正版世OFDM通信系统中的信号优化设计9787118104684但黎琳,肖悦,雷霞 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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但黎琳，肖悦，雷霞 著

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店铺： 温文尔雅图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118104684

商品编码：29593563191

包装：平装-胶订

出版时间：2015-08-01

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基本信息

书名：OFDM通信系统中的信号优化设计

定价：65.00元

作者：但黎琳,肖悦,雷霞

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787118104684

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《无线传感器网络信号处理》

内容提要

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本书对正交频分复用（OFDM）峰均功率比抑制技术进行了系统的阐述和研究，包括多信号替换法、子载波预留法等非失真技术和峰值限幅法、加窗峰值抵消法等预失真技术，为正交频分复用信号优化设计提供了理论依据。
本书共分为6章。章介绍了正交频分复用的基本原理以及包络不稳定问题。第2章介绍了峰均功率比的衡量和数学建模。第3章介绍了多信号替换的峰均比抑制技术。第4章介绍了利用空余子载波的载波预留技术。第5章介绍了预失真的峰值限幅技术。*后，第6章介绍了时频优化的加窗峰值抵消技术。
本书可供从事无线通信技术与系统研究和开发的科研人员与工程技术人员学习参考，也可作为高校通信类的研究生和本科高年级学生的教学参考书。

