多天线系统中的空时码技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王海泉 等 著

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• 多天线
• 空时码
• MIMO
• 无线通信
• 信号处理
• 编码调制
• 通信原理
• 无线网络
• 信息论
• 天线技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030306043

版次：1

商品编码：10636220

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-04-01

用纸：胶版纸

页数：220

内容简介

　　《多天线系统中的空时码技术》是一部关于多天线系统中的空时码技术的专著。首先，介绍了多天线系统的容量，空时码的设计准则，空间分集与频分复用之间的最佳平衡点等基本理论；其次，介绍了正交与拟正交空时码，对角与完备空时码，酉空时码和差分空时码等多种空时码；最后，通过附录给出了主要定理的证明。通过《多天线系统中的空时码技术》，读者将可以掌握各种线性（块状）空时码的构造原理及构造方法。
　　《多天线系统中的空时码技术》适用于电子工程、通信工程专业高校教师和高年级本科生，硕士、博士研究生等参考，同时也可供从事电子、通信、计算机及相关产业的研究人员、工程技术人员使用。

目录

前言
第0章 绪论
第1章 多天线系统
1.1 信道模型
1.2 多天线系统的容量
1.2.1 单发单收系统的容量
1.2.2 多发多收系统的容量
1.3 空时码的设计准则
1.3.1 传送方与接收方都完全知道信道信息条件下码的设计准则
1.3.2 发信方不知道信道而接收方完全知道信道的情况下码的设计准则
1.3.3 传送方与接收方都不知道信道信息的条件下码的设计准则
1.4 空间分集与频分复用之间的最佳平衡点
第2章 正交空时码
2.1 线性空时码
2.2 正交空时码的定义
2.3 正交空时码的性质
2.3.1 正交空时码的性能分析
2.3.2 正交空时码与Hurwitz-Radon理论
2.4 正交空时码的构造
2.5 正交空时码的局限性
2.5.1 符号率的局限性
2.5.2 正交空时码在D-Mtradeoff上的局限性
2.6 有限点集上的正交空时码
2.7 正交空时码的仿真结果
第3章 拟正交空时码
3.1 拟正交空时码的提出
3.2 具有满秩性质的拟正交空时码
3.2.1 基于QAM的具有满秩性的拟正交空时码
3.2.2 基于PSK上的具有满秩性的拟正交空时码
3.3 具有最小解码复杂度的拟正交空时码
3.3.1 问题的提出及其数学的描述
3.3.2 具有实数对解码的线性变换
3.3.3 QAM上最优的线性变换
3.4 坐标交换正交空时码
3.5 数值计算与仿真结果
第4章 对角空时码
4.1 定义
4.2 实格和复格
4.3 格上的对角空时码的构造准则
4.4 借助于代数扩张理论的格上的对角空时码
4.5 举例
4.6 最优的对角空时码
4.7 对角空时码在单天线中的应用
4.8 仿真
第5章 分层代数空时码
5.1 满秩的分层代数空时码
5.2 二阶的完备的分层代数空时码
5.3 仿真结果
第6章 酉空时码
6.1 基于Fourier变换的酉空时码
6.2 基于Grassmann流形摆点的酉空时码
6.2.1 Grassmann流形的基础知识
6.2.2 酉空时码的设计准则
6.2.3 等斜面（isoclinic）酉空时码
6.3 仿真结果
第7章 差分空时码
7.1 单天线系统中的差分码
7.2 多天线系统中的差分空时码
7.3 差分空时码的设计
7.3.1 来自群及其表示论的差分空时码
7.3.2 基于正交设计的差分空时码
7.3.3 基于Cayley变换的差分空时码
7.3.4 基于几何结构的2×2差分空时码
7.3.5 L=4，5，6时最优的2×2差分空时码
7.4 仿真结果
参考文献
附录A 有关正交空时码的结论及其证明
附录B 第3.3节中定理的证明
附录C 2×2差分空时码个数L=6的最优分集乘积及其证明
附录D 高斯整数环上2阶最优对角空时码的证明

