9787030406521 多天綫係統中的迭代信號處理技術 科學齣版社 魏急波等 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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魏急波等 著

圖書標籤:

• 多天綫係統
• 迭代信號處理
• 無綫通信
• MIMO
• 信號處理
• 通信工程
• 科學齣版社
• 魏急波
• 9787030406521
• 通信技術

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030406521

商品編碼：29541353457

包裝：平裝

齣版時間：2014-06-01

基本信息

書名：多天綫係統中的迭代信號處理技術

定價：75.00元

作者：魏急波等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-06-01

ISBN：9787030406521

字數：

頁碼：

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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《多天綫係統中的迭代信號處理技術》可供無綫通信係統設計、通信電子對抗等領域的技術人員學習和
參考，也可作為高等院校和科研院所信息與通信工程、信號與信息處理等專
業研究生的教材或參考書。

內容提要

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《多天綫係統中的迭代信號處理技術》深入、係統地論述多天綫係統中迭代信號處理的理論、算法及應
用，總結作者多年來在該領域的研究成果及國際上的一些相關研究進展。
《多天綫係統中的迭代信號處理技術》共７章，主要內容有迭代信號處理基礎及研究進展、多天綫係統迭代信
號檢測與譯碼、迭代均衡和乾擾抵消、迭代信道估計與同步技術等。

目錄

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前言
章緒論1
1.1引言1
1.2MIMO係統的接收機2
1.3迭代思想的提齣7
1.4MIMO迭代接收機的架構9
1.5MIMO迭代信號處理的研究與發展12
1.5.1MIMO迭代接收機的軟檢測/均衡算法12
1.5.2MIMO迭代接收機的參數估計16
1.5.3Turb0迭代接收機理分析18
1.5.4MIMO迭代接收機的糾錯譯碼19
參考文獻20
第2章MIMO係統概述27
2.1引言27
2.2MIMO係統的基本概念27
2.2.1MIMO係統的信道容量27
2.2.2MIMO係統的分集和復用31
2.3MIMO係統的不同架構37
2.3.1T係統37
2.3.2空時編碼係統40
2.3.3MIMOOFDM係統42
2.4MIMO係統的信道模型45
2.4.1元綫信道衰落特性46
2.4.2MIMO信道的描述47
2.4.3MIMO信道建模49
參考文獻54
第3章迭代信號處理基礎57
3.1引言57
3.2Turb0迭代原理57
3.2.1Turb0碼的迭代譯碼58
3.2.2Turb0原理65
3.3迭代信號處理方法66
3.3.1因子圖與SP算法67
3.3.2EM算法75
3.3.3VBEM算法80
3.3.4濛特卡羅方法81
3.4迭代處理的性能分析86
參考文獻92
第4章MIMO係統的迭代信號檢測94
4.1引言94
4.2平衰落空分復用MIMO係統的SISO檢測原理94
4.3綫性軟檢測原理97
4.3.1LS軟檢測器97
4.3.2LMMSE軟檢測器98
4.4基於樹搜索的軟輸齣列錶檢測算法99
4.4.1樹搜索檢測算法原理99
4.4.2LSD算法105
4.4.3列錶Stack算法108
4.4.4列錶QRD-M算法110
4.5基於MCMC的軟檢測算法117
4.5.1基於吉布斯采樣的比特計數算法117
4.5.2MCRB-算法118
4.6基於SDR的軟檢測算法121
4.6.1SDR的基本原理121
4.6.2基於SDR的硬判決MIMO信號檢測123
4.6.3基於SDR的軟判決MIMO信號檢測124
參考文獻127
第5章MIMO係統的迭代均衡與乾擾抵消130
5.1引言130
5.2Turb0均衡和乾擾抵消技術131
5.2.1統均衡器131
5.2.2Turb0均衡技術133
5.2.3乾擾抵消技術139
5.3-STBC係統的迭代均衡141
5.3.1-STBC係統的Turb0接收係統141
5.3.2STBC碼Turb0接收係統的EXIT圖分析144
5.4多用戶MIMO-OFDM係統的迭代乾擾抵消151
5.4.1多用戶MIMO-OFDM迭代乾擾抵消原理152
5.4.2均衡後外信息計算153
5.4.3迭代乾擾抵消的性能仿真155
參考文獻158
第6章MIMO係統的迭代信道估計161
6.1引言161
6.2EM迭代信道估計162
6.2.1CE-EM接收機的信道估計163
6.2.2SD-EM迭代信道估計169
6.2.3基於導頻的初始信道估計171
6.2.4算法性能仿真172
6.3VBEM迭代信道估計174
6.3.1VBEM接收機的軟檢測175
6.3.2VBEM信道估計177
6.3.3SFD-RVBCE算法178
6.3.4頻域遞推信道估計181
6.3.5VBEM迭代接收機總結182
6.3.6算法的性能183
6.4軟判決RLS和LMS迭代信道跟蹤186
6.4.1軟判決RLS迭代信道跟蹤算法187
6.4.2軟判決LMS迭代信道跟蹤算法189
6.4.3算法的仿真性能190
參考文獻193
第7章MIMO係統的迭代同步技術195
7.1引言195
7.2Turb0同步基本知識195
7.2.1高斯白噪聲信道下的基本同步問題196
7.2.2麵嚮軟判決的Turb0同步技術198
7.2.3基於EM算法的Turb0同步199
7.2.4基於SP算法的Turb0同步200
7.3MIMO係統中的迭代同步技術203
7.3.1頻偏影響下的MIMO信號模型205
7.3.2數據輔助的頻率同步技術205
7.3.3編碼輔助的迭代頻率同步技術207
7.4MIMO-OFDM係統中的迭代同步技術210
7.4.1同步誤差影響下的MIMO-OFDM信號模型210
7.4.2聯閤定時、信道與頻偏估計215
7.4.3聯閤頻偏與等效信道跟蹤218
參考文獻225

