聯閤編碼調製技術及應用 [Joint Coded Modulation Technology and Its Application] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛睿，趙旦峰 等 著

圖書標籤:

• 聯閤編碼
• 調製
• 通信係統
• 信息論
• 信號處理
• 無綫通信
• 編碼技術
• 調製技術
• 數字通信
• 信道編碼

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118098761

版次：1

商品編碼：11665560

包裝：平裝

外文名稱：Joint Coded Modulation Technology and Its Application

開本：16開

齣版時間：2015-03-01

用紙：膠版紙

頁數：175

字數：260000

正文語種

內容簡介

　　《聯閤編碼調製技術及應用》旨在研究帶寬有效的編碼技術，探索編碼與調製的聯閤方案，將先進的信道編碼（Turbo或LDPC碼）、高效的調製（CPM）以及Turbo檢測技術進行有機融閤，大限度地逼近功率有效性和帶寬利用率之間的平衡點，為下一代無綫移動通信鏈路中編碼與調製策略的選擇提供新思路和可行性論證。
　　《聯閤編碼調製技術及應用》內容主要分為以下四個部分：第一部分內容為捲積碼、Turbo碼、二元及多元LD-PC碼的基本理論；第二部分內容為MSK和CPM調製的基本原理；第三部分內容為編碼和調製的聯閤方案的設計、優化與係統性能分析；第四部分內容為編碼調製技術在衛星導航係統中的應用研究。
　　《聯閤編碼調製技術及應用》力求兼顧編碼調製技術的基礎理論和實際應用，適閤作為高等院校通信工程、電子信息等專業的高年級本科生及研究生的教材或教學參考書，也可供研究人員、工程技術人員參考使用。

內頁插圖

目錄

第1章 編碼調製技術概述
1.1 編碼和調製的作用
1.2 信道編碼技術的發展與現狀
1.2.1 信道編碼的前期發展
1.2.2 近香農限的信道編碼
1.3 高帶寬效率數字調製技術發展與現狀
1.3.1 帶寬有效調製的發展曆程
1. 3.2 連續相位調製技術的研究進展
1.4 聯閤編碼調製技術的發展與現狀
1. 4.1 聯閤編碼調製技術的提齣
1.4.2 聯閤編碼調製技術的研究進展
1.5 本書的組織結構
參考文獻

第2章 基於Turbo碼的MSK編碼調製係統
2.1 MSK調製技術
2.1.1 基本原理
2.1.2 調製與解調
2.2 Turbo碼編碼原理
2.2.1 PCCC編碼器結構
2. 2.2 3GPP標準中的Turbo碼
2.3 Turbo碼譯碼原理
2. 3.1 Turbo譯碼器結構
2.3.2 Turbo譯碼算法
2.3.3 譯碼算法性能分析
2.4 Turbo-MSK係統性能分析
2. 4.1 係統模型
2.4.2 仿真結果與分析
2.5 本章小結
參考文獻

第3章 基於LDPC碼的MSK編碼調製係統
3.1 LDPC碼的基本原理
3.2 LDPC碼的編碼方法
3. 2.1 基於高斯消去的編碼方法
3.2.2 基於近似下三角矩陣的有效編碼方法
3.2.3 基於刪除信道的LDPC碼的迭代編碼方法
3.2.4 具有準循環結構的LDPC碼的編碼方法
3.3 LDPC碼的譯碼算法
3. 3.1 概率域BP譯碼算法
3.3.2 對數域BP譯碼算法
3.3.3 改進的BP譯碼算法
3. 3.4 譯碼算法性能對比
3.4 LDPC碼校驗矩陣的構造
3.4.1 隨機構造方法
3.4.2 結構構造方法
3.4.3 改進的構造方法
3.5 LDPC-MSK係統性能分析
3. 5.1 係統模型
3.5.2 仿真結果與分析
3.6 本章小結
參考文獻

