OFDM水聲通信(信息與通信技術)/經典譯叢 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

鬍曉毅任歡... 編

圖書標籤:

• OFDM
• 水聲通信
• 信息與通信技術
• 經典譯叢
• 通信工程
• 信號處理
• 水下聲學
• 調製解調
• 無綫通信
• 海洋工程

店鋪： 土星圖書專營店

齣版社： 電子工業

ISBN：9787121337048

商品編碼：29491986247

開本：16

齣版時間：2018-06-01

基本信息

• 商品名稱：OFDM水聲通信(信息與通信技術)/經典譯叢
• 作者：周勝利//王昭輝|譯者:鬍曉毅//任歡
• 定價：79
• 齣版社：電子工業
• ISBN號：9787121337048

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-06-01
• 印刷時間：2018-06-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：296
• 字數：512韆字

內容提要

本書以高速OFDM水聲通信技術為主綫，內容涉獵廣泛，概念原理闡述清楚，邏輯性強。從OFDM水聲通信各關鍵技術的原理闡述到OFDM水聲通信接收機的設計方法以及OFDM 水聲MODEM的研製；從單用戶的MIMO-OFDM到多用戶MIMO-OFDM水聲通信的設計應用；從OFDM的中繼傳輸到OFDM網絡編碼以及水聲測距與定位。通過學習本書可以加深對OFDM水聲通信相關原理及係統設計的理解。 本書可作為水聲通信相關專業本科高年級和研究生的教材或參考書，也可供相關專業工程技術人員學習和參考。

目錄

第1章 引言
1.1 研究背景
1.1.1 水聲的早期探索
1.1.2 水聲通信媒介
1.1.3 水下係統和網絡
1.2 水聲(UWA)信道的特點
1.2.1 聲速
1.2.2 傳播損失
1.2.3 時變多徑
1.2.4 聲傳播模型
1.2.5 環境噪聲和外部乾擾
1.3 通帶信道的輸入和輸齣關係
1.3.1 各徑自有多普勒擴展的綫性時變信道
1.3.2 具有共同多普勒擴展的綫性時變信道
1.3.3 綫性時不變信道
1.3.4 幅度和時延變化的綫性時變信道
1.3.5 依頻率衰減的綫性時變信道
1.4 水聲通信中的調製技術
1.4.1 跳頻FSK
1.4.2 直接序列擴展頻譜
1.4.3 單載波調製
1.4.4 掃頻(S2C)載波調製
1.4.5 多載波調製
1.4.6 多輸入多輸齣技術
1.4.7 水聲通信的近期發展
1.5 本書的組織結構
第2章 OFDM基本知識
2.1 零後綴的OFDM
2.1.1 發射信號
2.1.2 接收機處理
2.2 循環前綴的OFDM
2.2.1 發射信號
2.2.2 接收機處理
2.3 OFDM相關的問題
2.3.1 ZP-OFDM與CP-OFDM
2.3.2 峰值平均功率比
2.3.3 功率譜和帶寬
2.3.4 子載波分配
2.3.5 總的數據速率
2.3.6 設計指南
2.4 離散傅裏葉變換的實現
2.5 OFDM的挑戰和補救方法
2.5.1 分集閤並和信道編碼的益處
2.6 MIMO-OFDM
2.7 文獻注記
第3章 多進製LDPC編碼的OFDM
3.1 OFDM的信道編碼
3.1.1 信道編碼
3.1.2 編碼調製
3.1.3 編碼的OFDM

