OFDM水声通信 电子与通信 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121337048

商品编码：29589405231

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	OFDM水声通信 电子与通信 书籍
作者：	Shengli Zhou（周胜利），Zhaohui Wang（王昭辉）
定价：	79.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：
ISBN：	9787121337048
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	16开

内容简介

本书以高速OFDM水声通信技术为主线，内容涉猎广泛，概念原理阐述清楚，逻辑性强。从OFDM水声通信各关键技术的原理阐述到OFDM水声通信接收机的设计方法以及OFDM 水声MODEM的研制；从单用户的MIMO-OFDM到多用户MIMO-OFDM水声通信的设计应用；从OFDM的中继传输到OFDM网络编码以及水声测距与定位。通过学习本书可以加深对OFDM水声通信相关原理及系统设计的理解。 本书可作为水声通信相关专业本科和研究生的教材或参考书，也可供相关专业工程技术人员学习和参考。

目录

目 录 第1章 引言1 1.1 研究背景1 1.1.1 水声的早期探索1 1.1.2 水声通信媒介1 1.1.3 水下系统和网络2 1.2 水声(UWA)信道的特点2 1.2.1 声速2 1.2.2 传播损失4 1.2.3 时变多径6 1.2.4 声传播模型7 1.2.5 环境噪声和外部干扰8 1.3 通带信道的输入和输出关系9 1.3.1 各径自有多普勒扩展的线性时变信道9 1.3.2 具有共同多普勒扩展的线性时变信道10 1.3.3 线性时不变信道11 1.3.4 幅度和时延变化的线性时变信道11 1.3.5 依频率衰减的线性时变信道11 1.4 水声通信中的调制技术12 1.4.1 跳频 FSK12 1.4.2 直接序列扩展频谱12 1.4.3 单载波调制13 1.4.4 扫频(S2C)载波调制13 1.4.5 多载波调制14 1.4.6 多输入多输出技术14 1.4.7 水声通信的近期发展15 1.5 本书的组织结构15 第2章 OFDM基本知识17 2.1 零后缀的OFDM17 2.1.1 发射信号17 2.1.2 接收机处理19 2.2 循环前缀的OFDM20 2.2.1 发射信号20 2.2.2 接收机处理21 2.3 OFDM相关的问题21 2.3.1 ZP-OFDM与CP-OFDM21 2.3.2 峰值平均功率比22 2.3.3 功率谱和带宽22 2.3.4 子载波分配22 2.3.5 总的数据速率23 2.3.6 设计指南23 2.4 离散傅里叶变换的实现23 2.5 OFDM的挑战和补救方法24 2.5.1 分集合并和信道编码的益处25 2.6 MIMO-OFDM27 2.7 文献注记29 第3章 多进制LDPC编码的OFDM30 3.1 OFDM的信道编码30 3.1.1 信道编码30 3.1.2 编码调制31 3.1.3 编码的OFDM32 3.2 多进制LDPC码33 3.2.1 多进制的规则循环码34 3.2.2 多进制非规则LDPC码35 3.3 编码36 3.4 译码37 3.4.1 初始化38 3.4.2 变量节点到校验节点更新39 3.4.3 校验节点到变量节点更新39 3.4.4 初始判决和译码输出40 3.5 码设计41 3.5.1 规则循环码的设计41 3.5.2 非规则LDPC码的设计42 3.5.3 准循环的多进制LDPC码43 3.6 编码的OFDM的仿真结果45 3.7 文献注记47 第4章 PAPR控制48 4.1 PAPR的比较48 4.2 PAPR的减小50 4.2.1 限幅50 4.2.2 选择性映射51 4.2.3 载波峰值52 4.3 文献注记53 第5章 接收机综述和预处理54 5.1 OFDM接收机综述54 5.2 接收机预处理55 5.2.1 接收机的预处理55 5.2.2 数字实现56 5.2.3 频域过采样59 5.3 频域的输入/输出关系59 5.3.1 单输入单输出信道59 5.3.2 单输入多输出信道61 5.3.3 多输入多输出信道61 5.3.4 信道矩阵结构62 5.4 OFDM接收机的分类62 5.4.1 ICI-忽略的接收机63 5.4.2 ICI-感知的接收机64 5.4.3 逐块处理65 5.4.4 块间处理65 5.4.5 讨论65 5.5 仿真信道的接收机性能界65 5.5.1 仿真水声信道66 5.5.2 时变信道下的ICI影响66 5.5.3 SISO信道的中断性能67 5.6 扩展到CP-OFDM68 5.6.1 接收机预处理68 5.6.2 频域的输入/输出关系68 5.7 文献注记69 第6章 检测，同步和多普勒扩展估计70 6.1 基于互相关的方法71 6.1.1 基于互相关的检测71 6.1.2 基于互相关的同步和多