前言/序言

《无线通信的未来：智能信号处理与信道编码的革新》 内容梗概： 《无线通信的未来：智能信号处理与信道编码的革新》一书深入探讨了当前及未来无线通信技术的核心驱动力——智能信号处理与信道编码的最新进展及其相互融合带来的颠覆性变革。本书并非聚焦于某一特定技术，而是从一个更宏观、更具前瞻性的视角，揭示了如何通过智能化和高效化的信号处理手段，结合先进的信道编码理论，来克服无线传输固有的瓶颈，实现更高的数据速率、更可靠的连接以及更广泛的覆盖范围。 全书共分为六大部分，由浅入深，层层递进，旨在为读者构建一个完整的无线通信技术发展图景，并展望其未来发展趋势。 第一部分：无线通信的挑战与机遇 本部分首先回顾了无线通信技术的发展历程，从早期的模拟通信到如今的5G甚至6G时代，阐述了每一次技术飞跃背后所克服的关键技术难题。重点分析了当前无线通信面临的主要挑战，包括频谱资源的日益紧张、信号衰落与干扰、多径效应、功耗限制以及不断增长的用户需求和数据流量。作者通过翔实的案例和数据，清晰地勾勒出无线通信技术发展的迫切需求，并在此基础上引出本书的核心主题：智能信号处理与信道编码是应对这些挑战、抓住未来机遇的关键。 第二部分：智能信号处理的核心原理与方法 本部分将深入剖析智能信号处理的理论基础和核心技术。这部分并非介绍具体的信号处理算法，而是侧重于“智能”二字的内涵。作者首先从信号的统计特性分析入手，讲解如何利用机器学习、深度学习等人工智能技术来建模和预测无线信道的动态变化。接着，详细阐述了自适应信号处理的重要性，包括如何通过智能算法实时调整发送端和接收端的信号处理参数，以最大化信道容量和最小化误码率。 本书特别强调了“数据驱动”的信号处理理念。这意味着不再依赖于先验的信道模型，而是通过海量通信数据的学习，发现隐藏在数据中的规律，从而实现更精准、更高效的信号检测、均衡和干扰抑制。内容涵盖了基于深度学习的信道状态信息（CSI）反馈优化、智能波束赋形、动态频谱接入策略、以及对不同类型干扰的自适应抑制技术。此外，还讨论了计算平台的发展如何支撑这些复杂的智能信号处理算法的实现，例如GPU、FPGA以及专用ASIC在实时处理中的应用。 第三部分：先进信道编码理论的演进与革新 信道编码是保障无线通信可靠性的基石。本部分将回顾信道编码理论的发展历程，从早期的线性分组码、卷积码，到Turbo码和LDPC码，再到最新的极化码。本书的重点并非复习这些编码码的具体构造过程，而是深入探讨它们在理论上的突破和在实际应用中的优势。 作者详细阐述了现代信道编码设计的核心思想：如何通过引入冗余信息，使得接收端能够有效地检测和纠正信道传输过程中引入的错误。特别地，本部分将重点介绍基于信息论的编码设计思想，以及如何通过迭代译码等技术来逼近香农极限。书中会详细分析LDPC码的稀疏结构带来的高效译码性能，以及极化码作为一类新兴码，如何通过信道极化现象实现理论上的优异性能，并解释其在不同信道模型下的应用潜力。此外，还会讨论不同编码方案的性能权衡，包括译码复杂度、存储需求以及在不同码率下的性能表现，为读者选择合适的编码策略提供理论依据。 第四部分：信号处理与信道编码的融合创新 本部分是本书的核心亮点之一，旨在揭示智能信号处理与先进信道编码如何进行深度融合，从而产生超越单一技术优势的协同效应。作者认为，将两者割裂开来是限制无线通信性能进一步提升的根本原因。 本书将详细阐述多种融合模式。例如，如何利用智能信号处理技术来优化信道编码的参数设置，使其更好地适应实时变化的信道条件。反之，也可以利用信道编码的结构特性来指导智能信号处理算法的设计，使其更加高效和鲁棒。书中会深入探讨联合检测与译码（Joint Detection and Decoding）的思想，以及如何通过机器学习来设计联合优化方案，在信号处理和译码的整个流程中实现端到端的性能提升。 特别地，本书会详细分析“学习型”信道编码的设计思路。这意味着信道编码本身可以从数据中学习其最优的编码和译码策略，而不再是固定不变的。这与深度学习中的端到端学习（End-to-end Learning）理念相契合，将信号处理和信道编码视为一个整体，通过神经网络模型来实现从原始比特到传输信号，再到最终解码比特的完整映射，从而达到前所未有的性能。 第五部分：前沿应用与未来展望 在掌握了智能信号处理与信道编码的基础和融合理论后，本部分将聚焦于这些技术在前沿无线通信应用中的实践和未来发展趋势。作者将结合具体的通信场景，例如5G/6G移动通信、物联网（IoT）、车联网（V2X）、卫星通信以及无人机通信等，分析如何应用本书所介绍的先进技术来解决这些场景下的特有挑战。 例如，在5G/6G网络中，如何利用智能信号处理实现海量连接下的高效资源管理和用户调度；如何通过联合编码与信号处理来支持超高可靠低时延通信（URLLC）的需求。在物联网场景下，如何设计低功耗、低复杂度但具有高可靠性的通信方案。在车联网中，如何利用智能信号处理和信道编码来应对快速移动和复杂信道环境带来的挑战。 最后，本部分将对未来无线通信技术的发展方向进行大胆预测，包括更加智能化、泛在化、全息化的通信网络，以及对人工智能、边缘计算、量子计算等新兴技术的融合应用，展望一个万物互联、智能涌现的无线通信新时代。 第六部分：技术实现与仿真分析 为了让读者更好地理解和掌握本书所介绍的技术，本部分将提供必要的理论推导和算法实现的指导。虽然不涉及具体的编程代码，但会详细介绍常用的仿真工具和平台，以及如何搭建仿真环境来验证所提方法的性能。 作者将重点介绍几种经典的仿真场景和性能评估指标，例如误码率（BER）、吞吐量、延迟、频谱效率、能量效率等。同时，也会提供一些性能分析的通用框架和思路，帮助读者根据不同的应用场景，选择合适的仿真参数和评估方法，从而客观地分析所提技术的优劣。此外，本部分还将讨论实际系统部署中可能遇到的工程挑战，以及如何通过理论分析和仿真来指导实际系统的设计和优化。 本书特色： 前瞻性视角： 紧跟无线通信技术发展前沿，聚焦未来发展趋势。 系统性阐述： 从基础理论到前沿应用，构建完整的知识体系。 理论与实践结合： 深入浅出的理论分析，辅以应用场景和仿真指导。 跨领域融合： 强调信号处理与信道编码的相互促进与协同创新。 智能驱动： 突出人工智能在无线通信中的核心作用。 目标读者： 本书适合对无线通信技术有一定了解的本科生、研究生、科研人员、工程师以及相关行业的从业者。无论是希望深入理解无线通信核心技术，还是寻求技术创新突破的读者，本书都将提供宝贵的参考和启迪。通过本书的学习，读者将能够深刻理解当前及未来无线通信技术的核心驱动力，并为相关领域的研究和工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

