OFDM水聲通信 電子與通信 書籍 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• OFDM
• 水聲通信
• 電子與通信
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• 信號處理
• 調製解調
• 無綫通信
• 水下聲學
• 信息技術
• 學術研究

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121337048

商品編碼：29592189600

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	OFDM水聲通信 電子與通信 書籍
作者：	Shengli Zhou（周勝利），Zhaohui Wang（王昭輝）
定價：	79.0
齣版社：	電子工業齣版社
齣版日期：
ISBN：	9787121337048
印次：
版次：	1
裝幀：	平裝-膠訂
開本：	16開

內容簡介

本書以高速OFDM水聲通信技術為主綫，內容涉獵廣泛，概念原理闡述清楚，邏輯性強。從OFDM水聲通信各關鍵技術的原理闡述到OFDM水聲通信接收機的設計方法以及OFDM 水聲MODEM的研製；從單用戶的MIMO-OFDM到多用戶MIMO-OFDM水聲通信的設計應用；從OFDM的中繼傳輸到OFDM網絡編碼以及水聲測距與定位。通過學習本書可以加深對OFDM水聲通信相關原理及係統設計的理解。 本書可作為水聲通信相關專業本科和研究生的教材或參考書，也可供相關專業工程技術人員學習和參考。

目錄

目 錄 第1章 引言1 1.1 研究背景1 1.1.1 水聲的早期探索1 1.1.2 水聲通信媒介1 1.1.3 水下係統和網絡2 1.2 水聲(UWA)信道的特點2 1.2.1 聲速2 1.2.2 傳播損失4 1.2.3 時變多徑6 1.2.4 聲傳播模型7 1.2.5 環境噪聲和外部乾擾8 1.3 通帶信道的輸入和輸齣關係9 1.3.1 各徑自有多普勒擴展的綫性時變信道9 1.3.2 具有共同多普勒擴展的綫性時變信道10 1.3.3 綫性時不變信道11 1.3.4 幅度和時延變化的綫性時變信道11 1.3.5 依頻率衰減的綫性時變信道11 1.4 水聲通信中的調製技術12 1.4.1 跳頻 FSK12 1.4.2 直接序列擴展頻譜12 1.4.3 單載波調製13 1.4.4 掃頻(S2C)載波調製13 1.4.5 多載波調製14 1.4.6 多輸入多輸齣技術14 1.4.7 水聲通信的近期發展15 1.5 本書的組織結構15 第2章 OFDM基本知識17 2.1 零後綴的OFDM17 2.1.1 發射信號17 2.1.2 接收機處理19 2.2 循環前綴的OFDM20 2.2.1 發射信號20 2.2.2 接收機處理21 2.3 OFDM相關的問題21 2.3.1 ZP-OFDM與CP-OFDM21 2.3.2 峰值平均功率比22 2.3.3 功率譜和帶寬22 2.3.4 子載波分配22 2.3.5 總的數據速率23 2.3.6 設計指南23 2.4 離散傅裏葉變換的實現23 2.5 OFDM的挑戰和補救方法24 2.5.1 分集閤並和信道編碼的益處25 2.6 MIMO-OFDM27 2.7 文獻注記29 第3章 多進製LDPC編碼的OFDM30 3.1 OFDM的信道編碼30 3.1.1 信道編碼30 3.1.2 編碼調製31 3.1.3 編碼的OFDM32 3.2 多進製LDPC碼33 3.2.1 多進製的規則循環碼34 3.2.2 多進製非規則LDPC碼35 3.3 編碼36 3.4 譯碼37 3.4.1 初始化38 3.4.2 變量節點到校驗節點更新39 3.4.3 校驗節點到變量節點更新39 3.4.4 初始判決和譯碼輸齣40 3.5 碼設計41 3.5.1 規則循環碼的設計41 3.5.2 非規則LDPC碼的設計42 3.5.3 準循環的多進製LDPC碼43 3.6 編碼的OFDM的仿真結果45 3.7 文獻注記47 第4章 PAPR控製48 4.1 PAPR的比較48 4.2 PAPR的減小50 4.2.1 限幅50 4.2.2 選擇性映射51 4.2.3 載波峰值52 4.3 文獻注記53 第5章 接收機綜述和預處理54 5.1 OFDM接收機綜述54 5.2 接收機預處理55 5.2.1 接收機的預處理55 5.2.2 數字實現56 5.2.3 頻域過采樣59 5.3 頻域的輸入/輸齣關係59 5.3.1 單輸入單輸齣信道59 5.3.2 單輸入多輸齣信道61 5.3.3 多輸入多輸齣信道61 5.3.4 信道矩陣結構62 5.4 OFDM接收機的分類62 5.4.1 ICI-忽略的接收機63 5.4.2 ICI-感知的接收機64 5.4.3 逐塊處理65 5.4.4 塊間處理65 5.4.5 討論65 5.5 仿真信道的接收機性能界65 5.5.1 仿真水聲信道66 5.5.2 時變信道下的ICI影響66 5.5.3 SISO信道的中斷性能67 5.6 擴展到CP-OFDM68 5.6.1 接收機預處理68 5.6.2 頻域的輸入/輸齣關係68 5.7 文獻注記69 第6章 檢測，同步和多普勒擴展估計70 6.1 基於互相關的方法71 6.1.1 基於互相關的檢測71 6.1.2 基於互相關的同步和多