目录

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章OFDM基本原理
1．1正交频分复用
1．2 0FDM的峰值波动
1．3峰均比抑制技术
参考文献
第2章OFDM的峰均功率比
2．1峰均功率比定义
2．2峰均功率比分析
2．2．1非周期自相关性
2．3采样率与峰均比
2．4其他衡量准则
2．4．1峰值因子
2．4．2立方量度
参考文献
第3章多信号替换法
3．1选择映射法
3．1．1基本原理
3．1．2相关性和序列设计
3．2部分传输序列法
3．2．1基本原理
3．2．2备选信号相关性分析
3．2．3低复杂度搜索方案
3．2．4副信息优化和接收机设计
参考文献
第4章子载波预留法
4．1基本原理
4．2数学建模
4．3 POCS算法
4．3．1基本原理
4．3．2复杂度分析
4．4 SCR算法
4．4．1基本原理
4．4．2 SCR算法的复杂度分析
4．5 active—set算法
4．5．1 实信号算法
4．5．2复信号算法
4．5．3复杂度分析
4．6算法比较
4．6．1 POCS和SCR算法对比
4．6．2 active—set算法对比
4．6．3 SCR与active～set算法对比
参考文献
第5章峰值限幅法
5．1基本原理
5．2限幅滤波算法
5．3迭代限幅滤波算法
5．3．1 时频迭代限幅滤波
5．3．2简化限幅滤波算法
5．4限幅噪声抑制
5．4．1发端噪声抑制
5．4．2收端噪声估计和抵消
5．5联合导引的改进算法
5．5．1 系统模型
5．5．2信道估计优化算法
参考文献
第6章加窗峰值抵消法
6．1并行峰值抵消算法
6．2串行峰值抵消算法
6．2．1理论分析
6．2．2基本原理
6．2．3复杂度分析
6．2．4仿真结果
6．3失真恢复算法
6．3．1基本思想
6．3．2算法建模
6．3．3仿真结果
6．4联合导引的窗函数设计
6．4．1设计准则
6．4．2基本原理
6．4．3仿真结果
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《正版世OFDM通信系统中的信号优化设计》 导言： 在数字通信飞速发展的今天，信息传输的效率、可靠性和频谱利用率是衡量一个通信系统优劣的关键指标。正交频分复用（OFDM）作为一种高效的传输技术，凭借其强大的抗多径干扰能力、高数据速率以及灵活的带宽适应性，已成为现代无线通信、有线宽带、光通信等领域的核心技术。从早期的Wi-Fi、4G LTE到当前的5G NR，OFDM的身影无处不在，其重要性不言而喻。然而，OFDM系统并非完美无瑕，在实际应用中，仍然面临着诸如峰均功率比（PAPR）过高、子载波间干扰（ICI）、载波频率偏移（CFO）和采样时钟偏移（CSO）等诸多挑战。这些问题直接影响着系统的性能，限制着其进一步的发展和应用。 本书《正版世OFDM通信系统中的信号优化设计》正是聚焦于这些关键问题，深入剖析OFDM通信系统在信号层面存在的挑战，并系统性地探讨一系列行之有效的信号优化设计方法。本书旨在为读者提供一个全面而深入的OFDM系统信号优化理论框架和实践指导，帮助研究人员、工程师以及相关专业的学生更好地理解和掌握OFDM系统的核心技术，从而设计出更高效、更鲁棒的通信系统。 第一部分：OFDM系统基础与挑战分析 在深入探讨信号优化设计之前，我们首先需要对OFDM系统的基本原理进行清晰的梳理，并深刻理解其在信号设计层面的固有挑战。 OFDM系统原理回顾： 本部分将详细介绍OFDM系统的核心思想——将高速率数据流分解为多个低速率的数据流，并将这些低速率数据流分别调制到一系列正交的子载波上进行并行传输。我们将重点阐述其关键技术，如快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）在OFDM调制解调过程中的作用，以及循环前缀（CP）如何有效地抵御符号间干扰（ISI）。同时，我们也将分析OFDM系统在带宽效率、频谱利用率等方面的优势。 OFDM系统中的主要挑战： 尽管OFDM具有诸多优点，但在信号设计和实现过程中，其固有的非线性特性和对信道变化的敏感性导致了一系列性能瓶颈。 峰均功率比（PAPR）过高： 这是OFDM系统最突出的挑战之一。由于多个子载波上的信号具有随机的相位关系，当它们叠加时，极有可能出现瞬时幅度非常高的信号，导致PAPR过高。高PAPR意味着传输信号的峰值功率远大于平均功率，这将对功率放大器（PA）的线性度提出极高的要求。如果PA工作在线性度不佳的区域，将会引入信号失真，产生带外辐射和互调失真，严重损害OFDM系统的性能。因此，降低PAPR是OFDM信号优化设计的核心任务之一。 子载波间干扰（ICI）： 在理想情况下，OFDM的子载波是严格正交的。然而，在实际信道中，诸如载波频率偏移（CFO）、采样时钟偏移（CSO）、多普勒效应以及非线性失真等因素，都会破坏子载波之间的正交性，导致ICI的产生。ICI会将一个子载波上的能量泄露到其他子载波上，从而干扰其他子载波上的数据接收，降低系统的误码率性能。 载波频率偏移（CFO）与采样时钟偏移（CSO）： 发送端和接收端的本地振荡器频率存在微小偏差，或者采样时钟存在差异，都会导致CFO和CSO。这些偏移会引起信号的相位漂移和符号位置偏移，从而导致ICI的产生，并增加接收端同步的难度。 多径效应与信道衰落： OFDM虽然对多径效应有较强的鲁棒性，但极端的多径时延扩展和信道衰落仍然会影响系统的性能。在复杂环境下，多径会引起接收信号的相干叠加，导致特定频率上的衰落，即频率选择性衰落，这会影响某些子载波上的信噪比。 非线性失真： 如前所述，高PAPR会迫使功率放大器工作在非线性区域，引入谐波和互调失真，这不仅会产生带外辐射，干扰邻近信道，还会产生ICI，降低系统性能。 