一本关于多天线系统空时码技术的好书，读起来真是酣畅淋漓！这本书的引入部分就做得非常出色，它以一种非常直观的方式解释了传统通信系统为什么会遇到瓶颈，以及多天线系统是如何应运而生的。作者没有一开始就陷入复杂的数学公式，而是先通过生动的比喻和图示，让我这个通信领域的初学者也能迅速理解其核心思想。比如，作者用“信号在不同方向上传播时，信号的衰落特性是不一样的”来类比，让我一下子就明白了分集增益的原理，这比直接看定义要容易得多。 接着，书中对空时码技术本身的阐述更是精彩绝伦。从最早的Alamouti码，到后来的OSTBC、OSTCC，作者循序渐进地介绍了各种码型的结构、编码原理以及它们在提升系统性能方面的优势。我尤其喜欢作者对码型优缺点分析的部分，他不仅列出了每种码型的优点，例如如何有效地抵抗瑞利衰落，如何增加数据速率，还深入剖析了它们可能存在的不足，比如复杂度的问题，或者在特定信道模型下的性能表现。这种全面而深入的分析，让我对各种空时码有了非常清晰的认识，也为我后续选择合适的码型提供了宝贵的参考。 此外，书中还花了大量的篇幅来讲解空时码在实际系统中的应用。作者从基站的设计，到终端的接收机，都进行了详细的描述。特别是关于接收机部分，对各种解码算法的解释，从最大似然（ML）解码到线性解码，再到近似最优解码，作者都给出了非常详尽的推导过程和性能分析。通过阅读这部分内容，我不仅理解了各种解码算法的原理，还学会了如何评估它们的复杂度以及它们对系统性能的影响。这些内容对于从事通信系统设计和优化的工程师来说，无疑是极其宝贵的财富。 这本书最让我惊喜的地方在于，它并没有停留在理论层面，而是积极地引导读者思考空时码技术的未来发展方向。作者在结尾处探讨了诸如大规模MIMO、智能反射面（RIS）与空时码的结合，以及面向机器学习的空时编码等前沿话题。这让我看到了空时码技术在未来通信系统中的巨大潜力和广阔前景，也激发了我进一步深入研究的兴趣。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，在我探索通信技术奥秘的道路上，为我指明了方向，点亮了前方的道路。 总而言之，这是一本结构清晰、内容详实、讲解透彻的优秀著作。作者的写作风格既有学术的严谨性，又不失科普的易读性。从基础概念的引入，到复杂算法的推导，再到前沿技术的展望，都处理得恰到好处。书中丰富的图表和例证，更是将抽象的理论知识生动化，大大提升了阅读体验。对于任何想要深入了解多天线系统和空时码技术的读者来说，这本书都绝对是不可或缺的学习资源。我强烈推荐所有对这一领域感兴趣的朋友阅读此书。

