包邮高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用一卷 余建军、迟楠 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余建军，迟楠 著

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出版社： 清华大学

ISBN：9787302499671

商品编码：28920098248

高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用（第一卷）:单载波调制技术让读者能够了解现在的高速光通信中的各种调制技术和先进算法，使读者进行知识更新。

作者：余建军、迟楠

定价：109元

印次：1-1

ISBN：9787302499671

出版日期：2018.04.01

印刷日期：2018.05.07

 

本书主要介绍了高速光纤通信技术中采用单载波调制的数字信号处理技术的原理和在系统中的应用。主要内容包括采用单载波调制技术的线性和非线性补偿算法原理和应用，全光奈奎斯特信号产生与处理，以及提高信号接收灵敏度和传输带宽的几何整形和概率整形技术。本书适合从事通信领域包括光纤通信、无线通信等研究的工程技术人员，以及高等院校通信工程等相关专业的教师和研究生阅读。余建军，复旦大学教授，国家“千人计划”专家。长期从事高速光传输技术的研究。发表学术论文500余篇，获得60余项美国专利授权。博士论文被评为“全国优秀博士学位论文”；是教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者和美国光学学会会士。

第一卷目录

 

第1章绪论

 

 

1.1研究背景和意义

 

 

1.2国内外研究现状

 

 

1.2.1国际研究现状

 

 

1.2.2国内研究现状

 

 

1.3本书内容和结构安排

 

 

1.3.1本书的研究内容和意义

 

 

1.3.2本书的结构安排

 

 

参考文献

 

 

第2章单载波相干光传输系统基本算法

 

 

2.1引言

 

 

2.2IQ不平衡补偿和正交归一化

 

 

2.3光纤色度色散补偿

 

 

2.3.1色散补偿概述

 

 

2.3.2色散补偿基本结构

 

 

2.3.3频域均衡算法

 

 

2.3.4时域均衡算法

 

 

2.4时钟恢复算法

 

 

2.5信道动态均衡算法与偏振解复用

 

 

2.5.1盲均衡的基本原理

 

 

2.5.2经典CMA算法

 

 

2.5.3针对偏振复用信号的CMA算法

 

 

2.5.4针对高阶非恒模调制的CMMA算法

 

 

2.5.5改进级联多模算法

 

 

2.5.6独立成分分析

 

 

2.6载波恢复算法

 

 

2.6.1频率偏移补偿算法

 

 

2.6.2基于V�睼的频偏估计算法

 

 

2.6.3基于FFT的频偏估计算法

 

 

2.6.4基于四次方频偏估计算法

 

 

2.7相位补偿算法

 

 

2.7.1基于V�睼的相位补偿算法

 

 

2.7.2基于前馈的相位旋转相位补偿

 

 

2.7.3修正的V�睼相偏算法与最大似然相结合的恢复算法

 

 

2.7.4盲相位搜索算法及其改进算法

 

 

2.8算法演示与总结

 

 

参考文献

 

 

第3章准线性相干光传输系统与数字信号处理

 

 

3.1引言

 

 

3.2相干光传输系统的理论模型和损伤机理

 

 

3.3带限信号时域数字预...

 

