MIMO-OFDM无线通信基带接收机设计 9787111469483 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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阙志达，蔡佩芸，赖以威，杨海芬，李鸣 ... 著

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• MIMO-OFDM
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• 信号处理
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• 无线电技术
• 数字通信
• 调制解调

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111469483

商品编码：29596521510

包装：平装

出版时间：2014-06-01

图书基本信息
图书名称	MIMO-OFDM无线通信基带接收机设计	作者	阙志达,蔡佩芸,赖以威,杨海芬,李鸣,吴胜龙
定价	69.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111469483	出版日期	2014-06-01
字数		页码	346
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《电子与嵌入式系统设计译丛：MIMO-OFDM无线通信基带接收机设计》分为三个部分，部分回顾背景知识，包括基础的调制方案、MIMO的概念、多址技术、纠错编码、信号传播和信道建模。第二部分首先深入探讨了MIMO-OFDM接收机、同步技术和信道估计中两个基本的信号处理任务，然后，简要介绍一些MIMO技术，包括空间复用、预编码和空间分集。这一部分将提供MIMO-OFDM基带接收机设计中现代信号处理的算法。第三部分涉及硬件设计的相关问题，展示了面向OFDM和MIMO接收机的基本模块和重要组件。后，本书以一个MIMO-OFDM片上系统的实例结尾，涵盖开发MIMO-OFDM基带接收机的许多主题。

作者简介

阙志达(Tzi—DarChiLleh)IEEE院士，台湾大学电机系教授，1983年毕业于台湾大学电机系，1989年获美国加州理工学院电机学博士学位。主要研究领域为数字通信集成电路设计与生物医学信号处理。2004～2007年任台湾大学电子所所长，曾前往瑞士苏黎世理工学院与美国纽约大学石溪分校访问研究。多次荣获龙腾论文奖、旺宏金硅奖，以及2004～2007年间的杰出研究奖；曾八度荣获台湾大学教学优良奖和2006年度奇景讲座教授；于2009年荣获杰出产业贡献奖。蔡佩芸(Pei—YunTsai)台湾中央大学电机系副教授。毕业于台湾大学电机系，2005年获台湾大学电机博士学位，研究领域为通信数字信号处理与集成电路设计，曾获龙腾论文奖与旺宏金硅奖。赖以威(L一WeiLai)博士后研究员，2011年获台湾大学电子所博士学位。曾担任德国RWTHAactlen大学研究助理和台湾大学博士后研究员，主要研究领域为无线通信基带系统硬件、算法开发以及理论系统效能分析，曾获台湾大学电子所佳博士论文奖。杨海芬，副教授，博士，从事教学工作前曾供职于中科院微系统与信息技术研究所上海无线通信研究中心，现任电子科技大学Freescale无线通信与嵌入式系统联合实验室副主任。多年来一直从事无线通信系统方面的研究工作，作为负责人或主研人员参与完成多项国家科技攻关、国际合作项目，并承担了本科'通信原理'、硕士研究生'数字通信'等课程的教学工作。李鸣，南京理工大学工学博士。自2005年起在爱立信（中国）研究院历任射频工程师，系统工程师。主要从事无线接入网中基站系统架构研究与产品研发。拥有数十份无线通信相关。吴胜，龙山东大学电路与系统硕士，曾参与多个OFDM调制解调芯片的设计与实现。现供职于上海酷芯微电子有限公司，主要研究方向为OFDM基带芯片算法及实现。宁磊哈尔滨ェ业大学通信技术研究所博士生。研究方向包括：LTE增强版本的移动性管理方法、异构无线网络融合、混沌数字化序列，在外期刊和国际学术会议发表论文10余篇，受理7项。郑植，博士，副研究员，IEEE协会会员。2011年6月毕业于电子科技大学通信与信息工程学院，获通信与信息系统专业博士学位。2011年8月起，在电子科技大学通信与信息工程学院从事教学和科研工作。主要研究兴趣包括：通信信号处 理、阵列及空时信号处理、无线与移动通信、数字信号处理的VLSI实现等。

