通信係統碼元波形優化技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛偉，[俄] 馬卡洛夫S.B.，綦俊煒，尚文靜 著

圖書標籤:

• 通信係統
• 碼元波形
• 優化技術
• 信號處理
• 信息論
• 無綫通信
• 數字通信
• 調製解調
• 通信工程
• 優化算法

店鋪： 玖創圖書專營店

齣版社： 哈爾濱工程大學齣版社

ISBN：9787566112446

商品編碼：29787723769

包裝：平裝

齣版時間：2018-01-01

基本信息

書名：通信係統碼元波形優化技術

定價：36.00元

作者：薛偉, 馬卡洛夫S.B.,綦俊煒,尚文靜

齣版社：哈爾濱工程大學齣版社

齣版日期：2018-01-01

ISBN：9787566112446

字數：242000

頁碼：169

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《通信係統碼元波形優化技術》介紹瞭高帶寬效率恒包絡調製的重要性，並對常用的幾種恒包絡調製技術的特點和原理進行瞭分析。在恒包絡的限製條件下，我們通過引入小帶外能量輻射準則來對通信信號的帶寬效率進行優化，並詳細推導瞭建立數學泛函數模型的過程，數學泛函數附加的限製條件，以及詳細推導瞭優化泛函數模型的解析解和數值解的求解過程。通過對限製條件的改變，提齣的小帶外輻射準則同時也可應用於CPM和擴頻調製係統的通信信號的優化中，極大地提高瞭通信係統的帶寬效率。後通過MATLAB對提齣的調製解調方案進行瞭仿真，並給齣瞭仿真的誤碼率麯綫。
　　驗證瞭《通信係統碼元波形優化技術》提齣的方法具有可實現性，同時極大地提高瞭調製係統的帶寬效率。
　　《通信係統碼元波形優化技術》可作為高等學校電子信息類專業及相關專業研究生和高年級本科生參考書，也可供其他領域從事通信設計的專業技術人員參考。
　　希望《通信係統碼元波形優化技術》除瞭具有知識性之外，還能為該領域的研究人員帶來靈感，以繼續完成相關研究。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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章 緒論
1．1 高帶寬效率恒包絡調製的意義
1．2 高帶寬效率恒包絡調製技術的重要性
1．3 本書的主要內容

第2章 高帶寬效率（準）恒包絡正交調製係統
2．1 交錯相移鍵控（OQPSK）
2．2 ∏／4-DQPSK調製與解調技術
2．3 小移頻鍵控（MSK）調製
2．4 高斯小移頻鍵控（GMSK）
2．5 IJF-OQSK和FQPSK調製技術

第3章 基於小帶外能量輻射準則的優化泛函數模型
3．1 小帶外能量輻射準則
3．2 泛函數的限製條件
3．3 優化泛函數模型的解析解
3．4 優化泛函數模型的數值解

第4章 CPM信號中基帶碼元優化技術
4．1 正弦函數平滑相位軌跡分析
4．2 多項式函數平滑相位軌跡分析
4．3 原子函數平滑相位軌跡的分析
4．4 基於泛函數模型的CPM信號優化方法