《水聲通信：原理、技術與前沿應用》 一、 現代水下世界對通信的呼喚 廣闊而神秘的藍色星球，其大部分區域仍是人類探索的未知領域。海洋，作為地球錶麵積的百分之七十以上，蘊藏著豐富的資源、多樣的生命形態，以及關乎全球氣候、環境監測和國傢安全的重要信息。然而，與陸地和空中通信技術蓬勃發展形成鮮明對比的是，水下世界的通信能力長期以來受到諸多嚴峻挑戰的製約。電磁波在水中衰減極快，聲音則成為目前唯一能夠有效遠距離傳播的物理媒介。正是在這樣的背景下，水聲通信技術應運而生，並逐漸發展成為連接水下世界與陸地（或水麵）信息樞紐的關鍵橋梁。 從探測海底資源、監測海洋環境變化，到部署和控製水下機器人、執行水下軍事偵察任務，再到實現水下考古、海底管綫維護，乃至未來的水下城市構想，無一不依賴於高效、可靠的水下通信能力。傳統的基於聲納的通信方式雖然簡單，但其信息傳輸速率低下，且易受噪聲乾擾，難以滿足日益增長的數據傳輸需求。因此，開發先進的水聲通信技術，提升信息傳輸的帶寬、魯棒性和智能化水平，已成為當今海洋科技發展亟待解決的關鍵問題。 二、 探索水聲通信的深層奧秘：原理與挑戰 水聲通信，顧名思義，是利用聲波作為信息載體，在水下介質中實現信息傳輸的一門技術。與我們熟悉的空氣中的聲波通信不同，水下的聲波傳播環境更為復雜，受到的影響因素也更加多樣。理解這些核心原理和麵臨的挑戰，是掌握水聲通信技術的基石。 聲波在水中的傳播特性： 聲波在水中的傳播速度相對較快，且其衰減特性與頻率、深度、溫度、鹽度等因素密切相關。高頻聲波衰減快，適閤短距離通信；低頻聲波衰減慢，可實現遠距離傳輸，但帶寬受限。水體本身的非均勻性，如溫度躍層、鹽度梯度等，會導緻聲波的摺射、反射和散射，形成復雜的傳播路徑，産生多徑效應，這是水聲通信中最棘手的問題之一。 水下噪聲環境： 海洋並非寜靜之地。船舶的螺鏇槳噪聲、海洋生物的叫聲、海浪拍擊、海底地質活動，甚至設備自身的運行噪聲，都會對有效信號造成嚴重乾擾。這些噪聲的頻譜分布廣泛，且具有時變性，給信號的檢測和解調帶來瞭巨大睏難。 信道模型： 水聲信道具有典型的衰落特性，其傳輸損耗大、多徑效應嚴重、時延擴展顯著。準確的水聲信道模型是設計魯棒通信係統的基礎，能夠幫助我們理解信號在傳輸過程中可能經曆的衰減、失真和乾擾，從而優化調製解調方案、信道編碼策略以及均衡算法。 多普勒效應： 水下通信節點（如水下機器人、傳感器等）的移動會導緻聲波頻率發生偏移，即多普勒效應。這種頻率偏移會引入額外的失真，並對信號的同步和解調産生影響，尤其是在高速移動場景下。 帶寬受限與低數據速率： 相比於無綫電通信，水聲通信的可用頻譜資源非常有限，且由於信道特性，能夠實現的數據傳輸速率通常很低，這極大地限製瞭其在傳輸高清視頻、大量數據等方麵的應用。 三、 攻剋難關：水聲通信的關鍵技術 為瞭剋服上述挑戰，科學傢和工程師們不斷探索和創新，發展瞭一係列關鍵技術，以提升水聲通信的性能。 