第二部分：PAPR优化设计方法 降低OFDM信号的PAPR是提升系统功率效率和线性度的关键。本部分将系统性地介绍多种PAPR抑制技术，并分析其优缺点。 信号削峰（Clipping）技术： 这是最直接的PAPR抑制方法，即将超过一定阈值的信号幅度削减至阈值。尽管简单易行，但信号削峰会引入量化误差和失真，产生带外辐射，需要结合滤波等手段进行补偿。我们将详细分析削峰的原理、失真模型以及如何通过优化削峰阈值来平衡PAPR抑制效果和失真程度。 限幅编码（Clipping and Filtering, CF）技术： 该技术在削峰的同时，引入一个滤波器来恢复信号的形状，减少失真。我们将探讨不同类型的滤波器设计及其对PAPR和失真的影响。 概率分布变换（Probability Distribution Transformation, PDT）技术： 这类技术通过对信号进行非线性变换，改变其幅度概率密度函数（PDF），使其更接近指数分布，从而降低PAPR。我们将介绍累积密度函数（CDF）变换、幅度限制和阈值偏移等典型PDT方法。 预编码（Pre-coding）技术： 预编码技术在发送端对原始OFDM信号进行修改，使其在传输到接收端之前具有较低的PAPR。 部分选择映射（Partial Transmit Sequences, PTS）： PTS是一种广泛应用的PAPR抑制技术。其核心思想是将原始OFDM信号分解为若干个子序列，并对这些子序列乘以一个复相位因子，然后将它们叠加起来。通过搜索最优的相位因子组合，可以显著降低PAPR。我们将深入分析PTS的原理、搜索算法（如回溯搜索、模拟退火算法）以及其复杂度。 离散傅里叶变换-域（DFT-S）扩展： 该技术通过在OFDM符号的DFT域中引入额外的子载波（通常是非数据子载波），来扩展OFDM信号的星座图，从而降低PAPR。我们将讲解DFT-S扩展的原理、不同扩展方式以及其对星座图和PAPR的影响。 类原型编码（Prototype-based Coding）： 这类方法通过构造特定的原型序列，并将其映射到OFDM符号上，以实现PAPR的降低。 编码与调制联合设计： 将PAPR抑制技术与信道编码、星座映射等结合起来，可以实现更优化的设计。例如，选择具有良好PAPR特性的星座图，或者在编码阶段就考虑PAPR的优化。 第三部分：抗干扰与同步信号设计 除了PAPR，OFDM系统对频率偏移、时钟偏移以及信道衰落的敏感性也需要通过优化的信号设计来解决。 载波频率偏移（CFO）与采样时钟偏移（CSO）的补偿： 导频辅助补偿： 在OFDM系统中插入导频信号是进行CFO和CSO估计与补偿的常用方法。我们将详细介绍不同类型的导频设计（如周期性导频、嵌入式导频），以及基于这些导频的估计算法（如最小二乘法、最大似然估计）。 盲估计技术： 在不使用导频的情况下，通过分析接收到的信号本身来估计频率偏移。我们将介绍一些经典的盲估计算法，并分析其性能和复杂度。 补偿方法： 讨论各种频率偏移补偿技术，包括基于相位补偿、重采样等方法。 消除和抑制子载波间干扰（ICI）： ICI消除技术： 介绍如何通过接收端对ICI进行建模和估计，然后将其从接收信号中减去。我们将深入分析几种经典的ICI消除方法，如零强迫（ZF）均衡、最小均方误差（MMSE）均衡。 ICI抑制技术： 讨论在发送端进行信号设计，以降低ICI的产生。例如，优化星座映射，或者在某些子载波上采用更鲁棒的调制方式。 过采样技术： 通过在接收端对信号进行过采样，可以更准确地估计和补偿频率偏移，从而减小ICI。 应对多径效应和频率选择性衰落： 均衡技术： 介绍OFDM系统中的各种均衡器，如零强迫（ZF）均衡、最小均方误差（MMSE）均衡、以及基于机器学习的自适应均衡器，以补偿信道引起的失真。 分集技术： 讨论空间分集、频率分集等技术如何与OFDM相结合，以提高系统的鲁棒性。 信道编码与交织： 强调信道编码（如卷积码、Turbo码、LDPC码）以及交织技术在应对衰落和突发错误方面的重要性。 第四部分：OFDM信号优化设计的性能评估与仿真 理论分析固然重要，但实际系统的性能评估和验证离不开仿真。本部分将指导读者如何进行OFDM信号优化的性能评估。 仿真平台与工具： 介绍常用的通信系统仿真软件，如MATLAB/Simulink、Python（结合NumPy、SciPy等库），以及开源的通信仿真框架。 性能指标： 详细介绍评估OFDM信号优化设计性能的关键指标，包括： PAPR： 峰均功率比（dB）。 误码率（BER）： Bit Error Rate，衡量数据传输的准确性。 互信息（Mutual Information, MI）： 衡量信道传输信息的能力。 吞吐量（Throughput）： 单位时间内成功传输的数据量。 功率谱密度（PSD）： 评估信号的带内和带外辐射特性。 系统复杂度： 衡量算法实现的计算量和资源需求。 典型仿真场景与参数设置： 提供一些典型的OFDM系统仿真场景，例如不同信道模型（AWGN、Rayleigh衰落、Rician衰落）、不同的频率偏移量、不同的PAPR抑制算法参数等，并指导读者如何合理设置仿真参数以获得有意义的结果。 性能对比分析： 鼓励读者对不同的信号优化设计方案进行对比分析，从理论和仿真结果两方面来评估其优势和劣势，并根据具体的应用需求选择最适合的方案。 结论： 《正版世OFDM通信系统中的信号优化设计》通过对OFDM系统核心挑战的深入剖析，系统地梳理了PAPR优化、抗干扰与同步设计以及性能评估等关键环节。本书内容详实，理论与实践相结合，旨在为广大读者提供一个全面深入的OFDM系统信号优化设计指南。掌握这些优化设计方法，对于提升现代通信系统的性能、推动下一代通信技术的发展具有至关重要的意义。本书将帮助您在OFDM通信系统的设计与优化之路上，取得更深层次的理解和更卓越的成就。