第5章 全響應正交調製係統中的碼元優化
5．1 全響應基帶碼元的優化
5．2 基於優化泛函數的全響應基帶碼元優化

第6章 部分響應正交調製係統中的碼元優化
6．1 部分響應基帶碼元的優化
6．2 碼元長度4T的優化泛函數方程的建立
6．3 碼元長度6T的優化泛函數方程的建立

第7章 直擴係統中碼片波形的優化方法
7．1 直擴係統的模型
7．2 不同碼片波形直擴係統的性能
7．3 泛函數的限製條件
7．4 傅裏葉級數求解優化碼片波形

第8章 基於MATLAB的正交調製係統仿真實現
8．1 全響應正交係統調製解調方案和仿真結果
8．2 部分響應正交係統調製解調方案和仿真結果
參考文獻

《通信係統碼元波形優化技術》：探尋信息傳遞的無限可能 在這個信息爆炸的時代，通信係統扮演著連接世界的關鍵角色，其效率和穩定性直接影響著我們生活的方方麵麵。從手機的每一次通話，到互聯網的每一次瀏覽，再到物聯網設備的互聯互通，背後都離不開通信係統的高速、可靠運行。而通信係統的核心，便是對信息進行編碼、調製，並通過各種波形進行傳輸。如何在這個過程中最大化信息承載能力，最小化傳輸誤差，提升頻譜利用率，正是通信技術不斷追求的目標。《通信係統碼元波形優化技術》一書，正是聚焦於這一關鍵領域，深入剖析瞭通信係統中碼元波形設計與優化的核心理論、關鍵技術及其前沿發展，為通信工程師、研究人員以及相關領域的學習者提供瞭一份詳實而深刻的參考。 核心問題：碼元波形的挑戰與機遇 通信係統的性能瓶頸往往體現在信號傳輸的效率和抗乾擾能力上。傳統的碼元波形設計，雖然在一定程度上滿足瞭通信需求，但在麵對日益增長的數據流量、復雜的信道環境以及嚴格的頻譜限製時，其局限性愈發凸顯。例如，簡單的矩形脈衝雖然易於産生和檢測，但在頻率域存在無限寬的頻譜，造成嚴重的頻譜浪費。而其他一些波形，如升餘弦濾波，雖然能有效抑製碼間乾擾（ISI），但其旁瓣能量仍然需要考慮。 《通信係統碼元波形優化技術》首先將讀者帶入到碼元波形設計的核心挑戰之中。書中詳細闡述瞭在不同通信場景下，碼元波形所麵臨的關鍵問題，包括但不限於： 頻譜效率的極緻追求： 在有限的頻譜資源下，如何在單位時間內傳輸更多的數據，是現代通信係統永恒的主題。這要求碼元波形具有緊湊的頻譜特性，能夠最大限度地利用可用頻帶。 碼間乾擾（ISI）的有效抑製： 當碼元間隔不足時，相鄰碼元的波形會相互重疊，導緻信號失真，從而引入碼間乾擾。優化的碼元波形需要具備良好的自相關性，能夠有效減少ISI的産生。 低誤碼率（BER）的保障： 在存在噪聲、衰落等信道失真時，接收端準確解碼接收到的信號至關重要。優化的波形在信號空間中能夠更好地與噪聲區分，從而降低誤碼率。 過零特性的利用與控製： 某些碼元波形在非零時間點上存在零值，這些“過零點”為碼元檢測提供瞭便利。書中深入探討瞭如何利用和控製過零特性，以簡化接收端的判決過程。 對信道失真的魯棒性： 實際通信信道並非理想狀態，存在各種非綫性和失真。優化的碼元波形需要具備一定的魯棒性，能夠抵抗這些信道失真，保持信號的完整性。 易於硬件實現： 理論上再優越的波形，如果其産生和處理的復雜度過高，難以在實際硬件中實現，也難以推廣應用。書中也關注瞭波形設計的工程可行性。 核心內容：構建理論框架與技術體係 本書並非僅停留在問題描述，而是係統性地構建瞭一個關於碼元波形優化技術的理論框架和技術體係。全書圍繞以下幾個關鍵方麵展開： 第一部分：基礎理論迴顧與鋪墊 為瞭讓讀者能夠更深入地理解後續優化技術，本書首先對通信係統中與碼元波形相關的基礎理論進行瞭梳理。這部分內容包括： 數字基帶傳輸係統模型： 詳細介紹瞭發送端、信道和接收端的基本構成，以及信號在係統中的傳遞過程。 信號的數學錶示與時頻域特性： 講解瞭傅裏葉變換、功率譜密度等概念，以及如何分析和描述碼元波形在時間和頻率域的特性。 采樣定理與奈奎斯特準則： 迴顧瞭數字信號處理的基本原理，為後續的基帶信號錶示和處理奠定基礎。 捲積與相關性： 強調瞭捲積和相關性在信號檢測和ISI分析中的重要性，為理解不同波形的性能差異提供理論工具。 噪聲模型與誤碼率分析： 介紹瞭高斯白噪聲等常見噪聲模型，以及如何通過概率論來分析信號在噪聲影響下的誤碼率。 第二部分：經典碼元波形分析與局限性 在迴顧瞭基礎理論後，本書對通信係統中常用的經典碼元波形進行瞭深入的分析。這部分內容旨在讓讀者理解現有波形的設計思想、優點以及潛在的不足，從而為優化和創新奠定基礎。主要分析的波形包括： 矩形脈衝： 分析其簡單的産生方式，但同時揭示其在頻譜效率和ISI方麵的顯著劣勢。 升餘弦濾波（Raised Cosine Filter）： 詳細介紹瞭升餘弦濾波器的數學錶達式、設計參數（如滾降係數）及其在抑製ISI方麵的優勢，同時也指齣瞭其旁瓣輻射問題。 高斯濾波（Gaussian Filter）： 分析其在時域和頻域的良好成形特性，以及其在抑製ISI和頻譜泄漏方麵的平衡，但可能在某些場閤下對ISI的抑製能力不如升餘弦。 sinc函數波形： 探討其理論上的完美特性，但同時也指齣其在工程實現上的睏難，如無限的持續時間和非因果性。 通過對這些經典波形的深入剖析，讀者能夠清晰地認識到在現代高速、高頻譜效率通信係統設計中，對碼元波形進行優化和創新的必要性。 第三部分：先進的碼元波形優化技術 這是本書的核心內容所在，深入探討瞭各種先進的碼元波形優化技術，旨在突破經典波形的局限，滿足更苛刻的通信需求。這部分技術可以分為幾個主要方嚮： 具有良好過零特性的波形設計： 多速率信號處理技術與波形設計： 介紹如何通過多速率技術，如插值和抽取，設計具有特定過零特性的波形，以實現更高的頻譜效率和更低的ISI。 綫性調頻（Chirp）信號及其變種： 探討綫性調頻信號在某些通信場景下的優勢，以及如何對其進行優化以滿足碼元波形的要求。 基於數學函數的構造方法： 介紹如何利用多項式、三角函數或其他特殊函數來構造具有特定時頻域特性的碼元波形。 時域和頻域聯閤優化技術： 具有期望功率譜特性的波形設計： 介紹如何通過優化波形的功率譜密度，使其在特定頻帶內能量集中，並最小化旁瓣輻射。 最小均方誤差（MMSE）準則下的波形優化： 從統計信號處理的角度齣發，利用MMSE準則來設計能夠最小化ISI和噪聲影響的碼元波形。 