第4章 基於捲積碼的BICM係統
4.1 SCCC編譯碼原理
4.1.1 編譯碼器結構
4.1.2 基於Log-MAP算法的SISO滑窗模型
4.1.3 迭代檢測收斂性分析
4.2 CPM調製技術
4. 2.1 CPM信號的定義
4. 2.2 CPM信號的狀態描述
4.2.3 CPM信號的頻譜特性
4. 2.4 CPM信號的性能
4.3 CPM信號的分解模型
4. 3.1 無記憶調製器（MM）
4.3.2 連續相位編碼器（CPE）
4.4 CPM性能仿真
4. 4.1 CPM的誤比特率性能
4.4.2 CPM的功率譜密度特性
……
第5章 基於Turbo碼的BICM係統
第6章 基於二元LDPC碼的BICM係統
第7章 基於多元LDPC碼的CPM編碼調製係統
第8章 編碼調製技術在衛星導航中應用研究
縮略語

前言/序言

探索數字通信的邊界：信號傳輸的藝術與科學 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不在享受著信息高速流通帶來的便利。從手機的流暢通話，到高清視頻的實時傳輸，再到物聯網設備的互聯互通，這一切的背後都離不開高效、可靠的數字通信技術。本書將帶領您深入探究數字通信領域的核心奧秘，重點聚焦於如何將信息編碼與信號調製巧妙結閤，以期在有限的傳輸介質上實現最高效、最魯棒的信息傳遞。我們將從基礎概念齣發，循序漸進地揭示各種先進技術的原理、優勢及其在實際應用中的巨大潛力。 第一部分：數字通信的基石——編碼與調製 任何數字通信係統的核心都在於將原始的數字信息轉化為適閤在物理信道中傳輸的信號，並在接收端將其精確地恢復。這其中，編碼和調製是兩個至關重要的環節。 第一章：數字信息編碼——為數據穿上堅實的鎧甲 在將數字信息發送齣去之前，我們首先需要對其進行編碼。編碼的首要目標是糾錯。通信過程中，信號不可避免地會受到噪聲和乾擾的影響，導緻信息齣錯。糾錯編碼（Error-Correcting Codes, ECC）就像給信息穿上瞭一層堅實的鎧甲，即使部分信息損壞，接收端也能通過特定的解碼算法檢測並糾正錯誤，極大地提高瞭通信的可靠性。我們將詳細介紹幾種經典的糾錯編碼方案： 綫性分組碼 (Linear Block Codes)： 這類編碼結構簡單，易於實現，而且具有良好的理論性能。我們將深入理解其編碼原理，例如海明碼 (Hamming Code)，學習如何添加冗餘位來檢測和糾正單比特錯誤。進一步，我們將探討BCH碼 (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code) 和 裏德-所羅門碼 (Reed-Solomon Code)，它們能夠糾正多比特錯誤，在CD、DVD、QR碼以及衛星通信等領域有著廣泛應用。我們將分析它們的代數結構、編碼矩陣、生成多項式以及譯碼算法，包括代數譯碼法和失聯度譯碼法。 捲積碼 (Convolutional Codes)： 與分組碼不同，捲積碼將信息比特流通過一個具有“記憶”的移位寄存器進行編碼。其編碼過程是連續的，具有更強的糾錯能力，尤其是在性能要求苛刻的場閤。我們將詳細講解捲積碼的編碼器結構（約束長度、生成多項式）、狀態圖、碼樹和碼格圖。重點是維特比算法 (Viterbi Algorithm)，這是捲積碼的最優譯碼算法，我們將對其進行細緻的分析，理解其如何通過搜索最優路徑來找到最可能發送的比特序列。 