作者介紹

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文摘

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序言

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高維信號處理與優化理論在通信係統中的前沿應用 本書深入探討瞭現代通信係統中日益復雜的高維信號處理問題，並著重於如何利用先進的優化理論來解決這些挑戰。隨著無綫通信技術的飛速發展，特彆是在5G及未來通信標準中，多天綫係統（如大規模MIMO、分布式MIMO等）已成為提升頻譜效率、數據速率和係統容量的關鍵技術。這些係統之所以能夠實現如此巨大的性能飛躍，很大程度上依賴於高效、精確的信號處理算法。然而，多天綫係統的引入也帶來瞭信號維度的急劇增加，使得傳統的信號處理方法麵臨嚴峻的挑戰，計算復雜度過高，實時性難以保證。 本書的研究核心之一是迭代信號處理技術。這類技術並非一次性求解，而是通過一係列迭代步驟，逐步逼近最優解。這種方法在處理高維、非綫性、或具有耦閤約束的問題時尤為有效。例如，在多天綫信號檢測問題中，當用戶數量或天綫數量遠大於傳統方法所能處理的範圍時，迭代算法能夠通過分解問題、引入稀疏性約束、或利用近似最優原理，在可接受的計算復雜度下獲得接近最優的檢測性能。本書詳細闡述瞭多種經典的迭代信號處理框架，並針對其在多天綫係統中的具體應用進行瞭深入分析。這包括但不限於： 信念傳播（Belief Propagation, BP）算法及其變種： BP算法是一種基於圖模型的通用推理算法，在統計信號處理和信息論領域有著廣泛的應用。本書將BP算法的原理清晰地呈現在多天綫信號檢測、信道估計等場景中，並探討如何針對通信係統的特定結構（如信道矩陣的稀疏性或循環對稱性）進行優化，以降低計算量並提升收斂速度。 期望最大化（Expectation-Maximization, EM）算法： EM算法是一種經典的參數估計方法，特彆適用於存在隱變量的模型。在多天綫係統中，例如在信道狀態信息（CSI）未知或不完全已知的情況下，EM算法可用於聯閤估計信道參數和用戶數據，實現魯棒的信號處理。本書將EM算法的迭代過程與多天綫係統的信道估計、盲信號分離等問題相結閤，提供詳實的推導和分析。 塊坐標下降（Block Coordinate Descent, BCD）方法： BCD方法通過交替優化子問題來解決整體優化問題，在許多凸優化和非凸優化問題中都錶現齣良好的性能。在多天綫波束形成、資源分配等問題中，BCD方法可以有效地處理多維度、耦閤的優化變量，實現高效的係統性能優化。本書將深入分析BCD算法在多天綫係統中的收斂性、復雜度和實際應用案例。 迭代重加權最小二乘（Iterative Reweighted Least Squares, IRLS）方法： IRLS算法常用於處理L1範數最小化問題，尤其是在稀疏信號恢復和魯棒估計中。在多天綫通信係統中，當考慮信道模型中的稀疏性（例如，在低秩信道或稀疏信道條件下）或者需要對異常值進行魯棒處理時，IRLS算法是一種有效的工具。本書將探討IRLS算法在多天綫信道估計、乾擾抑製等場景下的應用，並分析其與L1/L2範數優化技術的聯係。 除瞭上述經典的迭代算法，本書還重點關注瞭將凸優化理論與迭代信號處理技術相結閤的策略。許多復雜的多天綫信號處理問題，雖然初看是非凸的，但通過引入適當的鬆弛（relaxation）技術、或利用問題的特定結構（如凸性），可以將其轉化為凸優化問題。本書將詳細介紹以下凸優化技術及其在多天綫係統中的應用： 半定規劃（Semidefinite Programming, SDP）： SDP是一種強大的凸優化工具，能夠精確求解許多組閤優化和二次規劃問題。在多天綫係統設計中，SDP被廣泛用於最優波束形成、功率分配、資源調度以及係統級性能的界限分析。本書將介紹SDP的標準形式，並展示如何將多天綫係統中的一些關鍵問題轉化為SDP形式，以及如何利用現有的SDP求解器獲得最優或近似最優解。 二階錐規劃（Second-Order Cone Programming, SOCP）： SOCP是SDP的一個特例，其求解效率更高。在多天綫係統的功率分配、用戶調度、以及某些魯棒優化問題中，SOCP是一個非常有效的工具。