深度探索：水下聲音的奧秘與通信的革新 水下世界，一個廣袤而神秘的領域，長久以來吸引著人類無盡的探索欲望。無論是海洋生物的棲息地，還是深邃海底的地質構造，抑或是潛藏的戰略價值，無不激發著我們對其一探究竟的決心。然而，這片藍色的疆域，卻對我們賴以生存的電磁波通信方式構成瞭嚴峻的挑戰。傳統的無綫電波在水中衰減極快，難以實現遠距離、高帶寬的通信，這無疑成為瞭人類認識和開發海洋的一大瓶頸。 正是在這樣的背景下，一種全新的通信方式應運而生，它以聲音為媒介，巧妙地利用水下聲傳播的特性，開啓瞭水下信息傳遞的新紀元。本文將深入探討水下聲通信的理論基礎、關鍵技術、應用領域以及未來發展趨勢，為讀者呈現一個全麵而深刻的認知，揭示水下世界通信的無限可能。 一、 水下聲傳播的獨特挑戰與機遇 理解水下聲通信，首先需要瞭解聲音在水中的傳播特性。與空氣中相比，聲音在水中的傳播速度更快，且衰減速度相對較慢。這使得聲音成為瞭在水下進行遠距離通信的可行選擇。然而，水下環境的復雜性也帶來瞭諸多挑戰： 多徑效應： 海底、海麵、海洋生物以及水體本身的密度變化，都會導緻聲波發生反射、摺射和散射，形成復雜的多徑傳播。這些多徑信號的疊加會引起信號失真、衰落，嚴重影響通信質量。 噪聲乾擾： 海洋中存在著各種自然噪聲（如海浪、風暴、冰裂、動物叫聲）和人為噪聲（如船舶、聲納、鑽井平颱），這些噪聲會淹沒微弱的通信信號，降低信噪比。 帶寬限製： 聲音的頻率與通信帶寬密切相關。傳統的聲呐係統通常工作在較低頻率，帶寬有限，難以支持高數據速率的通信。 多普勒效應： 海洋生物、水下航行器等的運動會引起聲波頻率的變化，即多普勒效應，這會進一步增加信號處理的難度。 盡管存在這些挑戰，但聲音作為水下通信的媒介，也蘊含著獨特的機遇： 穿透性強： 相較於電磁波，聲音在水中的穿透能力更強，能夠穿透一定的水體厚度，實現更遠的通信距離。 能量效率高： 在特定條件下，聲音能量的傳輸效率相對較高，有助於實現低功耗通信。 生物模擬： 海洋生物如鯨魚、海豚等，早已演化齣復雜的聲學交流係統，這為我們提供瞭寶貴的靈感來源。 二、 水下聲通信的關鍵技術解析 為瞭剋服水下聲傳播的挑戰，研究人員開發瞭一係列先進的通信技術。其中，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）技術在水下聲通信領域展現齣強大的生命力。OFDM將高速數據流分割成若乾個低速的子數據流，並將每個子數據流調製到獨立的子載波上進行傳輸。這種多載波的傳輸方式，在應對多徑效應和頻率選擇性衰落方麵具有顯著優勢。 OFDM的工作原理： 1. 串並轉換： 將輸入的串行高速數據流分解成多個並行低速數據流。 2. 子載波調製： 對每個低速數據流進行調製（如BPSK, QPSK, 16QAM等），並將這些調製後的信號加載到相互正交的子載波上。 3. IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）： 將時域的並行信號通過IFFT變換到頻域，生成OFDM符號。 4. 加循環前綴（CP）： 在每個OFDM符號前添加一段循環前綴，以消除符號間乾擾（ISI），從而有效對抗多徑效應。 5. 並串轉換： 將並行信號轉換為串行信號進行發送。 6. 接收端： 接收端執行FFT（Fast Fourier Transform）變換，移除循環前綴，並對各個子載波上的信號進行解調和串並轉換，最終恢復原始數據。 OFDM在水下聲通信中的優勢： 對抗多徑效應： OFDM通過將高速數據分成多個低速子載波傳輸，使得每個子載波上的信號經曆的信道衰落更加平坦，並且循環前綴的存在能夠有效消除符號間乾擾，從而顯著改善瞭OFDM在多徑信道下的性能。 提高頻譜利用率： 子載波之間的正交性使得它們之間可以重疊而不産生乾擾，從而提高瞭頻譜利用效率。 易於均衡： OFDM信道均衡可以簡化為對每個子載波進行獨立的均衡，極大地降低瞭算法復雜度。 魯棒性強： 即使某些子載波受到嚴重衰落，其他子載波仍能正常傳輸，整個通信係統仍然可以保持一定的通信能力。 除瞭OFDM，其他關鍵的水下聲通信技術也至關重要： 調製解調技術： 除瞭OFDM中使用的調製方式，其他如FSK（Frequency Shift Keying）、PSK（Phase Shift Keying）等也在特定場景下有所應用。根據信道條件和數據速率需求，選擇閤適的調製方式至關重要。 信道編碼與譯碼： 為瞭抵抗噪聲和乾擾，需要采用強大的信道編碼技術，如捲積碼（Convolutional Codes）、Turbo碼（Turbo Codes）和LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes）。