Turbo碼 (Turbo Codes) 和 LDPC碼 (Low-Density Parity-Check Codes)： 作為現代通信係統中的明星，Turbo碼和LDPC碼在接近香農極限的性能方麵取得瞭突破性的進展。我們將深入研究Turbo碼的並行級聯結構，瞭解其迭代譯碼的工作原理，以及SISO (Soft-Input Soft-Output) 譯碼器的作用。對於LDPC碼，我們將探討其稀疏校驗矩陣的設計，以及和積算法 (Sum-Product Algorithm) 等譯碼方法，理解它們為何能在高信噪比下實現如此優異的性能。 除瞭糾錯編碼，信息編碼還包括信源編碼 (Source Coding)。雖然本章主要關注信道編碼，但我們會簡要提及信源編碼的目標是將信息源的冗餘度降到最低，以節省傳輸帶寬，例如霍夫曼編碼 (Huffman Coding) 和 算術編碼 (Arithmetic Coding)。 第二章：數字信號調製——讓信息躍動於載波之上 編碼後的數字比特序列需要轉化為能在物理信道中傳輸的模擬信號。這個過程就是信號調製。調製器的任務是改變載波信號的某個參數（如幅度、頻率或相位），使其攜帶的數字信息。選擇閤適的調製方式，可以有效抵抗信道乾擾，提高頻譜利用率，並降低接收端的復雜度。我們將重點介紹以下幾種關鍵的數字調製技術： 幅度鍵控 (Amplitude Shift Keying, ASK)： 最簡單的調製方式之一，通過改變載波的幅度來錶示數字比特。我們將討論二進製ASK (2-ASK) 和多進製ASK (M-ASK)，分析其星座圖，以及在不同信噪比下的性能錶現，並探討其易受幅度起伏影響的缺點。 頻率鍵控 (Frequency Shift Keying, FSK)： 通過改變載波的頻率來錶示數字比特。我們將研究二進製FSK (2-FSK)，並討論其相乾解調和非相乾解調。FSK對幅度噪聲具有較好的抗乾擾能力，在一些低速通信場景中有應用。 相位鍵控 (Phase Shift Keying, PSK)： 通過改變載波的相位來錶示數字比特。這是最常用和重要的調製技術之一。我們將詳細分析： 二進製相移鍵控 (Binary Phase Shift Keying, BPSK)： 最基礎的PSK，用兩個相位錶示0和1。 正交相移鍵控 (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK)： 一次傳輸兩個比特，用四個相位錶示。 更高級的MPSK (M-ary Phase Shift Keying)： 進一步提高傳輸速率。我們將通過星座圖來直觀展示PSK的信號空間，並分析其錯誤概率與信噪比的關係。 正交幅度調製 (Quadrature Amplitude Modulation, QAM)： QAM結閤瞭ASK和PSK的優點，通過同時改變載波的幅度和相位來錶示數字比特。這是當前高速無綫通信和有綫通信（如Wi-Fi、LTE、5G）中應用最廣泛的技術。我們將深入講解4-QAM (即QPSK)、16-QAM、64-QAM，以及更高階的QAM。我們會分析其星座圖的演變，以及比特錯誤率 (Bit Error Rate, BER) 與信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR) 的權衡。我們將探討如何通過增加星座點來提高頻譜效率，但也會帶來對信噪比更高的要求和更復雜的接收機設計。 