《高效通信系统中的信号编码与解码技术》 引言 在信息爆炸的时代，通信量的激增对数据传输的效率和可靠性提出了前所未有的挑战。从互联网的万物互联到5G/6G网络的飞速发展，再到卫星通信和深空探测，高效、稳定、安全的数字信号传输是支撑这一切的基石。而实现这一目标的关键，在于对数字信号进行精妙的编码与解码。本书旨在深入探讨现代通信系统中数字信号编码与解码的核心原理、关键技术及其在实际应用中的重要作用，为读者提供一套系统、全面的技术视角。 本书内容围绕数字信号编码与解码这两大核心环节展开，力求从基础理论到前沿技术，由浅入深地解析其内在逻辑和工程实践。我们将重点关注如何通过编码技术提高数据传输的冗余度，以抵抗信道噪声和干扰，从而增强信号的鲁棒性；同时，也将深入研究解码技术，探讨如何在接收端高效、准确地恢复原始信息，即使在信号质量不佳的情况下。 第一部分：数字信号编码的理论基础与发展 编码是数字通信的起点，它负责将原始信息转化为适合传输的信号形式。本部分将首先回顾数字信号编码的基本概念，包括信息论中的信源编码和信道编码。 第一章：信息论基础与编码概述 信息度量与熵： 介绍香农信息论的基本概念，如信息量、熵的概念，以及熵作为数据可压缩性的理论上限。理解信息的本质是进行有效编码的前提。 编码的分类与目标： 详细阐述信源编码（数据压缩）和信道编码（纠错编码）的区别与联系，以及它们各自在降低传输比特数和提高传输可靠性方面的作用。 编码器的基本原理： 介绍编码器的基本模型，包括信息输入、编码规则、编码输出等，以及编码过程中信息冗余的引入方式。 第二章：信源编码（数据压缩） 信源编码的目标是去除信息中的冗余，用更少的比特来表示相同的信息，从而降低传输带宽和存储需求。 统计编码： 霍夫曼编码（Huffman Coding）： 深入讲解霍夫曼编码的原理、构建过程（如构建霍夫曼树）、编码效率分析，以及其在文本压缩、图像压缩等领域的应用。 算术编码（Arithmetic Coding）： 介绍算术编码的数学原理，说明其如何将整个消息映射到一个小数，实现更高的压缩率，并讨论其在高级压缩算法中的地位。 字典编码： LZ77/LZ78/LZW算法： 详细解析这些基于字典的压缩算法，理解其通过查找重复模式和构建字典来压缩数据的机制，及其在ZIP、GIF等文件格式中的应用。 变换编码： 离散余弦变换（DCT）与JPEG压缩： 讲解DCT在图像压缩中的作用，如何将空间域的图像信息转换到频率域，然后进行量化和熵编码，实现高效的图像压缩。 离散小波变换（DWT）与JPEG2000： 介绍小波变换相比DCT的优势，如更好的时频局部化能力，以及其在JPEG2000标准中的应用，实现更高质量的图像压缩。 预测编码： 介绍预测编码的基本思想，如DPCM（差分脉冲编码调制），以及它如何利用信号的预测值与实际值之间的差值来编码，特别适用于语音信号。 第三章：信道编码（纠错编码） 信道编码的主要目标是在数据中引入人为的冗余，使得接收端能够检测并纠正传输过程中由于噪声、干扰等引起的错误，从而保证数据传输的可靠性。 线性分组码： 概念与构成： 介绍线性分组码的基本定义，包括码字、生成矩阵、校验矩阵等。 汉明码（Hamming Code）： 详细讲解汉明码的设计原理、编码和解码过程，分析其纠错能力，并介绍其在存储设备和通信系统中的应用。 BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）： 介绍BCH码的构造方法和译码原理，以及其在多比特纠错方面的能力，广泛应用于CDMA、卫星通信等。 RS码（Reed-Solomon Code）： 深入讲解RS码的伽罗瓦域（Galois Field）运算基础，其强大的多比特纠错能力，以及在CD/DVD、条形码、卫星通信、数字电视等领域的关键作用。 卷积码（Convolutional Code）： 编码过程： 介绍卷积码的编码器结构（寄存器、生成多项式），以及其随时间变化的编码特性。 解码算法： 重点讲解维特比算法（Viterbi Algorithm）的原理和实现，说明如何通过最大似然估计找到最可能的传输码字，并探讨其他解码算法如串行博弈解码（Sequential Decoding）。 