本書將闡述SOCP的建模方法，並給齣其在多天綫通信係統中的具體應用實例，如最大化最小信噪比（Max-Min SINR）的用戶調度問題。 綫性規劃（Linear Programming, LP）和二次規劃（Quadratic Programming, QP）： LP和QP是更基本的凸優化問題，在許多簡化場景下已經足夠強大。例如，在某些綫性預編碼或功率分配的近似算法中，LP和QP可以提供快速且性能良好的解決方案。本書將迴顧LP和QP的基本理論，並探討它們在多天綫係統中作為更復雜優化問題的子問題或近似求解方法時的作用。 本書的另一個重要研究方嚮是分布式和去中心化信號處理。隨著通信設備的數量不斷增加，以及對網絡彈性和可擴展性的需求日益增長，集中式的信號處理方式正逐漸麵臨瓶頸。本書將探討如何在分布式環境中實現多天綫信號處理，例如，在分布式MIMO係統中，各節點（基站或用戶）如何協同工作，共同完成信號檢測、乾擾協調等任務，而無需將所有數據集中到中心節點。這涉及到分布式優化算法、信息共享機製以及跨節點的資源管理等復雜問題。 具體而言，本書在分布式信號處理方麵將重點討論： 分布式優化算法： 包括分布式梯度下降、ADMM（Alternating Direction Method of Multipliers）等，這些算法允許各節點在不共享全部原始數據的情況下，通過交換局部信息來協同優化全局目標函數。本書將分析這些算法在多天綫係統中的收斂性、通信開銷以及對網絡拓撲的適應性。 去中心化信道估計和用戶檢測： 在缺乏全局CSI的情況下，如何利用本地觀測和與其他節點的通信信息來完成可靠的信道估計和用戶檢測，是去中心化信號處理的難點。本書將介紹一些基於迭代信息交換的去中心化方法，以解決這些挑戰。 協作信號處理中的隱私和安全問題： 在分布式場景下，如何保護各節點的數據隱私，以及如何抵禦惡意攻擊，是至關重要的問題。本書將簡要探討與協作信號處理相關的隱私保護技術（如差分隱私）和安全機製。 此外，本書還關注計算效率和近似算法的設計。在高維復雜係統中，精確最優解的計算往往是不可行的。因此，設計高效的近似算法，能夠在可接受的計算復雜度內獲得接近最優的性能，是實際應用的關鍵。本書將探討如何利用問題的統計特性、結構化信息或隨機化技術，來設計加速的迭代算法或簡化模型，以滿足實時性和低功耗的需求。 本書的研究方法論包括： 1. 理論推導與分析： 對所提齣的信號處理算法和優化框架進行嚴格的數學推導，分析其收斂性、漸近性能、計算復雜度以及對係統參數的敏感性。 2. 仿真驗證： 利用Matlab、Python等工具，構建多天綫係統仿真平颱，對算法性能進行廣泛的仿真測試，與現有先進算法進行比較。 3. 案例研究： 結閤具體的通信場景（如室內定位、物聯網通信、下一代無綫接入網絡等），展示所提齣的技術如何解決實際問題。 本書的目標讀者包括： 從事無綫通信、信號處理、信息論、控製理論等領域的研究人員和博士生。 在通信設備製造商、運營商、芯片設計公司等工作的工程師。 對高維信號處理和優化理論在通信係統中的應用感興趣的科研工作者。 通過閱讀本書，讀者將能夠深入理解多天綫係統在高維信號處理領域麵臨的挑戰，掌握利用迭代信號處理技術和先進優化理論來解決這些挑戰的先進方法，並能夠將其應用於未來的通信係統設計和性能優化中。本書旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎和實用的工具集，以應對下一代通信技術不斷提齣的新問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的覆蓋麵之廣，著實讓我感到有些意外和驚喜。我原本以為它會集中火力深挖某一個具體的迭代算法，比如GS或SOR在無綫通信中的應用。然而，它卻巧妙地將經典的優化理論與最新的多天綫技術需求緊密地縫閤起來。從早期的迫切性解碼到近期的深度學習輔助迭代優化思路，作者似乎都給齣瞭一個曆史性的概覽和前瞻性的展望。尤其是對於那些被認為是“老舊”的迭代方法，書中依然展示瞭在新的係統架構下，如何通過巧妙的參數調整或結閤其他技術，煥發齣新的生命力。這讓我意識到，理解基礎的迭代機製，遠比盲目追逐最新的“時髦”算法來得更為重要和長遠。這本書成功地在“曆史迴顧”和“未來展望”之間架起瞭一座堅實的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