這些編碼技術能夠在一定程度上糾正傳輸過程中産生的錯誤，提高通信的可靠性。 信號處理技術： 多徑信道估計與均衡： 精確的信道估計是OFDM等技術高效運行的基礎。通過估計信道衝激響應，可以設計相應的均衡器來補償多徑效應帶來的影響。 噪聲抑製： 各種濾波器（如維納濾波器、卡爾曼濾波器）以及統計信號處理方法被用於抑製和去除海洋中的背景噪聲。 多普勒補償： 針對運動目標引起的多普勒效應，需要設計相應的補償算法，以校正頻率偏移。 陣列信號處理： 利用多收發換能器組成的陣列，可以實現波束形成，聚焦信號能量，抑製乾擾，以及進行聲源定位。這對於提高通信的指嚮性和抗乾擾能力至關重要。 網絡協議設計： 隨著水下傳感器網絡的興起，設計高效、可靠的水下通信協議成為重要課題。這包括MAC層協議（如TDMA、CSMA/CA）、路由協議以及傳輸層協議等，需要考慮水下環境的特殊性，如延遲大、帶寬受限、節點能量有限等。 三、 水下聲通信的廣闊應用前景 水下聲通信技術的不斷發展，正在為人類探索和利用海洋提供前所未有的可能性，其應用前景十分廣闊： 海洋科學研究： 數據采集與傳輸： 部署在海底的傳感器網絡可以實時采集海洋環境參數（如水溫、鹽度、流速、壓力、pH值），並通過聲通信網絡將數據傳輸到岸基基站或水麵平颱，為海洋監測、氣候變化研究、海洋資源勘探提供寶貴數據。 水下考古： 通過聲通信連接水下探測設備，可以實現對沉船、古代遺址等進行更精細的勘測和記錄。 海洋生物監測： 部署聲學監測係統，可以追蹤海洋生物的活動軌跡，研究其行為模式和遷徙規律，為生物多樣性保護提供支持。 海洋資源開發： 油氣勘探與開采： 在海底油氣田的勘探和開采過程中，需要進行大量的海底地形測繪、井下監測和設備遠程控製。聲通信可以為這些水下作業提供可靠的信息傳輸通道。 海底礦産資源勘探： 類似於油氣勘探，聲通信技術在海底多金屬結核、稀土等礦産資源的勘探中也扮演著重要角色。 水下軍事應用： 水下情報偵察： 部署水下偵察節點，進行信息收集和態勢感知。 水下武器係統協同： 實現水下無人潛航器（UUV）之間的協同作業，以及與母艦的信息交換。 反潛作戰： 利用聲通信進行水下目標探測、識彆和跟蹤，以及指揮協同。 水下導航與定位： 水下導航係統： 為水下航行器提供精確的位置信息，尤其是在GPS信號無法到達的水下環境。 水下資産追蹤： 對重要的水下設備，如水下管道、通信電纜、潛艇等進行實時監控和追蹤。 水下通信網絡： 水下傳感器網絡（UWSN）： 構建大規模的水下傳感器網絡，實現對海洋環境的全麵、實時監測。 水下機器人協作： 實現多颱水下機器人協同完成復雜的任務，如水下管道檢查、海底搜救等。 水麵-水下融閤通信： 建立連接水麵平颱和水下設備的通信鏈路，實現信息和控製的無縫切換。 四、 未來發展趨勢與挑戰 盡管水下聲通信技術取得瞭顯著進展，但仍麵臨許多挑戰，並呈現齣新的發展趨勢： 嚮高帶寬、低延遲發展： 隨著應用需求的不斷增長，提高水下通信的數據傳輸速率和降低通信延遲是未來的重要方嚮。這需要更先進的OFDM技術、更優化的調製解調方案以及更高效的信號處理算法。 低功耗與長續航： 水下設備往往依賴電池供能，因此低功耗設計是關鍵。開發更節能的通信硬件和通信協議，延長水下設備的續航能力，是實現大規模水下網絡部署的基礎。 自適應與智能通信： 針對復雜多變的水下環境，未來的通信係統將更加注重自適應性。係統能夠根據信道條件、噪聲水平和通信需求，動態調整通信參數，實現最優化的通信性能。人工智能和機器學習技術將在智能通信中發揮越來越重要的作用。 多模態通信融閤： 除瞭聲通信，研究人員也在探索將光學通信、磁通信等其他通信方式與聲通信融閤，形成互補優勢，以應對更廣泛的水下通信需求。 水下安全與隱私： 隨著水下網絡的應用普及，水下通信的安全性和隱私保護問題也日益凸顯。需要研究相應的加密技術和安全協議，確保水下信息的機密性和完整性。 標準化與互操作性： 建立統一的水下通信標準，提高不同廠商、不同設備之間的互操作性，對於推動水下通信技術的商業化和普及至關重要。 結語 水下聲通信，作為連接人類與神秘海洋的重要橋梁，正以前所未有的速度發展。OFDM等先進技術的引入，極大地剋服瞭水下環境的通信挑戰，為我們打開瞭通往更廣闊海洋世界的大門。從科學研究到資源開發，從軍事應用到民用服務，水下聲通信的潛力無限。展望未來，隨著技術的不斷突破和創新，我們有理由相信，水下世界的通信將更加高效、可靠和智能，為人類揭示海洋的更多奧秘，並驅動人類社會嚮更可持續的未來邁進。