应用： 介绍卷积码在早期的蜂窝通信（如GSM）和深空探测等领域的应用。 现代高性能编码： Turbo码： 介绍Turbo码的迭代解码结构，两个或多个卷积码并联使用，通过交织器和迭代译码实现接近香农限的纠错性能，及其在3G/4G通信中的重要地位。 LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）： 深入讲解LDPC码的稀疏校验矩阵结构，以及其高效的译码算法（如消息传递算法），在Wi-Fi、5G、卫星通信等领域实现优异的性能。 第二部分：数字信号解码的关键技术与挑战 解码是数字通信的另一半，它负责在接收端将接收到的包含冗余的信号恢复为原始信息。本部分将聚焦于解码技术的实现、性能评估以及面对的挑战。 第四章：解码器的设计与实现 译码器的基本原理： 介绍译码器的基本功能，包括错误检测、错误定位、错误纠正等。 分组码译码： 代数译码： 讲解如何利用生成矩阵或校验矩阵进行错误检测和纠正，以及西点算法（Syndrome Decoding）等基本译码方法。 最大似然译码（MLD）： 介绍MLD作为理论最优的译码准则，并讨论其在高计算复杂度下的实际应用局限性。 卷积码译码： 维特比译码： 再次强调维特比算法在卷积码译码中的核心地位，分析其路径度量、生存路径等关键概念。 其他译码算法： 简要介绍串行博弈译码、BCJR算法（Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv）及其在软判决译码中的应用。 现代译码器： Turbo译码器： 详细解析Turbo码的迭代译码流程，包括解交织、软输入软输出（SISO）译码模块的工作方式，以及信息在迭代过程中的传递和更新。 LDPC译码器： 介绍LDPC码的典型译码算法，如消息传递算法（Belief Propagation, BP）的变种，如最小和（Min-Sum）算法，以及其并行处理的优势。 第五章：解码性能评估与优化 误码率（BER）与误符号率（SER）： 定义和解释误码率和误符号率这两个衡量数据传输质量的核心指标。 信噪比（SNR）与信道条件： 分析信噪比对译码性能的影响，以及不同信道模型（如AWGN信道、衰落信道）下译码性能的差异。 译码复杂度和延迟： 讨论译码算法的计算复杂度，以及它对硬件实现和实时通信的制约。分析译码延迟对通信系统的影响。 软判决与硬判决译码： 区分硬判决译码（接收信号直接量化为0或1）和软判决译码（接收信号的概率信息被利用），解释软判决译码通常能获得更好的性能。 编码增益（Coding Gain）： 定义编码增益，以及如何通过引入信道编码来降低所需的信噪比以达到相同的误码率。 第六章：前沿编码技术与未来发展趋势 极化码（Polar Code）： 介绍极化码作为第一种能够达到香农限的编码，其基于极化现象的构造方法，以及在5G/6G等标准中的应用。 低延迟编码： 探讨针对对延迟敏感的应用（如自动驾驶、工业控制）而设计的低延迟编码方案。 机器学习在编码中的应用： 展望机器学习技术在编码设计、译码算法优化、信道估计等方面的潜在应用。 跨层优化： 讨论如何将编码与MAC层、物理层等进行协同优化，以实现整体通信系统的性能提升。 量子计算对编码的影响： 简要提及量子计算对现有编码理论和实践可能带来的颠覆性影响。 第三部分：编码与解码在实际通信系统中的应用 本部分将把理论与实践相结合，展示编码与解码技术在各种典型的通信系统中的具体应用案例。 第七章：移动通信系统中的编码应用 2G/3G/4G/5G/6G： 详细分析不同代移动通信系统中使用的编码方案，如GSM中的卷积码，UMTS中的Turbo码，LTE中的Turbo码和LDPC码，以及5G NR中的LDPC码和Polar码，并阐述其演进逻辑和性能提升。 多天线技术（MIMO）与编码： 讨论MIMO系统如何与编码技术协同工作，以提高数据速率和可靠性。 第八章：无线局域网（WLAN）与Wi-Fi Wi-Fi标准中的编码： 介绍Wi-Fi标准（如802.11a/g/n/ac/ax）中使用的编码技术，包括编码率选择、QAM调制与编码的结合，以及LDPC码在Wi-Fi 6中的引入。 