《水下声学：原理、应用与前沿技术》 引言 水下世界，一个神秘而广袤的领域，孕育着丰富的生命、独特的地理特征，也承载着人类探索未知、开发资源、维护安全的深切渴望。然而，与陆地和空中截然不同的传播介质——海水，对信息传输构成了严峻的挑战。电磁波在海水中衰减迅速，无法实现远距离通信；光学通信虽有一定穿透力，但受浊度影响极大，且难以绕过障碍物。在此背景下，声波以其在水中传播损耗低、覆盖范围广、易于产生和接收的特性，成为了水下通信和探测的“通用语言”。 本书《水下声学：原理、应用与前沿技术》旨在系统深入地探讨水下声学的理论基础、核心技术、典型应用以及未来发展方向。我们希望通过梳理这一学科的脉络，为读者提供一个全面而深刻的认知框架，无论您是资深的研究学者、辛勤的工程师，还是对水下世界充满好奇的学生，都能从中获益。 第一章：水声传播环境的独特性 本章将着重剖析影响水下声波传播的几个关键因素。我们将首先介绍海水的物理性质，如密度、温度、盐度和压力，并详细阐述它们如何共同作用，形成复杂的水声信道。 声速剖面与折射现象： 海水中的声速并非恒定，它随深度、温度和盐度的变化而变化，形成独特的声速剖面。我们将深入研究声速剖面如何导致声波的折射，产生浅层声道、深层声道等传播现象，以及它们对通信覆盖范围和信号质量的影响。我们将通过经典的Snell定律和射线追踪法，来形象地揭示这些现象的物理机制。 衰减机制： 与空气中声波的传播类似，水声传播同样存在衰减。我们将详细分析两种主要的衰减机制：吸收衰减和散射衰减。吸收衰减主要源于海水本身的黏滞性和化学反应，其程度与频率高度相关。散射衰减则由海水中的微小颗粒、气泡以及海床和海面等界面引起。理解衰减特性对于设计高效的水声通信系统至关重要。 多途传播与信道时变性： 海水中的复杂环境，如海床、海面、障碍物以及海洋生物，会导致声波经历多次反射和衍射，形成多途传播。这将导致接收端信号的干涉，产生衰落，并显著降低通信的可靠性。此外，海洋环境本身是动态的，海流、波浪、气泡和生物活动都会引起信道特性的时变性，使得水声信道成为一个高度动态且难以建模的复杂系统。 第二章：水声通信的基本原理与关键技术 本章将聚焦于水声通信的核心技术，探讨如何在严苛的水下环境中实现可靠的信息传输。 调制与解调技术： 介绍适用于水声信道的经典调制方式，如幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相移键控（PSK）。我们将深入分析这些调制方式在水声环境下的优缺点，以及如何根据信道特性进行选择。同时，我们将讨论更先进的调制技术，如正交频分复用（OFDM）在应对多途效应方面的潜力，以及其在水声通信中的应用前景（但本章不深入阐述OFDM的细节，仅提及作为一种潜在的先进技术）。 信道编码与纠错： 鉴于水声信道的低信噪比和易受干扰的特性，信道编码是提高通信鲁棒性的关键。本章将介绍常用的信道编码技术，如海明码、卷积码、里德-所罗门码（RS码）等，并分析它们在水声通信中的性能表现。同时，我们将探讨先进的LDPC码和Turbo码等在提高纠错能力方面的优势。 均衡技术： 多途传播导致接收信号失真，形成码间串扰（ISI）。本章将详细介绍各种均衡技术，包括线性均衡、非线性均衡以及自适应均衡方法。我们将通过数学模型和仿真分析，展示这些均衡技术如何有效地消除ISI，恢复原始信号。 同步技术： 在水声通信中，精确的载波同步和符号同步是成功解调的关键。本章将深入研究各种同步算法，包括载波同步（如PLL、DPLL）和符号定时恢复（如早-晚法、最大似然法），并分析它们在水声信道下的性能。 信号检测与估计： 探讨在低信噪比环境下进行信号检测和估计的挑战，介绍最大似然检测（MLD）和最大后验概率检测（MAPD）等经典检测准则。同时，将介绍卡尔曼滤波等估计算法在目标跟踪和信道参数估计中的应用。 第三章：水声通信系统的设计与实现 本章将从系统层面出发，探讨实际水声通信系统的设计考量与关键组成部分。 换能器技术： 换能器是水声通信系统的“耳朵”和“嘴巴”，其性能直接影响通信的效率和距离。本章将介绍不同类型的换能器，如压电换能器、磁致伸缩换能器等，分析它们的优缺点，以及在选择时需要考虑的因素，如工作频率、指向性、效率和耐压性。 收发机设计： 详细阐述水声通信收发机的关键模块，包括射频前端（在水声领域为声频前端）、中频处理、基带处理以及功率放大器等。我们将讨论如何在有限的带宽、功耗和成本约束下，设计高性能的水声收发机。 网络拓扑与协议设计： 探讨水下通信网络的不同拓扑结构，如星型、链型和混合型，以及各自的优缺点。重点将放在水下声学网络的协议设计，包括介质访问控制（MAC）协议（如ALOHA、TDMA、CDMA）、路由协议（如水下声学路由协议）以及传输控制协议（如UDP在水声通信中的适应性）等，旨在提高网络的可扩展性、可靠性和效率。 