從一個資深業餘愛好者的角度來看，這本書的深度令人敬佩，但更讓我感到親切的是，它似乎時刻記得自己是寫給“人”看的。很多高級教材在展示完復雜的矩陣運算後，就會戛然而止，留給讀者一個巨大的問號。但這本書似乎總能在關鍵轉摺點提供一些“過來人”的經驗之談，比如在討論如何選擇閤適的停止準則時，作者就非常務實地指齣，在實際係統中，計算資源往往比理論上的無限精度更受限製，這種對現實約束的考慮，讓整本書的指導性大大增強。它不像是高高在上的學術論文匯編，更像是一位經驗豐富的導師，在你探索未知領域時，在你耳邊細心地提醒“要注意這個陷阱”或者“這裏可以換個思路試試”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和印刷質量真是沒得說，紙張手感厚實，字跡清晰銳利，拿在手裏沉甸甸的，一看就是正規齣版社的齣品，這點上科學齣版社確實讓人放心。我尤其喜歡它封麵設計的簡潔大氣，沒有過多花哨的裝飾，直接點明瞭主題，顯得專業又嚴謹。雖然我還沒完全啃完裏麵的技術細節，但光是翻閱目錄和前言，就能感受到作者在梳理這個復雜領域時所下的苦功。那些晦澀的數學公式和復雜的係統圖，排版得井井有條，這對於需要經常查閱和對照公式的讀者來說，簡直是福音。不像有些技術書籍，排版一團糟，看公式都要費半天勁去辨認哪個是下標哪個是上標，這本書在這方麵做得非常到位，體現瞭極高的編輯水準。這本書的實體書本身就是一種閱讀享受，讓人更願意沉下心來，去探究那些深奧的理論。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常巧妙，它似乎有意避開瞭將所有內容堆砌在一起的傳統做法，而是將“迭代”這個核心思想貫穿於不同的應用場景之中，形成瞭一種內在的邏輯聯係。我發現，章節之間的過渡處理得非常自然，前一章介紹的基礎迭代框架，在後一章馬上就被應用到更復雜的波束賦形或乾擾消除問題上，形成瞭一種知識的螺鏇上升。這種體係化的構建方式，讓讀者不至於在知識的海洋裏迷失方嚮。我特彆欣賞作者對於“為什麼選擇迭代”這一根本問題的探討，它沒有僅僅滿足於展示“怎麼做迭代”，而是深入挖掘瞭在當前技術限製下，迭代方法相較於其他優化手段的內在優勢和局限性，這種批判性的視角是很多教材所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試著去閱讀其中關於MIMO信道估計的部分，雖然我目前的理論基礎隻能算作初級，但作者的敘述方式，即便是麵對復雜的算法推導，也力求用一種循序漸進的方式展開。我注意到，書中對不同迭代算法的收斂性分析和性能比較，給齣瞭非常詳盡的論證過程，這遠遠超齣瞭我預期的廣度。我原本以為這會是一本偏嚮理論證明的“硬骨頭”，但它在介紹完理論背景後，會緊接著用一些實際的仿真案例來佐證，這種理論與實踐的結閤，極大地幫助我構建起更直觀的認識。比如說，書中對各種預編碼技術的優劣勢分析，沒有停留在簡單的文字描述，而是深入到瞭計算復雜度和實際實現難度層麵進行考量，這對於工程應用人員來說，無疑是極具價值的參考點。