第九章：卫星通信与深空探测 高可靠性传输： 阐述卫星通信和深空探测中对编码极高的可靠性要求，以及RS码、卷积码、Turbo码和LDPC码在这些领域的关键作用。 极端条件下的编码： 讨论在信号微弱、干扰严重等极端条件下，如何设计和应用能够实现最优纠错性能的编码方案。 第十章：数据存储与纠错 硬盘驱动器（HDD）与固态硬盘（SSD）： 介绍RS码、LDPC码等在硬盘磁道和闪存单元中的纠错应用，以保证数据的完整性和持久性。 光盘存储（CD/DVD/Blu-ray）： 讲解RS码在CD/DVD等光盘存储中的纠错机制，以及其如何对抗物理损伤。 第十一章：其他领域的应用 数字电视广播： 介绍DVB（Digital Video Broadcasting）标准中使用的编码技术，如RS码和卷积码的组合。 条形码与二维码： 讲解QR码等二维码中使用的RS码技术，以实现信息的冗余存储和纠错。 区块链技术： 探讨在分布式账本和加密通信中可能涉及的编码和纠错技术。 结论 本书系统地梳理了数字信号编码与解码的理论基础、关键技术、发展历程以及在现代通信及相关领域中的广泛应用。通过对信源编码和信道编码的深入剖析，以及对各种编码算法及其译码技术的详细阐述，我们希望能帮助读者建立起对数字信号传输可靠性与效率的深刻理解。从早期的简单编码到如今的Turbo码、LDPC码、极化码等高性能编码，编码技术一直在不断突破理论极限，推动着通信系统的进步。 随着通信需求的不断增长和技术的持续发展，编码与解码技术仍将是未来通信系统创新的核心驱动力之一。对高效、低延迟、高可靠性编码方案的研究，以及将人工智能等新兴技术融入编码与解码过程，将是未来研究的重要方向。本书的目的是为读者提供一个坚实的知识基础，激发进一步探索和创新的热情，共同构建更智能、更互联的未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是把我惊艳到了！我一直对光纤通信领域抱有浓厚兴趣，特别是其中的数字信号处理部分，总觉得那是连接理论与实践的桥梁。在翻阅大量资料后，我终于找到了这本《包邮高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用一卷》。初次拿到它，就被它扎实的理论功底和丰富的实践案例所吸引。它不仅仅是一本枯燥的技术手册，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导我深入理解各种复杂算法的本质。从基础的采样理论到高级的调制解调技术，再到信道均衡和纠错编码，每一个章节都层层递进，逻辑清晰。作者在阐述原理时，运用了大量的数学公式和图表，但绝非堆砌，而是精妙地揭示了算法的数学基础和物理含义。更重要的是，书中对每种算法的应用场景进行了详尽的分析，让我能够理解这些算法是如何在实际光通信系统中解决各种挑战的。例如，在高速数据传输中，信号会因为色散、非线性效应等原因而发生畸变，书中对这些问题的分析以及对应的补偿算法，比如均衡算法，讲解得非常透彻，让我对如何提高通信系统的性能有了更深的认识。这本书不仅提升了我的理论认知，更重要的是，它为我日后的学习和研究方向提供了明确的指导，让我看到了将所学知识应用于实际的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在光通信领域摸爬滚打多年的工程师，我深知理论与实践之间的鸿沟。市面上充斥着各种介绍算法的书籍，但真正能够将原理讲透彻，又能紧密结合实际应用的却凤毛麟角。然而，《包邮高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用一卷》无疑是其中的佼佼者。这本书的价值不仅仅在于它所涵盖的技术深度，更在于它所展现出的洞察力。作者们似乎能预见到我在实际工作中可能会遇到的每一个技术难题，并提前在书中给出了解决方案。书中对各种先进的数字信号处理算法的介绍，比如OFDM、DPSK等，不仅讲解了其工作原理，还深入探讨了其在高速光通信系统中的优势和局限性。