑战，那它就失去了实际意义。我非常期待书中能够详细阐述，到底是什么样的设计原则和数学模型，能够让波束成形变得“稳健”。是不是涉及到一些优化理论、统计信号处理，甚至是机器学习？我猜测书中可能会从理论基础讲起，详细介绍波束成形的原理，然后逐步深入到如何克服实际环境中的种种不利因素。而且，书名中还提到了“应用”，这更是让我眼前一亮。我希望能看到一些具体的应用案例，比如在5G/6G通信、雷达系统、甚至无人机通信等领域，波束成形是如何发挥作用的，以及它为这些应用带来了哪些突破性的性能提升。我迫切地想了解，那些教科书里抽象的概念，是如何在真实世界中落地生根，解决实际问题的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用”让我脑海里浮现出了一幅宏大的画面：无数无线设备在复杂的电磁环境中穿梭，而波束成形就像是为它们量身定制的“定向导航仪”，能够精准地将信号送达目的地，同时又能有效地避开障碍物和干扰。我一直认为，无线通信的未来发展，很大程度上取决于如何更智能、更高效地利用有限的频谱资源，而波束成形无疑是其中的关键技术之一。我非常好奇书中在“稳健设计”这部分会提出哪些创新的思路。是侧重于鲁棒优化方法，还是采用了概率统计的手段来处理不确定性？我设想，书中可能会详细分析各种信道模型和干扰模型，然后基于这些模型，推导出最优的波束形成权值。而且，“研究与应用”的结合，意味着这本书不仅仅停留在理论层面，还会探讨这些研究成果如何在实际系统中得到应用，例如在大规模MIMO、毫米波通信，甚至是未来的太赫兹通信中，波束成形面临哪些新的挑战，以及如何通过创新的设计来解决这些挑战。我期待书中能够提供一些启发性的思考，帮助我理解如何在复杂和动态的无线环境中实现可靠的高性能通信。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《无线通信中的稳健波束成形设计研究与应用》，我第一反应就是它肯定是一本硬核的技术专著。我之前读过一些关于通信系统基础的书，对很多概念都有所了解，但波束成形这种更偏向于系统级和算法级的设计，我一直觉得比较晦涩。这本书的标题直接点出了“稳健性”这个核心，这让我预感其中会包含很多解决现实世界复杂通信场景的技术细节。我特别感兴趣的是，书中是如何定义和量化“稳健性”的？是通过提高信噪比、降低误码率，还是在用户分布不均的情况下也能保持良好的覆盖？我猜想，书中很可能会涵盖一些经典的波束成形算法，比如LCMV（Linear Constraint Minimum Variance）波束成形，以及它们在应对不同干扰和衰落情况下的改进版本。此外，我期待书中能详细讨论一些先进的波束成形技术，比如基于深度学习的波束成形，或者自适应波束成形，它们是如何通过学习环境信息来动态调整波束的。理论分析固然重要，但如果书中能结合仿真结果或者实际实验数据来验证这些设计的有效性，那就更具说服力了。我希望能从中获得一套系统性的知识体系，理解波束成形从理论提出到实际部署的整个过程。