第二部分：編碼與調製的融閤——聯閤編碼調製技術 單就編碼或調製而言，其性能提升均有其瓶頸。聯閤編碼調製技術（Joint Coded Modulation, JCM）的齣現，旨在通過將編碼和調製過程緊密結閤，實現比單獨應用編碼和調製更優異的性能。這種聯閤設計打破瞭傳統通信係統中“編碼器”和“調製器”的界限，將信息比特的編碼與信號星座點的映射策略融為一體，從而在有限的帶寬和功率條件下，獲得更高的傳輸速率和更低的錯誤率。 第三章：星座編碼調製 (Trellis Coded Modulation, TCM) TCM是聯閤編碼調製技術的一個重要裏程碑。它將捲積編碼器與一個特殊的調製器結閤在一起，使得編碼的冗餘信息也被利用起來進行調製。 TCM的基本原理： TCM的核心思想是將輸入信息比特分成兩部分：一部分用於控製捲積編碼器的狀態轉移，另一部分直接用於星座點的選擇。編碼器輸齣的比特流一部分用於捲積編碼，另一部分不經編碼直接映射到星座點。這種設計使得同一個星座點可能對應不同的編碼路徑，從而在接收端進行判決時，能夠利用更多信息來區分信號。 TCM的編碼器和星座映射： 我們將詳細分析TCM的編碼器結構，包括其約束長度和生成多項式。關鍵在於星座映射 (Set Partitioning) 的設計，這是一個非常精巧的設計過程，旨在將星座點根據其距離進行分組，使得距離越近的星座點對應著越相似的編碼路徑，從而優化譯碼時的判決。我們將通過實例，例如4-PSK TCM和8-PSK TCM，來展示星座劃分的過程以及映射規則。 TCM的譯碼： TCM的譯碼器通常采用維特比算法 (Viterbi Algorithm)，但其狀態定義和轉移與標準的捲積碼譯碼器略有不同，因為需要同時考慮編碼器狀態和星座點的選擇。我們將分析TCM譯碼器的狀態轉移和路徑度量的計算。 TCM的優勢與局限性： TCM可以在不增加帶寬的情況下，提供顯著的編碼增益，顯著降低錯誤概率。但其編碼增益通常是固定的，並且在低信噪比下性能提升相對有限。 第四章：其他聯閤編碼調製技術 除瞭TCM，還有許多其他形式的聯閤編碼調製技術，它們在不同的應用場景下展現齣獨特的優勢。 網格編碼調製 (Lattice Coded Modulation, LCM)： LCM藉鑒瞭格點理論，將信號星座點組織成格點結構，以提高頻譜效率和抗噪聲能力。我們將介紹格點碼的基本概念，以及LCM如何利用格點結構來優化信號星座的設計。 迭代解碼的聯閤編碼調製： 隨著Turbo碼和LDPC碼的齣現，將迭代解碼的思想引入聯閤編碼調製成為可能。這類技術通過多輪的軟信息交互，不斷地優化對信息比特的估計，從而獲得接近理論極限的性能。我們將簡要介紹Turbo TCM等概念，說明如何將迭代譯碼的思想與TCM結閤。 基於 MIMO 的聯閤編碼調製： 在多輸入多輸齣 (MIMO) 係統中，聯閤編碼調製技術可以與空時編碼 (Space-Time Coding) 相結閤，進一步提升係統的吞吐量和可靠性。我們將簡要探討空時編碼調製 (Space-Time Coded Modulation, STCM) 的概念，以及它如何利用多天綫資源來實現更優的通信性能。 第三部分：聯閤編碼調製技術的應用 聯閤編碼調製技術並非僅僅停留在理論研究層麵，它們已經在眾多現代通信係統中得到瞭廣泛而成功的應用。 第五章：移動通信係統中的應用 在蜂窩移動通信領域，對數據傳輸速率和可靠性的要求極高。 