功耗管理与节能技术： 水下通信设备通常依赖电池供电，因此功耗管理至关重要。本章将介绍各种节能技术，如休眠/唤醒机制、自适应传输功率和低功耗数据采集等，以延长设备的续航时间。 定位与导航： 水下环境缺乏GPS等全球定位系统，因此水下定位与导航成为重要的研究领域。本章将介绍基于声学定位的技术，如超短基线（USBL）、长基线（LBL）和声学多普勒测速仪（ADCP）等，以及它们在水下通信网络中的协同作用。 第四章：水声通信的典型应用领域 本章将展示水声通信在各个领域的广泛应用，描绘其在现代科技发展中的重要地位。 海洋科学研究： 介绍水声通信在海洋观测、环境监测、海底勘探和生物行为研究中的应用。例如，通过布设水声节点，可以实时监测海底的地质活动、水质参数以及海洋生物的分布和迁徙。 军事应用： 探讨水声通信在军事侦察、水下目标探测、潜艇通信、反潜作战以及水下兵器协同等方面的关键作用。强调其在维护国家海洋安全中的不可替代性。 水下资源开发： 阐述水声通信在海上石油、天然气钻探以及海底矿产资源勘探和开采过程中的支持作用，例如对海底设备的远程监控和控制。 水下机器人与AUV/ROV通信： 介绍水声通信如何实现对自主水下航行器（AUV）和遥控水下机器人（ROV）的指令传输、数据回传和协同作业，使得人类能够深入更复杂的海洋环境进行探索。 搜救与应急响应： 讨论水声通信在水下搜救任务中的应用，例如定位失事船只或飞行器，以及与水下潜水员的通信，为应急响应提供有力支持。 第五章：水声通信的前沿技术与未来展望 本章将目光投向未来，探讨水声通信领域正在兴起的新技术和未来的发展趋势。 认知水声通信： 介绍认知无线电的理念在水声通信中的应用，包括信道感知、动态频谱共享和自适应调制解调，以应对复杂多变的水声环境。 机器学习与人工智能在水声通信中的应用： 探讨如何利用机器学习和人工智能技术，如深度学习，来优化信道建模、信号检测、均衡和路由决策，从而提高水声通信系统的性能和智能化水平。 集成通信与传感网络： 展望未来，将水声通信与水下传感网络相结合，实现更丰富的信息获取和交互能力，例如协同进行环境感知和目标识别。 高速水声通信技术： 探讨研究中的高速水声通信技术，如高阶调制、宽带信号处理以及新型换能器技术，以满足日益增长的数据传输需求。 水声网络安全： 随着水下网络应用的普及，网络安全问题日益凸显。本章将讨论水声网络面临的安全威胁，以及相应的安全防护策略。 开放水域通信的挑战与机遇： 探讨在广阔开放水域进行远距离、大范围通信所面临的独特挑战，以及相关的解决方案和发展方向。 结语 水声通信作为连接陆地与深海的桥梁，其重要性不言而喻。本书力求为读者勾勒出一幅清晰的水声通信全景图，从基础原理到前沿技术，从理论探索到实际应用。我们希望通过本书的阅读，能够激发您对水下世界的更多兴趣，并为该领域的研究与发展贡献一份力量。海洋的奥秘无穷无尽，水声通信技术的发展也将不断拓展我们探索和利用这片蓝色疆域的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在水下设备领域工作的工程师，我对通信技术在恶劣环境下的可靠性和效率有着特别的关注。OFDM技术以其强大的抗干扰和高速传输能力，一直是我关注的焦点。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的知识空白。水声通信的特殊性，比如极低的带宽、巨大的传播延迟以及多普勒效应带来的频率偏移，都对OFDM技术的应用提出了严峻的考验。我希望这本书能够详细阐述OFDM如何在这种极具挑战性的环境下保持其优势，例如如何在有限的带宽内高效地分配子载波，如何设计鲁棒的信道估计和均衡算法来应对时变信道，以及如何通过功率控制和调制方案的自适应调整来最大化数据吞吐量。这本书的内容，无疑将帮助我更好地理解和设计下一代水声通信系统，提升水下作业的效率和安全性。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对水声通信的了解仅限于基础的声波传播原理，而OFDM这个词对我来说更是相对陌生的概念。但是，这本书的标题和副标题（电子与通信书籍）立刻引起了我的兴趣。我被OFDM技术在水下通信这一特殊应用场景下的潜力所吸引。我期望这本书能够用通俗易懂的方式，从零开始介绍OFDM的基本工作原理，以及它为何能够适应水声这种复杂多变的传播环境。我希望能够了解到，OFDM是如何将一个宽带信道分割成多个窄带子信道，从而有效地对抗频率选择性衰落；以及在水下，这种技术又会遇到哪些独特的问题，又有哪些创新的解决方案。这本书的出现，让我看到了一个全新的技术领域，也让我对未来的水下探索和应用有了更丰富的想象。