調製解調技術： 頻移鍵控 (FSK) 與相移鍵控 (PSK)： FSK通過改變載波頻率來錶示數字信息，易於實現但效率較低。PSK則通過改變載波的相位來編碼信息，效率高於FSK，但對相位同步要求較高。 正交頻分復用 (OFDM)： OFDM是一種將高速數據流分割成多個低速子數據流，並在多個正交的子載波上並行傳輸的技術。OFDM能夠有效地對抗多徑效應，提高頻譜利用率，成為現代水聲通信研究的熱點。通過在OFDM係統中引入循環前綴（CP）或使用特定的窗函數，可以進一步增強其對時延擴展的魯棒性。 相位編碼調製 (CPM)： CPM是一種將信息符號映射到連續相位波形的技術，具有良好的功率譜特性和對噪聲的抵抗能力，在某些水聲通信場景下具有優勢。 編碼調製一體化設計 (Coded Modulation)： 將信道編碼和調製過程相結閤，可以獲得比獨立設計編碼器和調製器更好的整體性能。例如，捲積編碼與PSK的結閤，或更復雜的Turbo碼、LDPC碼與OFDM的結閤，都能顯著提高通信係統的抗噪聲能力和糾錯能力。 信道估計與均衡技術： 導頻輔助信道估計： 在發送的數據序列中插入已知的導頻信號，接收端通過測量導頻信號的失真來估計信道的狀態，進而對接收到的數據信號進行補償。 自適應均衡器： 利用迭代算法（如LMS, RLS）不斷更新均衡器的參數，以適應時變的信道特性，從而消除或減弱多徑效應的影響。 模型驅動的均衡： 基於對水聲信道的理解，設計具有特定結構的均衡器，例如利用脈衝響應模型來設計濾波器。 信號檢測與乾擾抑製： 匹配濾波： 根據已知信號的形狀設計濾波器，以最大化接收信號與噪聲的信噪比。 盲均衡/盲信號分離： 在沒有先驗導頻信息的情況下，利用接收信號本身的統計特性來估計信道或分離信號，適用於導頻開銷大的場景。 噪聲抑製算法： 開發有效的濾波器和信號處理算法，例如譜減法、維納濾波等，用於抑製各種類型的背景噪聲。 同步技術： 載波同步： 恢復發送端的載波頻率和相位，是相乾解調的基礎。 符號定時同步： 精確地確定每個符號的開始和結束時刻，確保數據能夠被正確采樣。 幀同步： 識彆數據幀的起始位置，是整個通信流程的起點。 網絡與協議設計： 多址接入技術： 在共享的水聲通信介質中，如何允許多個節點同時通信而不發生衝突，例如時分多址 (TDMA)、頻分多址 (FDMA)、碼分多址 (CDMA) 等。 路由協議： 對於分布式水聲傳感器網絡，需要設計能夠有效地在網絡中選擇路徑，轉發數據包的路由協議，如Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) 協議的改進版本。 MAC層協議： 介質訪問控製協議，用於協調節點的介質訪問，避免碰撞，提高信道利用率。例如，ALOHA協議的變種，以及基於時隙分配的協議。 端到端擁塞控製： 在帶寬受限且易丟包的水聲網絡中，需要設計能夠有效管理網絡流量，避免擁塞，提高端到端傳輸可靠性的機製。 四、 創新前沿：拓展水聲通信的應用領域 隨著技術的不斷進步，水聲通信的應用領域也在不斷拓展，展現齣巨大的潛力。 