基於約束最優化理論的波形設計： 將碼元波形的設計問題轉化為一個數學優化問題，通過設定頻譜效率、ISI抑製、功率約束等條件，求解最優的波形參數。 適用於特定信道環境的波形設計： 針對衰落信道優化的波形： 探討如何設計對深度衰落或快速衰落具有更強魯棒性的碼元波形，以提高通信的可靠性。 針對非綫性信道優化的波形： 研究如何設計能夠降低由於信道非綫性引入的信號失真的碼元波形。 自適應波形設計： 介紹如何根據實時變化的信道條件，動態調整碼元波形的參數或選擇更適閤的波形，以始終保持最佳的通信性能。 新型碼元波形探討： 多進製波形設計： 在同一時間段內傳輸多位信息，從而提高傳輸速率。 零旁瓣（Zero-ISI）波形： 專門設計在碼元間隔處無ISI的波形，如sinc函數，並探討其在工程上的近似實現方法。 非矩形脈衝的進一步研究： 探索比升餘弦和高斯濾波更先進的非矩形脈衝，以期獲得更好的時頻域特性。 第四部分：性能評估與應用案例 理論研究離不開實際的驗證。本書在詳細介紹各種優化技術後，還提供瞭關於如何評估這些波形性能的框架和方法，並結閤實際通信應用場景進行闡述： 性能評估指標： 詳細介紹瞭評估碼元波形性能的關鍵指標，如頻譜效率、ISI度量、誤碼率、信噪比（SNR）增益、峰均功率比（PAPR）等。 仿真與分析工具： 推薦和講解瞭常用的通信係統仿真軟件（如MATLAB/Simulink, GNU Radio等）在碼元波形設計和性能評估中的應用。 實際通信係統中的應用： 移動通信係統： 如4G/5G/6G係統中，對頻譜效率和數據速率的極緻追求，如何通過優化的碼元波形來支持。 無綫局域網（WLAN）： 在室內復雜環境中，如何通過波形優化來提高傳輸穩定性和數據吞吐量。 衛星通信： 麵對長距離傳輸和功率受限的挑戰，如何設計能夠有效利用帶寬並抵抗信道衰落的碼元波形。 深空通信： 在極低信噪比和遠距離傳輸條件下，如何通過精巧的波形設計來最大化通信的可行性。 軟件定義無綫電（SDR）中的波形生成與處理： 探討瞭SDR技術如何為靈活的碼元波形設計和實現提供瞭新的平颱。 第五部分：前沿技術與未來展望 通信技術日新月異，本書最後部分也著眼於未來，對碼元波形優化技術的發展趨勢進行瞭展望： 機器學習與人工智能在波形設計中的應用： 探討如何利用AI算法來自動學習和設計最優的碼元波形，以適應更復雜的信道環境和通信需求。 麵嚮更高維度通信（如太赫茲、可見光通信）的波形設計： 隨著通信頻率的不斷提高，新的物理效應和信道特性將對碼元波形的設計提齣新的挑戰。 與先進調製技術（如OFDM, SC-FDMA, FBMC等）的協同優化： 探討碼元波形如何與其他先進的調製技術相互配閤，以實現整體通信係統的性能提升。 極簡主義波形設計： 在某些特定應用場景下，追求極簡的波形，以降低硬件實現復雜度，提高能效。 量子通信中的波形考量： 盡管尚處於早期階段，但量子通信的齣現，也預示著未來在信息編碼和傳輸形式上可能齣現的顛覆性變革，其中對“波形”的理解也可能被重新定義。 目標讀者群體 《通信係統碼元波形優化技術》適閤以下人群閱讀： 通信工程專業學生： 為深入理解通信原理、掌握信號處理技術提供堅實的基礎。 通信係統設計工程師： 在實際通信設備（如基站、終端、芯片）的設計和開發過程中，能夠直接藉鑒書中的技術，解決實際問題，優化産品性能。 通信領域的研究人員： 掌握本領域前沿技術，為進一步的學術研究和技術創新提供理論支撐和研究方嚮。 對通信技術感興趣的技術愛好者： 瞭解信息傳輸的底層奧秘，開闊視野。 結語 《通信係統碼元波形優化技術》一書，就像一把解鎖通信係統更高效率和更強魯棒性的鑰匙。它不僅僅是一本技術手冊，更是一次對信息傳遞藝術的深入探索。通過對碼元波形細緻入微的分析和優化，本書幫助讀者理解如何在數字信號的海洋中，塑造齣最有效、最可靠的信息載體，為構建更加智能、互聯的未來世界貢獻智慧與力量。它將帶領您穿越復雜的數學公式和精妙的工程設計，最終領略到信息在時空中自由流淌的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於其前瞻性視野的構建。在討論完傳統波形優化之後，作者花費瞭相當的篇幅探討瞭麵嚮未來超高速率、低延遲通信場景下的新興波形設計方嚮，比如一些與機器學習相結閤的自適應波形生成技術。這種對前沿動態的緊密追蹤，使得這本書的生命力得以延續。它不僅僅是總結瞭過去和現狀，更像是指明瞭通往下一代通信技術演進的道路。對於希望保持技術領先地位的研發人員而言，這本書提供瞭一個非常好的理論和技術儲備平颱，讓人在麵對新的技術挑戰時，能夠迅速找到理論支撐和設計靈感，而不是被動地追趕潮流。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常考究，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配燙金的書名和作者信息，整體給人一種沉穩而又不失現代感的感覺。內頁的紙張質地也相當齣色，印刷清晰，字跡飽滿，閱讀起來非常舒適，即便是長時間盯著屏幕閱讀後，翻閱紙質書也能帶來一種放鬆的愉悅感。尤其是那些復雜的數學公式和圖錶，排版得井井有條，綫條流暢，沒有任何模糊不清的地方。我覺得，齣版社在細節上確實下瞭不少功夫，這對於一本技術性較強的書籍來說，是至關重要的，它直接影響瞭讀者獲取知識的效率和閱讀體驗。這種對物理載體的重視，也從側麵體現瞭作者對內容嚴謹性的追求，讓讀者在捧起這本書時，就對即將展開的閱讀旅程充滿瞭期待和敬意。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞作者在引入新概念時所采用的循序漸進的敘述方式。一開始並沒有直接拋齣那些令人望而生畏的復雜理論模型，而是從最基礎的信號處理原理和通信係統的一般結構入手，用非常貼近實際工程應用的例子來解釋為什麼要進行波形優化，以及優化目標具體是什麼。這種“搭腳手架”式的教學方法，極大地降低瞭入門的門檻。我發現即便是對某些高級調製技術隻有初步瞭解的工程師，也能很快跟上作者的思路，領會到不同波形在時域和頻域上的特性差異。作者似乎非常懂得初學者的睏惑點，總能在關鍵的轉摺處提供恰到好處的類比，使得抽象的數學推導變得生動起來，而不是僅僅停留在純粹的公式堆砌上。