评分☆☆☆☆☆

从一名电子信息工程专业的学生角度来看，这本书的内容实在太具现实意义了。OFDM技术在陆地上的成功应用早已毋庸置疑，而将其巧妙地移植到水声通信领域，这本身就是一个极具挑战和创新性的研究方向。我注意到书中对OFDM在水下信道建模、均衡算法以及自适应调制编码等方面的讨论，这正是我在课堂上和实践中常常遇到的难题。通过阅读这本书，我希望能更深入地理解OFDM的子载波划分、导频插入、IFFT/FFT等关键环节在水声环境下的具体实现细节和优化策略。更重要的是，我非常期待书中能够提供一些实际的仿真案例和性能分析，让我能够将理论知识与实际应用联系起来，更好地掌握OFDM水声通信的工程实现。这本书不仅可以作为我学习OFDM水声通信的入门教材，也可以作为我未来毕业设计或相关项目研究的有力参考。

评分☆☆☆☆☆

我一直对水下世界充满着神秘感，而通信作为连接这个未知世界的关键技术，更是吸引着我深入探索。这本书的内容，虽然我还没有完全掌握，但仅仅是目录和章节标题就足以让我激动不已。OFDM，这个在陆地无线通信领域早已耳熟能详的强大技术，竟然能在水下实现如此精妙的应用，这本身就充满了想象空间。作者在介绍OFDM的基本原理时，似乎并没有用过于晦涩的语言，我能感受到其中蕴含的逻辑和智慧。对于那些像我一样，对水声环境的复杂性（比如声音在水中的传播速度、衰减特性等）以及OFDM如何应对这些挑战感到困惑的读者来说，这本书提供了一个宝贵的视角。我期待书中能够详细阐述OFDM在克服水声信道非线性和时变性方面的具体措施，以及如何通过多载波的并行传输来对抗严重的频率选择性衰落。这本书的出现，让我对未来水下探测、水下机器人通信甚至水下物联网的构想充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了水声通信领域的一扇新大门，特别是对于我这种对OFDM技术在水下环境的应用充满好奇的读者来说。之前对OFDM的理解主要集中在无线电通信领域，而这本书则巧妙地将这一高效的调制解调技术与水声通信的特殊性相结合，让我看到了前所未有的可能性。书中对OFDM在水声环境下的挑战，例如多径效应、多普勒效应、信道衰落等，进行了深入的剖析，并提出了相应的解决方案。我尤其欣赏作者在描述这些复杂概念时，采用了循序渐进的方式，从基础原理讲起，逐步深入到算法和实现细节，使得即使是初学者也能逐步理解。书中穿插的大量图表和仿真结果，更是直观地展示了OFDM技术在提升水声通信速率和可靠性方面的优势。读完后，我感觉自己对水声通信的理解上升了一个维度，不再局限于单一的传播介质，而是能够从更广阔的技术视角去审视和思考。这本书无疑是我近期阅读中最具启发性的一本，强烈推荐给所有对水声通信和OFDM技术感兴趣的研究者和工程师。