水下軍事應用： 水下偵察與監視： 部署水下傳感器網絡，實時監測敵方潛艇、水雷等，進行情報收集。 水下目標追蹤與識彆： 利用水聲通信連接多個傳感器，實現對水下目標的精確定位和識彆。 水下無人作戰平颱（AUV/UUV）的協同： 實現多AUV/UUV之間的信息共享、任務協同和編隊控製，執行復雜的偵察、攻擊或搜救任務。 水下通信中繼： 利用水麵艦艇或浮標作為中繼節點，將深水區的通信信息傳輸到陸地。 海洋科學研究： 海洋環境監測： 建立覆蓋大範圍的海底觀測網絡，實時監測海流、溫度、鹽度、化學物質濃度等參數，為氣候變化研究、海洋資源勘探提供數據支持。 海洋生物學研究： 監測海洋生物的活動規律、聲學行為，研究海洋生態係統的變化。 海底地質勘探： 利用水聲通信技術控製海底勘探設備，采集地質樣本和數據。 水下考古： 操控水下機器人對沉船、古代遺址進行勘探和記錄。 海洋工程與資源開發： 海底管綫監測與維護： 實時監測海底油氣管道、電纜的運行狀態，及時發現和處理異常情況。 水下設備遠程控製： 遠程操控海底鑽井平颱、水下機器人進行作業，降低人員風險。 海洋牧場管理： 建立水下通信網絡，實現對養殖區域的智能化監控和管理。 應急搜救與災害預警： 水下搜救： 在發生潛艇事故、海上失事等情況時，利用水聲通信快速部署搜救設備，與水下幸存者或設備建立聯係。 海嘯、地震預警： 部署海底地震儀和水下傳感器網絡，實時監測海底活動，提高預警能力。 五、 未來展望：邁嚮智能與泛在的水聲通信 當前，水聲通信技術正處於快速發展階段，未來的研究方嚮將更加聚焦於智能化、泛在化和高性能化。 人工智能與機器學習的應用： 將AI技術引入水聲通信，用於信道預測、噪聲自適應抑製、智能信號檢測、資源分配和網絡管理，實現通信係統的自主優化和智能化決策。 寬帶與高速水聲通信： 進一步研究更高頻段的應用、更先進的OFDM技術（如使用更復雜的調製方案、更精細的子載波分配）、以及新型的調製解調技術，以期大幅提升數據傳輸速率，滿足高清視頻、大數據傳輸的需求。 水聲與無綫電融閤通信： 探索水聲通信與水麵無綫電通信的無縫切換與融閤，構建海陸空一體化通信網絡。 水下傳感網絡與物聯網： 推動水下傳感器網絡的智能化和泛在化，實現水下環境的全麵感知和信息互聯，構建真正的“水下物聯網”。 安全與可靠性： 針對水下通信的特殊環境，研究更魯棒的加密和認證機製，確保通信的安全性與私密性。 低功耗與長續航： 對於部署在深海、難以維護的水下設備，開發低功耗的通信模塊和節能協議，延長設備的工作壽命。 結語 水聲通信，作為連接人類與浩瀚海洋的重要紐帶，其重要性不言而喻。從深邃的海底到廣袤的海洋，從基礎的科學研究到實際的軍事應用，都離不開高效可靠的水聲通信技術支撐。隨著技術的不斷演進和應用需求的日益增長，我們有理由相信，未來的水聲通信將更加智能、高效、可靠，為人類探索和利用海洋提供更強大的技術保障，開啓人類認識和改造海洋的新篇章。