评分☆☆☆☆☆

这本关于多天线系统空时码技术的书，绝对是一部令人耳目一新的作品。作者以一种非常独特的方式，将晦涩的技术概念变得触手可及。开篇部分，他就用一种极具画面感的描述，描绘了电磁波在空间中传播的复杂性，以及传统通信系统在这种复杂性面前的无力感。这种引入方式，一下子就抓住了我的注意力，让我迫切地想知道，究竟是什么技术能够克服这些困难。 书中对空时码技术的阐述，可谓是层层递进，环环相扣。从最初的“让信号走更多的路”这一朴素的思路，到复杂的数学模型和编码方案，作者都处理得游刃有余。我特别欣赏他在讲解过程中，并没有简单地给出结论，而是通过大量的推导和分析，展示了空时码技术是如何一步步实现性能提升的。例如，在介绍分集增益时，他不仅仅说了“分集能抗衰落”，而是详细分析了不同分集方式（时域、空域）如何协同工作，以及它们在何种条件下能发挥最佳效果。 本书在实际应用方面的探讨，也做得相当深入。作者不仅仅是罗列了各种码型，而是分析了它们在不同应用场景下的适用性。我特别喜欢他对接收机端解码算法的讨论，从简单的线性检测到复杂的非线性检测，作者都给出了详细的介绍，并且分析了它们在计算复杂度、译码性能等方面的权衡。这对于实际系统设计者来说，无疑是非常有价值的参考信息。书中还提供了大量的仿真结果，用图形化的方式直观地展示了各种空时码的性能表现，这比单纯看数字更能说明问题。 更让我惊喜的是，作者对前沿技术的关注。书中对诸如大规模MIMO、联合通信与感知以及人工智能在通信领域的应用等话题进行了深入的探讨。这表明作者紧跟时代步伐，对通信技术的未来发展有着敏锐的洞察力。这些讨论不仅拓宽了我的视野，也激发了我对相关领域进一步研究的兴趣。 总而言之，这是一本内容充实、逻辑清晰、讲解生动的优秀著作。作者的写作风格既有科学的严谨性，又不失文学的感染力。他将复杂的通信理论，以一种易于理解的方式呈现给读者，让我学到了很多宝贵的知识。对于所有对多天线系统和空时码技术感兴趣的朋友，这本书都值得强烈推荐。