評分☆☆☆☆☆

前段時間，我花瞭不少時間研究傳統的無綫電通信中的信道編碼技術，特彆是turbo碼和LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）。那些書籍會用大量的篇幅來解釋迭代譯碼的流程，如何通過軟信息傳遞來逼近香農限。這些編碼方案的核心在於如何通過冗餘校驗位，使得接收端能夠在極低的信噪比下仍能正確恢復信息，這對於深空探測或者地麵對衛星通信至關重要。書中的圖錶充滿瞭誤碼率（BER）麯綫，清晰地展示瞭編碼增益帶來的巨大提升。這類通信研究的基石是建立在相對穩定、可預測的無綫信道模型之上的，即便有衰落，其機製也相對清晰。我很好奇，在水聲這種極端復雜的、時變性極強的非平穩信道中，這些依賴於特定數學模型的編碼和調製技術，需要進行怎樣翻天覆地的改造纔能勉強適用。

評分☆☆☆☆☆

我最近在學習一些關於量子信息和光子通信的基礎知識，這完全是另一個維度的技術前沿。那本入門級的量子力學導論，用非常抽象的語言描述瞭疊加態和糾纏態的概念，並初步探討瞭量子密鑰分發（QKD）的原理，比如BB84協議如何利用海森堡不確定性原理來保證通信的安全性。讀起來更像是在探索物理學的哲學邊界，而非傳統的工程實現。相比之下，光縴通信的書籍則更貼近現實應用，但它們主要關注的是光在光縴內部的傳輸損耗、色散補償以及光電探測器的性能指標。這些書會詳細分析EDFA（摻鉺光縴放大器）的工作原理和噪聲特性，以及WDM（波分復用）技術如何實現超大容量傳輸。這些技術都是基於“光”這一媒介，它們在低損耗、高帶寬方麵具有無可比擬的優勢，但這些優勢在水下這個完全不同的介質中，就無法直接套用瞭。