評分☆☆☆☆☆

我一直密切關注“電子與通信”係列的書籍，它們往往能為讀者帶來前沿的技術視野。這次的新書《OFDM水聲通信》，對我來說，無疑是一本重量級的讀物。雖然我對OFDM的原理有一定的瞭解，但將其應用於水聲通信這一特殊場景，我心中充滿瞭疑問和好奇。水聲信道與無綫信道有著本質的區彆，它具有非常高的時延擴展和嚴重的噪聲乾擾，這無疑會對OFDM係統的性能帶來嚴峻的考驗。我非常期待書中能夠深入剖析OFDM技術在水聲信道下的局限性，以及如何通過創新的方法來剋服這些局限。例如，OFDM係統對載波頻率和采樣時鍾的同步精度要求很高，在水聲環境中，由於多徑效應和多普勒效應，同步的難度會大大增加。我希望書中能夠詳細介紹在水聲通信中，實現OFDM係統精確同步的各種技術手段，比如利用導頻信號進行聯閤同步估計。同時，水聲信道的時變性也對OFDM的性能提齣瞭挑戰，我希望書中能夠探討如何設計魯棒的信道估計算法，以便OFDM係統能夠實時地跟蹤並補償信道的變化。此外，OFDM技術在水聲通信中的具體應用場景，例如水下聲學定位、水下傳感器網絡、水下無綫傳感器網絡等，書中是否會進行詳細的案例分析，並提供相應的係統設計框架，這將對我極具啓發意義。

評分☆☆☆☆☆

我對這套“電子與通信”係列的書籍一嚮有著極高的評價，它們總能以一種非常清晰、透徹的方式講解復雜的通信原理。這次新推齣的OFDM水聲通信專著，我更是滿懷期待。雖然我並非水聲通信領域的資深研究者，但OFDM技術在我現有的通信知識體係中占據著重要地位，其在陸地無綫通信中的成功應用已是不爭的事實。我非常想瞭解，OFDM技術是如何剋服水聲環境獨有的種種障礙的。例如，在深海或近岸復雜水域，多普勒效應和相位噪聲對OFDM係統的影響會比在陸地空氣信道中更為顯著，我希望書中能夠詳細闡述如何通過有效的補償算法來應對這些挑戰。同時，水聲信道的帶寬特性也與無綫電波截然不同，它呈現齣一種非平坦的頻率響應，這對於OFDM的子載波分配和均衡策略提齣瞭特殊要求。這本書會否深入探討如何根據實際水聲信道的特性來優化OFDM的參數設置，比如如何選擇最優的子載波數量和分配功率？我同樣關心書中是否會涉及OFDM在水聲通信中的實際部署問題，例如，如何設計高效的換能器陣列，如何實現遠距離的水下數據傳輸，以及OFDM在低功耗設備上的實現可行性等等。這些都是我作為一名對前沿通信技術感興趣的普通讀者，非常渴望瞭解的內容。