评分☆☆☆☆☆

这部关于多天线系统空时码技术的书，给我留下了极其深刻的印象。作者在开篇就以一种非常直观的视角，阐述了通信信号在复杂无线环境中遇到的挑战，并巧妙地引出了多天线系统的概念，为后续空时码技术的讲解奠定了坚实的基础。这种“由浅入深”的叙述方式，让初学者也能快速理解技术背景。 本书对空时码技术的讲解，可谓是详尽入微。从最基本的Alamouti码，到更复杂的OSTBC、OSTCC，以及各种结合了编码和调制思想的空时码，作者都进行了细致的分析。我尤其欣赏他对每一种码型数学原理的深入剖析，包括其编码矩阵的设计、译码算法的推导，以及在不同信道模型下的性能评估。这些内容虽然涉及数学，但作者的处理方式非常清晰，配合大量的示意图和仿真结果，使得抽象的理论变得生动形象，易于理解。 本书的另一大亮点在于其对实际系统应用的深入探讨。作者并没有止步于理论模型的构建，而是详细分析了空时码技术在不同通信场景下的性能表现，例如在高速移动、弱信号区域等情况下的优势。他还深入讲解了接收机端的译码策略，从简单的最大似然译码到更高效的低复杂度译码算法，都进行了详细的比较和分析。这对于读者理解如何在实际通信系统中部署和优化空时码技术，具有极高的指导意义。 此外，作者对未来通信技术发展趋势的独到见解，也为本书增添了额外的价值。他探讨了诸如智能反射面（RIS）、毫米波通信以及人工智能在无线通信中的应用等前沿技术，以及这些技术如何与空时码技术相互融合，共同推动下一代通信系统的发展。这种前瞻性的视角，不仅拓宽了读者的视野，也激发了他们对未来通信技术进行更深入探索的兴趣。 总而言之，这是一本内容丰富、结构严谨、讲解透彻的优秀著作。作者的写作风格兼具学术的严谨性和科普的易读性，通过丰富的图表和案例，将复杂的通信理论转化为了易于理解的知识。对于任何希望在多天线系统和空时码技术领域深入学习的研究人员、工程师或学生而言，这本书都是一本不可多得的宝贵参考书。