評分☆☆☆☆☆

最近讀完瞭一本關於水下機器人控製係統的專著，那本書裏討論的重點是如何在復雜的水流和壓力環境下，保證AUV（自主水下航行器）的定位精度和運動穩定性。書中詳細介紹瞭慣性導航係統（INS）與聲學定位係統（如USBL/LBL）的融閤算法，包括卡爾曼濾波的應用，以解決水下GPS信號缺失的問題。大量的篇幅都用在瞭控製理論上，比如PID控製器的調優，或者更先進的模糊邏輯控製，以應對突變的外部擾動。這本書的價值在於，它提供瞭一套完整的“移動平颱”的解決方案，確保機器人在水下能夠準確地到達預定位置並執行任務。然而，對於機器人攜帶的通信設備本身，比如它如何與母船或者其他水下節點進行數據交換，書中僅是一筆帶過，將其視為一個“黑箱”模塊，沒有深入探討其內部的調製解調機製和抗乾擾策略。

評分☆☆☆☆☆

這本《OFDM水聲通信(信息與通信技術)/經典譯叢》的書名聽起來就非常專業，一看就是麵嚮業內人士或者相關專業學生的高端讀物。我最近在讀一些關於無綫通信的理論書籍，它們大多集中在蜂窩網絡或者Wi-Fi技術上，內容偏嚮於陸地環境下的信道建模和抗乾擾技術。那些書裏充滿瞭復雜的傅裏葉變換、信道編碼、MIMO技術的數學推導，讀起來非常燒腦，但對於理解現代通信係統的底層邏輯非常有幫助。比如，我手裏有一本講5G NR核心網架構的，它詳細拆解瞭服務化架構（SBA）的各個組件，如AMF、SMF、UPF之間的交互流程，那簡直就是一本技術操作手冊，恨不得立刻上手去搭建一個虛擬網絡環境進行驗證。再比如，另一本關於電磁兼容性的著作，則深入探討瞭EMI/EMC的測試標準和防護設計，從屏蔽材料的選擇到地綫設計規範，每一個細節都關乎到電子設備能否在復雜的電磁環境中穩定運行，讀完之後，我對任何電子産品的設計都會多一份敬畏之心。這些書的共同點是，它們都緊密圍繞著已有的、成熟的通信技術體係進行深挖，目標是讓讀者成為某個細分領域的專傢，而不是探索全新的未知領域。

評分☆☆☆☆☆

我最近對聲學信號處理産生瞭濃厚的興趣，尤其是那種涉及到大範圍、長距離信息傳輸的場景。我之前看瞭一本關於海洋聲學勘探的教材，那本書的重點在於如何利用聲波來探測海底地形、識彆礦藏或者監測海洋生物活動。書中花瞭大篇幅講解瞭聲波在水中的傳播特性，比如摺射、反射、繞射現象，以及多路徑效應如何嚴重乾擾接收信號的質量。裏麵還介紹瞭各種換能器的原理和設計，比如如何製造齣高靈敏度、寬頻帶的聲納陣列。那本書的視角是偏嚮於“探測”和“感知”，強調的是如何用聲音去“看”到水下世界，很多內容都和信號的發射、接收、迴波分析有關。它更像是物理學和工程學的結閤體，理論基礎非常紮實，但對於信息傳輸本身——比如如何將高比特率的數據可靠地送達遠方——涉及得就相對較少，更多的是關注信號的能量和空間分布。