目录

部分 无线通信基础

编辑推荐

文摘

序言

部分 无线通信基础

MIMO-OFDM 无线通信基带接收机设计：探索高效无线信号处理的奥秘 引言 无线通信技术日新月异，其核心驱动力之一便是不断提升的数据传输速率和连接稳定性。在现代无线通信系统中，多输入多输出（MIMO）和正交频分复用（OFDM）作为两种关键的技术，已成为实现高速率、高可靠性无线数据传输的基石。MIMO利用多根天线在发射端和接收端同时发送和接收信号，通过分集和复用技术，显著提高频谱效率和链路鲁棒性。而OFDM则将高速数据流分割成多个低速子载波，在各自的子载波上传输，有效对抗多径衰落和频率选择性衰落。将MIMO与OFDM相结合，即MIMO-OFDM技术，能够充分发挥两者的优势，为下一代无线通信，如4G、5G乃至更先进的通信系统奠定坚实的基础。 然而，MIMO-OFDM系统的强大性能，离不开其复杂而高效的基带接收机设计。基带接收机是无线通信系统的“耳目”，负责将接收到的模拟射频信号经过一系列处理，还原成原始的数字信息。在一个MIMO-OFDM基带接收机中，信号处理的复杂性呈指数级增长，需要精确地执行信道估计、均衡、解调、解码等一系列关键步骤，才能确保信号的准确还原。本简介将深入探讨MIMO-OFDM基带接收机设计中的核心挑战和关键技术，旨在勾勒出其精妙的信号处理流程，以及为了实现高效、低功耗、高性能目标所付出的技术努力。 基带接收机核心处理流程 MIMO-OFDM基带接收机的主要任务是从接收到的、经过噪声、干扰和多径衰落等扭曲的数字信号中，精确地提取出原始的发送数据。其核心处理流程通常可以分解为以下几个关键阶段： 1. 同步与定时恢复 (Synchronization and Timing Recovery): 在接收端，首先需要解决的是与发送端在时间上的同步问题。由于信道的多径效应和载波频率偏移，接收到的信号在时域和频域都会发生失真。同步过程包括符号定时同步（确定每个数据符号的开始和结束）和载波频率同步（补偿接收端和发送端之间的频率差异）。 符号定时恢复: 目标是找到每个OFDM符号的最佳采样点，以最大化信噪比并最小化符号间干扰（ISI）。常用的方法包括基于训练序列（如Preamble）的自相关或互相关算法，以及基于能量检测的方法。精确的定时恢复是后续所有处理阶段的基础。 载波频率恢复: 发送端和接收端的本地振荡器存在频率偏差，会导致接收信号的载波频率发生偏移，进而引起子载波间的相互干扰（ICI）。载波频率恢复旨在估计并补偿这种频率偏移，通常也依赖于训练序列，通过分析训练序列在频域的相位变化来推算出频率偏移量。 2. 信道估计 (Channel Estimation): MIMO-OFDM信道是复杂的，受到多径效应、衰落、噪声和干扰的影响。信道估计的目的是获得信道的状态信息（CSI），以便在接收端对信号进行补偿。在MIMO-OFDM系统中，信道矩阵维度很高，估计的复杂度也随之增加。 训练序列辅助信道估计: 这是最常用的方法。通过在发送端插入已知的训练序列（如Pilot），接收端可以利用这些已知信息来估计出信道的状态。训练序列可以分为时间域训练和频率域训练（Pilot）。对于MIMO-OFDM，需要估计的信道矩阵的每个元素，即每对天线之间的信道。 零填充 (Zero-Padding) 和循环前缀 (Cyclic Prefix - CP): OFDM系统通过在每个OFDM符号前添加循环前缀，可以有效地消除符号间干扰（ISI）。循环前缀的长度需要大于信道的最大延迟扩展，以确保在接收端移除循环前缀后，不会引入 ISI。零填充则通常用于FFT/IFFT操作的输出，以在时域上扩展信号，方便进行信道估计和均衡。 盲信道估计 (Blind Channel Estimation): 在某些场景下，无法插入训练序列，此时需要依靠接收到的数据信号自身特性进行信道估计，其复杂度通常较高，性能也相对较差。 3. 均衡 (Equalization): 信道估计完成后，接收端需要利用估计出的信道信息对接收信号进行均衡，以消除信道引起的失真，如多径效应和噪声。 线性均衡: 如最小均方误差（MMSE）均衡器，其复杂度相对较低，但可能放大噪声。 非线性均衡: 如决策反馈均衡（DFE），通过利用已决定的符号来反馈，可以更好地抑制ISI，但其稳定性依赖于之前符号的正确判决。 MIMO均衡: 在MIMO系统中，需要同时处理来自多个发射天线和多个接收天线的信号，信道矩阵的逆运算或伪逆运算是均衡的关键。例如，迫零（Zero-Forcing）均衡器和MMSE均衡器在MIMO场景下都有对应的实现。OFDM的引入将全局的频率选择性衰落问题分解为多个子载波上的平坦衰落，因此均衡可以在每个子载波上独立进行，大大降低了复杂度。 4. 解调 (Demodulation): 均衡后的信号包含了发送的调制符号信息。解调过程就是根据接收到的信号幅度、相位等信息，将其映射回原始的数字比特。 最大似然（ML）检测: 理论上最优，但在高阶调制和MIMO系统中复杂度极高。 最大后验概率（MAP）检测: 也是一种最优或近优的检测方法。 最小距离检测（MD）: 在星座图上选择距离接收点最近的符号。 软判决 (Soft Decision) 和硬判决 (Hard Decision): 软判决输出的是比特的对数似然比（LLR），保留了更多的信息，对后续的信道解码更有利。硬判决直接输出0或1。 5. 信道解码 (Channel Decoding): 为了提高传输的可靠性，发送端通常会对原始数据进行信道编码，增加冗余信息。