评分☆☆☆☆☆

读完这本关于多天线系统空时码技术的书，我感觉获益匪浅。这本书在内容组织和讲解方式上都做得非常出色。开篇部分，作者就以一种非常引人入胜的方式，解释了为何我们需要空时码技术。他没有直接跳入技术细节，而是从通信系统中普遍存在的衰落问题入手，通过生动的类比，例如“信号在不同的传播路径上会以不同的方式受到干扰”，清晰地揭示了单天线系统所面临的局限性。 接着，作者深入探讨了空时码的核心原理。我尤其喜欢他介绍各种码型的方式。从最基础的STBC（Space-Time Block Codes），比如Alamouti码，到更复杂的STTC（Space-Time Trellis Codes），作者都给出了非常详尽的数学推导和性能分析。在讲解过程中，作者并没有生硬地罗列公式，而是通过清晰的图示和文字说明，一步步引导读者理解编码的逻辑和解码的机制。例如，在讲解Alamouti码时，他清晰地展示了如何通过在发射端和接收端利用时域和空域的相关性来提高系统的鲁棒性。 本书在实际应用方面的论述也相当到位。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是详细阐述了空时码技术如何在实际的通信系统中得到应用。他分析了不同码型在不同场景下的性能表现，例如在高速移动的场景下，或者在存在强干扰的环境中。这部分内容对于工程实践者来说，具有非常高的参考价值，能够帮助他们理解如何在实际系统中选择和部署空时码，以达到最佳的性能。书中对接收机设计和解码算法的讨论，也相当深入，提供了多种解决方案及其优劣势的对比。 此外，作者还对空时码技术的未来发展进行了展望，这一点让我印象深刻。他讨论了诸如大规模MIMO、认知无线电以及人工智能等新兴技术如何与空时码技术相结合，从而进一步提升通信系统的性能。这种前瞻性的视角，让我对空时码技术的未来充满了期待，也为我提供了进一步研究的方向。 总的来说，这是一本结构严谨、内容丰富、讲解深入浅出的优秀著作。作者的写作风格既有学术的严谨，又不失易读性。书中穿插的图表和算例，将复杂的理论变得直观易懂。对于任何希望深入了解多天线系统和空时码技术的读者来说，这本书都是一本不可多得的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

这本关于多天线系统空时码技术的书，确实是一部值得深入研读的佳作。它在阐述理论的同时，非常注重实际应用的指导意义。作者以一种非常系统化的方式，循序渐进地带领读者走进空时码的世界。开篇之处，作者巧妙地引入了传统通信面临的挑战，并为读者勾勒出多天线系统应对这些挑战的宏伟蓝图，这种铺垫让读者在进入核心技术之前，就对技术的重要性有了深刻的认识。 在讲解具体的空时码技术时，作者展现了其深厚的学术功底和清晰的逻辑思维。从最早的、相对简单的码型开始，逐步深入到更复杂、更高效的码型。对于每一种码型，作者都进行了详尽的数学推导，清晰地展示了其编码和解码的过程。令人印象深刻的是，作者在讲解过程中，并没有回避数学的复杂性，而是用一种非常清晰、易于理解的方式来呈现，使得即使是初学者也能逐步掌握。例如，对于Alamouti码的推导，作者详细展示了其如何通过额外的时域和空域信息来实现分集增益，以及其在二维独立衰落信道下的性能优势。 这本书的一个突出亮点在于，它不仅仅是理论的罗列，而是深入探讨了空时码技术在实际通信系统中的部署和优化。作者花费了大量篇幅来分析各种空时码在不同信道模型下的性能表现，并结合了实际的通信场景，例如蜂窝通信、无线局域网等。这部分内容对于通信工程师来说，具有极高的参考价值，能够帮助他们根据具体的应用需求，选择最适合的空时码方案，并进行相应的参数优化。书中关于接收端算法的讨论，也相当详尽，从简单的最大比合并到更复杂的迭代解码，都进行了深入的剖析。 此外，作者对未来发展趋势的洞察也令人称道。书中对诸如大规模MIMO、先进的信道估计技术以及人工智能在空时编码中的应用等方面的探讨，为读者提供了宝贵的未来视野。这表明作者不仅对现有技术了如指掌，更对行业的发展方向有着敏锐的洞察力，能够引导读者思考技术的未来演进。这种前瞻性的视角，让这本书的价值远远超越了一本单纯的技术手册。 总而言之，这是一本兼具理论深度和实践指导意义的优秀教材。作者的写作风格严谨而不失趣味，深入浅出，循序渐进。书中丰富的案例和详实的分析，为读者提供了理解和应用空时码技术的有力工具。对于希望在多天线通信领域有所建树的工程师、研究人员或学生而言，这本书无疑是必备的参考书。