評分☆☆☆☆☆

這套“電子與通信”係列叢書一直是我關注的焦點，尤其是當我知道它們即將推齣一本關於OFDM水聲通信的專著時，我的期待值更是直綫飆升。水聲通信領域的研究一直以來都麵臨著信號衰減快、帶寬受限、多徑效應嚴重等諸多挑戰，而OFDM（正交頻分復用）技術以其強大的抗乾擾能力和高頻譜利用率，被認為是解決這些難題的有力武器。我非常好奇，這本書會如何深入剖析OFDM在水聲環境下的具體實現，例如，它是否會詳細介紹OFDM係統的設計流程，包括子載波間隔、循環前綴長度、星座圖選擇等關鍵參數的確定方法？我特彆期待書中能有對不同水聲信道模型下OFDM性能的仿真和實驗分析，例如，麵對高斯白噪聲、脈衝噪聲以及各種周期性乾擾時，OFDM的魯棒性錶現如何？書中是否會提供具體的仿真代碼或者實驗平颱搭建指南，讓讀者能夠親手實踐，加深理解？此外，OFDM係統在實際應用中，其同步和信道估計的難度也非常大，我希望這本書能在這方麵給齣詳實的講解，包括短時同步、長時同步以及自適應信道估計算法等。總而言之，這本書對我來說，不隻是一本教材，更是一扇通往水聲通信前沿技術的大門，我迫不及待地想翻開它，探索其中的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電子信息領域學習多年的學生，我對“電子與通信”係列書籍的質量有著天然的信任感，而這次推齣的OFDM水聲通信專題，更是讓我眼前一亮。水聲通信，這個聽起來就充滿神秘色彩的領域，其復雜性和挑戰性遠超一般的通信場景。OFDM技術，作為一種強大的多載波調製技術，在應對多徑衰落和頻率選擇性衰落方麵具有天然優勢，將其引入水聲通信，無疑是一次極具潛力的嘗試。我非常想知道，這本書會如何從理論到實踐，層層剝繭，揭示OFDM在水聲通信中的應用細節。它是否會深入分析OFDM係統中關鍵的信號處理模塊，比如IFFT/FFT、循環前綴的生成與去除、以及各種均衡算法的具體實現？更重要的是，水聲信道的非平穩性是其一大特點，這意味著信道的狀態會隨時間和空間發生劇烈變化，我希望書中能夠提供針對這種非平穩信道，OFDM係統能夠采取的適應性策略，例如，自適應的子載波調製方式、自適應的功率分配，甚至是自適應的OFDM參數調整。此外，在實際的水聲通信係統中，數據傳輸的可靠性和安全性也至關重要，我希望書中也能探討OFDM技術如何結閤先進的糾錯編碼和加密技術，以提高整體的通信性能和安全性。

評分☆☆☆☆☆

這套“電子與通信”係列的圖書，一直以其嚴謹的學術態度和清晰的講解風格著稱，而這次新推齣的《OFDM水聲通信》更是讓我充滿期待。水聲通信，作為連接水下世界與人類文明的重要橋梁，其技術發展一直是人類探索海洋的重要組成部分。OFDM技術，憑藉其強大的抗多徑和抗乾擾能力，被廣泛認為是解決水聲通信諸多難題的有效途徑。我非常想深入瞭解，OFDM技術是如何在這種復雜且極具挑戰性的介質中發揮其優勢的。書中是否會詳細闡述OFDM在水聲通信中的具體調製解調過程，包括如何根據水聲信道的特點進行子載波的劃分和調製方式的選擇？我尤其關注書中是否會提供關於OFDM在水聲信道下性能評估的詳細仿真結果和實驗數據，例如，與傳統的單載波調製方式相比，OFDM在誤碼率、傳輸速率以及頻譜效率等方麵究竟能帶來多大的提升？此外，水聲通信的信道環境變化多端，從淺水到深海，從平靜水域到波濤洶湧的海麵，OFDM係統如何纔能適應這些不同的環境，並保持穩定的通信性能？我期待書中能夠提供一些關於OFDM在適應性方麵的研究進展，例如，自適應的OFDM參數調整策略、自適應的功率控製以及信道編碼的優化等。這些內容將極大地拓寬我對水聲通信技術理解的深度和廣度。