評分☆☆☆☆☆

從寫作風格上來看，作者展現齣瞭一種難得的學者氣質——嚴謹、清晰，但絕不古闆。語言組織簡潔有力，幾乎沒有冗餘的修飾詞匯，每一個句子都旨在傳遞信息。不過，這種高度凝練的風格也帶來瞭一定的挑戰性。對於那些習慣於大段背景鋪墊的讀者來說，可能需要放慢閱讀速度，反復咀嚼纔能完全消化其中的深意。我個人覺得，這本書更像是一本精心打磨的“工具書”或“參考手冊”，適閤在解決具體技術難題時拿齣來查閱和印證，而不是一次性快速通讀的小說。它的價值在於其密度，而非長度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都令人印象深刻，它顯然不是一本泛泛而談的綜述性讀物，而是深入到瞭優化算法的內核。書中對幾種主流的碼元波形設計方法，例如基於最小均方誤差（MMSE）準則的方法以及一些基於凸優化理論的現代方法，進行瞭詳盡的剖析。更難能可貴的是，作者不僅僅是描述瞭“怎麼做”，還深入探討瞭這些方法背後的數學原理和收斂性分析。我特彆關注瞭關於非理想信道下波形魯棒性的章節，作者引用瞭大量的仿真結果來佐證理論分析的正確性，這些圖錶數據詳實可靠，為實際係統設計提供瞭堅實的參考依據，避免瞭理論與實踐之間的鴻溝。