我尤其欣赏书中对各种算法的性能评估和比较部分，这对于我们工程师在实际系统中选择最合适的算法至关重要。此外，书中提供的仿真示例和实际案例分析，更是让我受益匪浅。通过这些案例，我能够直观地看到算法的实际效果，并从中学习如何对算法进行优化和改进。这本书的语言风格非常务实，直接切入主题，没有过多的废话，这对于我们这些时间宝贵的工程师来说，无疑是一种解放。它让我能够快速地掌握核心知识，并将其应用于工作中，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，好的技术书籍应该具备以下几个特质：严谨的理论基础、清晰的逻辑结构、丰富的实践案例，以及能够激发读者深入思考的能力。《包邮高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用一卷》几乎完美地满足了这些要求。作者们在理论部分的阐述上，一丝不苟，对于每一个公式的推导都力求严谨，同时又能兼顾到读者对物理意义的理解。在算法介绍方面，书中对各种主流算法进行了全面的梳理，并且在原理讲解上，深入浅出，不会让读者感到晦涩难懂。我个人尤其推崇书中关于信道估计和均衡算法的章节。在高速光通信系统中，信道的影响是不可忽视的，而这本书提供了非常实用的方法来应对这些挑战。书中对各种算法的性能进行细致的分析和比较，让我能够理解不同算法之间的优劣，以及在不同场景下如何选择最合适的算法。而且，书中还引入了一些前沿的算法，这对于想要站在技术前沿的读者来说，具有极大的参考价值。总而言之，这本书的价值在于它不仅提供了知识，更重要的是，它教会了我如何思考，如何分析问题，以及如何将理论应用于实践，这对于我在科研道路上的发展具有深远的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是“全面”和“实用”。它就像一本百科全书，几乎涵盖了高速光纤通信中数字信号处理的方方面面。从基本的信号表示、频谱分析，到复杂的编码、解码、调制、解调技术，书中都有详细的介绍。我之前接触过一些关于光通信的资料，但总觉得不够系统，或者过于偏重某一方面的技术。而这本书则提供了一个非常完整的知识体系。它不仅讲解了理论原理，更重要的是，它将这些理论与实际应用紧密地结合起来。书中大量的工程实例和应用场景分析，让我能够看到这些算法是如何在现实世界中发挥作用的。我尤其欣赏书中对各种性能指标的深入探讨，比如误码率、信噪比、传输速率等，并解释了这些指标是如何受到算法和系统设计的影响的。这让我能够更客观地评估不同技术方案的优劣。而且，书中对于如何优化算法性能，以及如何处理实际系统中遇到的各种问题，也提供了非常宝贵的建议。这本书绝对是任何想要深入了解高速光纤通信数字信号处理领域的人的必备读物，它能够帮助你建立起扎实的理论基础，同时又能让你获得宝贵的实践经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就是为我这样的初学者量身定做的。我一直对光纤通信充满好奇，但苦于找不到一本能够系统入门的教材。网上零散的资料太多，不成体系，很容易让人迷失方向。当我拿到《包邮高速光纤通信中数字信号处理算法原理与应用一卷》时，我几乎是一口气就读完了前面的几个章节。作者们用一种非常易懂的方式，从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的算法。我特别喜欢书中将抽象的数学公式与生动的物理场景相结合的讲解方式。比如，当介绍采样定理时，不仅仅是给出了公式，还用时域和频域的图形来直观地展示了采样过程，让我这个数学基础相对薄弱的人也能轻松理解。然后，书中的重点讲解了各种数字信号处理算法，从傅里叶变换的原理到卷积的计算，再到更复杂的信号调制和解调技术，每一个概念都被解释得清晰明了。书中还穿插了很多有助于理解的插图和流程图，让整个学习过程变得轻松有趣。我感觉就像有一位循循善诱的老师在身边指导我一样，让我能够一步一个脚印地掌握这些重要的知识。这本书不仅为我打下了坚实的基础，更重要的是，它点燃了我继续深入学习光纤通信领域的热情。