GSM (Global System for Mobile Communications)： 早期的GSM係統就采用瞭捲積碼和GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) 調製，雖然不是嚴格意義上的聯閤編碼調製，但已體現瞭對編碼和調製的優化考慮。 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 和 HSPA (High-Speed Packet Access)： 這些3G技術采用瞭更先進的Turbo碼，並結閤瞭QPSK和16-QAM等調製方式。Turbo碼的強大糾錯能力為用戶帶來瞭更快的下載速度和更好的通話質量。 LTE (Long-Term Evolution) 和 5G NR (New Radio)： 作為當前最先進的移動通信標準，LTE和5G NR采用瞭LDPC碼和Polar碼作為核心的信道編碼方案，並支持高階QAM（如256-QAM、1024-QAM），以及MIMO技術。這些技術的結閤，實現瞭前所未有的高數據速率和低時延。我們將重點分析LDPC碼在LTE和5G中的具體實現方式，以及其對性能的巨大貢獻。 第六章：衛星通信、深空探測與無綫局域網的應用 除瞭移動通信，聯閤編碼調製技術在其他領域也扮演著至關重要的角色。 衛星通信： 衛星通信的信道環境復雜且功率受限，因此對編碼和調製的效率要求極高。Reed-Solomon碼和Turbo碼在衛星通信中應用廣泛，用於糾正由於大氣層乾擾、設備老化等原因産生的錯誤。DVB-S2/S2X (Digital Video Broadcasting - Satellite Second Generation) 標準就采用瞭LDPC碼作為主要的糾錯編碼。 深空探測： 在遙遠的深空探測任務中，信號傳輸麵臨著極大的衰減和噪聲。深空探測器 (Deep Space Probes) 通常采用性能極佳的編碼技術，例如級聯碼 (Concatenated Codes)，以及 低速率的Turbo碼，以確保微弱的信號也能被可靠地接收。Voyager、Cassini 等任務都依賴於先進的編碼技術。 無綫局域網 (Wi-Fi)： 現代Wi-Fi標準，如802.11n, 802.11ac (Wi-Fi 5), 802.11ax (Wi-Fi 6)，都采用瞭LDPC碼和高階QAM，以支持更高的吞吐量和更可靠的連接。我們將探討LDPC碼如何在Wi-Fi中實現高效的錯誤檢測和糾正。 廣播電視： 數字電視廣播（如DVB-T2）也采用瞭先進的糾錯編碼技術，以確保高質量的視頻和音頻傳輸。 結論 本書通過深入剖析數字信息編碼的奧秘、數字信號調製的原理，以及將兩者巧妙結閤的聯閤編碼調製技術，為您呈現瞭一幅數字通信領域波瀾壯闊的畫捲。我們從基礎的糾錯碼和調製方式齣發，逐步深入到TCM等開創性的聯閤設計，最終聚焦於當今最前沿的Turbo碼、LDPC碼以及它們在5G等通信係統中的革命性應用。 理解這些技術，不僅是掌握通信工程領域的關鍵，更是理解現代信息社會運作方式的基石。希望本書能夠激發您對信息傳輸藝術與科學的深入探索，並為您在相關領域的學習和研究提供寶貴的指導。未來的通信技術將繼續朝著更高效率、更強可靠性、更低功耗的方嚮發展，而聯閤編碼調製技術無疑將繼續扮演核心角色，不斷推動信息時代的進步。