评分☆☆☆☆☆

最后，我手头还有一本关于认知无线电与频谱感知技术的综述性读物。这本书的基调相对轻快，因为它关注的是“智能”的应用层面，而不是底层硬件或纯数学理论。它系统地梳理了从经典的能量检测、周期图法，到更复杂的匹配滤波和循环平稳信号检测等各种频谱感知技术。这本书的精彩之处在于它探讨了如何在复杂多变的无线环境中，让通信设备“像人一样思考”——如何快速准确地识别出哪些频段是空闲的，并在不干扰主用户的前提下进行接入。书中包含了大量的系统级仿真结果，展示了不同信噪比下，各种感知算法的概率检测曲线。它不仅关注了技术本身的性能，还探讨了相关的频谱共享政策和博弈论模型，试图从社会和经济层面解释频谱资源的优化分配。这本书更像是连接了硬核通信技术与未来智能网络应用的桥梁，其内容充满了对未来无线生态的想象和工程化实现的路线图。

评分☆☆☆☆☆

另一本收藏中颇有特色的书籍是关于电磁兼容性（EMC）与屏蔽技术的实用手册。这本书的风格与严谨的理论书籍截然不同，它更像是一本“故障排除圣经”。作者显然是一位经验丰富的一线工程师，全书充满了工程实践中的“陷阱”与“捷径”。书中大量的篇幅用于分析实际设备中常见的噪声源——开关电源的纹波、高速数字信号的串扰、PCB走线上的反射等，并提供了大量经过验证的布局布线建议和屏蔽材料的选择指南。比如，它详细对比了不同接地方式（单点接地、多点接地）在不同频率下的优缺点，并配有大量的实测波形图，直观地展示了不良设计如何污染信号完整性。阅读这本书的过程，更像是跟着一位老前辈在实验室里做实验，那种学以致用的即时满足感非常强烈。它不太涉及复杂的傅里叶分析或拉普拉斯变换，而是聚焦于“这个电容应该放在哪里？”、“这个屏蔽罩的搭接点应该如何处理？”这类具体的工程问题。对于任何涉及硬件设计和产品化的人来说，这本书的实用价值是无可替代的，它把抽象的电磁理论转化成了可以触摸、可以测量的具体操作步骤。

评分☆☆☆☆☆

最近我还读了一本关于光通信系统中的非线性效应分析的专著。这本书的视角完全聚焦于高速光纤链路的物理极限。它深入探讨了光纤中的自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）以及受激拉曼散射（SRS）等现象如何扭曲和限制了超高速脉冲的传输。作者运用了薛定谔方程的非线性形式作为核心数学工具，详细推导了色散补偿的各种策略，包括电子色散补偿（EDC）和光纤色散补偿（DCF）。这本书的图示主要集中在眼图的张开度、抖动（Jitter）的演化以及误码率（BER）随传输距离的下降趋势。阅读体验是极其纯粹的物理学和数学的结合，它探讨的是光子在介质中传播时，由于光强变化引起的折射率变化带来的挑战。它几乎不涉及任何数字信号处理（DSP）的环节，而是将重点放在了光波导本身的行为上，对于理解超长距离、超大容量的骨干网限制因素，是不可或缺的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队，黎琳、肖悦和雷霞，在通信工程领域似乎有着非常深厚的积累，单从书名和标准的ISBN编号来看，就能感受到它面向的专业深度。我最近在整理我的个人图书馆时，发现手边有另一本关于高级无线信道编码理论的专著，那本书的着重点似乎完全放在了纠错码的数学构造和性能极限分析上，从低密度奇偶校验码（LDPC）到涡轮码（Turbo Codes）的迭代解码算法，每一个章节都充满了复杂的矩阵运算和信息论公式。阅读体验是极其烧脑的，需要读者具备扎实的代数和概率论基础才能勉强跟上作者的思路。这本书的排版风格非常严谨，图表清晰，但对初学者而言，缺乏直观的物理模型解释，更像是为已经掌握了基础通信原理的研究生准备的进阶教材。它强调的是理论的完备性，很少涉及具体硬件实现的约束和优化。每次翻开它，都像是在进行一场严峻的智力挑战，它教会了我如何从数学上证明最优性能的边界，但对于如何将这些理论高效地映射到实际的FPGA或DSP平台上，则鲜有提及。这本书的价值在于其理论的纯粹性，是构建下一代通信系统理论基石的重要参考，但如果脱离了应用层面的考量，其阅读的门槛无疑是高耸入云的。

评分☆☆☆☆☆

手边还有一本关于嵌入式系统实时操作系统（RTOS）内核原理的教材，这本书走的是软件和系统层面的深度挖掘。它的核心关注点是如何在有限的资源下，保证任务调度的确定性和低延迟。书中对几种主流RTOS内核的调度算法进行了详尽的剖析，比如固定优先级抢占式调度、轮转调度，以及如何处理中断延迟和上下文切换的开销。作者甚至自己编写了一个简化的RTOS内核示例代码，用C语言清晰地展示了任务控制块（TCB）的结构、信号量的实现机制以及消息队列的同步与互斥逻辑。阅读时，我需要不断地在脑海中构建一个虚拟的处理器状态机，跟踪不同任务在不同事件触发下的状态迁移。这本书的难度不在于数学的复杂性，而在于逻辑的严密性——任何一个锁机制的微小疏忽都可能导致死锁或竞态条件，后果不堪设想。它强调的是代码的可靠性和时间上的可预测性，与信号处理的“模拟世界”思考模式形成了鲜明的对比，更多的是对软件工程规范和并发编程哲学的探讨。