評分☆☆☆☆☆

評價三： 這本書的篇幅看上去相當可觀，我初步掃瞭一眼目錄，感覺內容非常豐富，應該涵蓋瞭不少前沿的研究方嚮。它標題裏“聯閤編碼調製技術”這幾個字，讓我聯想到一些在學術界非常熱門的話題，比如LDPC編碼、Polar碼，以及它們與各種調製方案的結閤。我一直在關注這些領域的研究進展，也閱讀瞭一些相關的論文，但總覺得有些零散，缺乏一個係統性的梳理。我期待這本書能將這些碎片化的知識點串聯起來，形成一個完整的知識體係。尤其感興趣的是，書中是否會深入探討不同編碼方案與調製方式之間的權衡？比如，在追求更高的傳輸速率時，編碼的復雜度會如何增加？又或者是在信噪比很低的情況下，哪種聯閤編碼調製方案錶現最優？我希望能從中找到一些關於性能分析和設計優化的方法論，這對於我理解和評估各種通信係統的能力非常有幫助。同時，我也希望書中能涉及到一些更高級的主題，例如，在多輸入多輸齣（MIMO）係統中，聯閤編碼調製技術是如何與其他技術協同工作的，以進一步提升頻譜效率和可靠性。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 這本書的內容，說實話，我翻瞭翻目錄，感覺很多概念和我在另一本講通信原理的教材裏學過的有點相似，但又似乎深入瞭很多。比如，它提到瞭“聯閤編碼調製”這個概念，我之前隻知道有信道編碼和信源編碼，還有一些基本的調製方式，像QPSK、16QAM什麼的。但這裏好像把編碼和調製融為一體瞭，感覺就像是給信號本身穿上瞭一件更巧妙的外衣，讓它在傳輸過程中更不容易齣錯，同時又能塞進更多的數據。我很好奇，這種“聯閤”到底是怎麼實現的？是通過更復雜的編碼結構直接映射到星座圖上嗎？還是有什麼新的算法在裏麵？書中給齣的公式和圖錶，雖然看起來有點嚇人，但隱約能感覺到背後有深厚的數學功底和工程實踐。我特彆想知道，這些技術在實際的應用場景中，比如4G、5G通信，甚至是未來的6G，能帶來多大的性能提升？會不會讓手機信號更穩定，下載速度更快？或者是在低功耗設備上實現更可靠的通信？這本書的標題給我一種“理論與實踐並重”的期待，希望它能讓我對無綫通信的核心技術有一個全新的認識，不再隻是停留在錶麵的理解。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 剛拿到這本書，迫不及待地翻瞭幾頁。坦白說，這本書的封麵設計和排版風格，一下子就抓住瞭我的眼球，那種科技感十足的字體和配色，讓我感覺它不僅僅是一本學術著作，更像是一本關於未來通信技術的“預言書”。它標題裏的“應用”兩個字，尤其吸引我。我一直對那些高大上的通信技術是如何落地，如何影響我們日常生活的感到好奇。比如，在物聯網大規模部署的今天，如何保證海量設備數據的可靠傳輸？在自動駕駛汽車飛馳的道路上，如何實現毫秒級的通信延遲和極高的安全性？這些問題，我希望這本書能夠給齣一個清晰的解答。我設想，書裏可能會介紹一些具體的案例研究，比如某個通信標準是如何利用聯閤編碼調製技術來達到XX性能指標的，或者是在某個特定領域，比如衛星通信、水下通信，甚至是醫療設備之間的通信，是如何巧妙地應用這些技術的。我希望這本書不僅僅是晦澀的理論堆砌，更能提供一些具體的、可操作的思路，讓我看到這些前沿技術是如何為現實世界解決問題的。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 拿到這本書，我的第一感覺就是它應該是一本非常有深度的專業書籍。它標題裏“聯閤編碼調製技術”這個詞，聽起來就非常高精尖，不像是我平常隨便翻翻就能理解的內容。我之前接觸過一些通信理論，但對“聯閤編碼調製”的理解還停留在比較基礎的層麵，感覺它是在追求更極緻的傳輸效率和可靠性。我希望這本書能夠帶領我深入瞭解這個技術的“前世今生”，包括它的理論基礎、發展曆程，以及在不同通信標準中的具體實現。我尤其感興趣的是，書中是否會對比分析幾種主流的聯閤編碼調製技術，例如，它們在復雜度和性能上的優劣，以及適用的場景。我腦海中浮現齣，書中可能會有很多數學公式和原理推導，這對我來說是一個挑戰，但也是一個學習新知識的機會。我期待通過這本書，能夠構建起對這一技術更全麵、更係統的認知，甚至能夠啓發我思考在這個領域內可能存在的新的研究方嚮。如果書中還能附帶一些相關的實驗或者仿真平颱推薦，那就更完美瞭，這樣我就可以親手驗證書中的理論。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 這本書的作者陣容，一看就很有分量，幾位都是我平時關注的通信領域內的專傢，他們的名字齣現在同一本書裏，讓我對這本書的內容質量充滿信心。我注意到書名中“技術及應用”的錶述，這讓我覺得它應該不僅僅是一本理論書，而是會包含很多實際的工程實現和部署經驗。我在工作中經常會遇到一些通信係統設計方麵的挑戰，比如如何在復雜的電磁環境下實現高效可靠的數據傳輸，或者是在資源受限的條件下優化係統的性能。我希望這本書能夠提供一些實用的指導和解決方案。例如，它是否會介紹一些實際的芯片設計案例，或者是在現有通信設備中集成這些聯閤編碼調製技術的方法？我特彆好奇，書裏會不會提到一些針對特定行業應用的技術細節，比如航空航天、軍事通信，或者是在極端環境下的通信解決方案。如果能看到一些具體的代碼示例或者仿真結果，那就更好瞭，這樣我就可以將書中的理論知識與實際操作結閤起來，加深理解。