信道解码器则利用这些冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误。 卷积码 (Convolutional Codes) 和维特比译码 (Viterbi Decoding): 经典的信道编码方案，维特比译码是一种高效的解码算法。 Turbo码 (Turbo Codes): 具有接近香农极限的译码性能，采用迭代译码。 低密度奇偶校验码 (LDPC - Low-Density Parity-Check Codes): 在现代通信系统中得到了广泛应用，具有优异的性能和良好的并行译码特性。 软输入软输出 (SISO - Soft-Input Soft-Output) 解码: 许多现代解码器，特别是用于Turbo码和LDPC码的，都采用SISO结构，能够输出软判决信息，进一步提升整体系统的性能。 MIMO-OFDM 系统中的独特挑战与优化 MIMO-OFDM系统在合并了两项强大技术的同时，也带来了新的设计挑战： 高维度信道矩阵处理: MIMO系统需要处理高维度的信道矩阵，其逆运算或伪逆运算在计算上非常耗时。OFDM的引入将复杂的MIMO信道映射到多个独立的子载波信道，使得每个子载波上的MIMO信道处理复杂度大大降低。 Pilot污染 (Pilot Contamination): 在频率复用或空间复用的场景下，如果相邻小区的Pilot信号泄漏到当前接收机，会严重影响信道估计的准确性，导致“Pilot污染”。 多用户干扰 (Multi-User Interference - MUI): 在多用户MIMO-OFDM系统中，不同用户之间的干扰需要被有效抑制。 峰均功率比 (PAPR - Peak-to-Average Power Ratio): OFDM信号的PAPR相对较高，可能导致功放的非线性失真，进而产生额外的干扰。接收端需要考虑如何缓解此问题，尽管PAPR主要影响的是发送端。 资源分配: 在MIMO-OFDM系统中，包括功率、带宽、天线端口等资源的有效分配是提升系统性能的关键，尤其是在多用户场景下。 算法复杂度与实时性: MIMO-OFDM基带接收机的处理流程复杂，需要高效的算法来实现实时处理，以满足高速率通信的要求。设计时需要在性能和复杂度之间做出权衡。 总结 MIMO-OFDM基带接收机设计是一个集成了通信理论、信号处理、数字集成电路设计等多个学科的复杂工程。从精确的同步与定时恢复，到精准的信道估计与均衡，再到高效的解调与解码，每一个环节都至关重要，共同决定了无线通信系统的性能上限。通过对OFDM在频率维度上的解耦，以及MIMO在空间维度上的复用和分集，MIMO-OFDM技术能够有效应对复杂无线信道环境下的挑战，实现高速率、高可靠性的无线通信。理解并掌握MIMO-OFDM基带接收机的设计原理和关键技术，对于开发下一代无线通信系统、优化现有网络性能，以及推动整个无线通信产业的发展，都具有极其重要的意义。未来的研究和设计将持续聚焦于进一步降低算法复杂度、提高处理效率、优化功耗，以及应对愈发复杂多变的应用场景，例如大规模MIMO、超密集组网等，不断突破无线通信的边界。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，扑面而来的是一种严谨而又充满活力的学术气息。书页的质感很好，印刷清晰，排版也相当舒适，即使是长时间阅读也不会感到疲惫。我一直对无线通信领域，特别是第五代（5G）及以后技术的发展充满热情，而MIMO-OFDM无疑是其中的核心技术支柱。这本书的出现，正好填补了我在这方面知识体系中的一个重要空白。我特别关注书中对于OFDM技术在多径衰落环境下的鲁棒性是如何通过其并行传输特性来体现的，以及MIMO技术是如何通过空间复用和分集增益来提升系统的容量和可靠性的。更让我期待的是，书中如何将这两种技术巧妙地结合起来，在基带接收机端进行高效的处理。我希望它能详细介绍从接收到的射频信号经过下变频、采样，再到OFDM解调、MIMO解耦、信道均衡、解卷积等一系列复杂流程的原理和实现方法。如果书中能对各种算法进行详细的数学推导，并辅以清晰的流程图和仿真结果，那就太棒了。我是一个喜欢刨根问底的人，对于背后的数学原理和工程实现细节都充满好奇，相信这本书一定能满足我的求知欲。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个在通信领域摸爬滚打多年的技术人员来说，一本能够深入剖析MIMO-OFDM基带接收机设计的书籍，无疑是雪中送炭。我深知，在实际的无线通信系统中，基带接收机的设计是决定整个系统性能的关键环节，直接影响着数据的解调准确性和传输速率。这本书的题目，直接点明了这一核心内容，让我对它寄予厚望。我特别关注书中是否能够详细阐述OFDM的IFFT、CP去除、FFT等核心过程，以及MIMO的各种解复用技术，如对角化、QR分解等，在基带接收机中的具体实现细节。此外，我非常好奇书中如何处理信道估计的精度问题，以及各种均衡算法（如迫零、MMSE、MLD等）的优劣势和适用场景。在实际设计中，功耗和硬件资源是绕不开的限制，我希望这本书能提供一些关于算法优化和硬件加速的宝贵经验，例如如何设计低功耗的信号处理单元，或者如何利用并行计算来提高处理效率。如果书中能够提供一些实际的项目经验分享，或者对不同设计方案进行横向对比分析，那将极大地提升这本书的实践价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对无线通信技术细节有着浓厚兴趣的工程师，尤其是对于信号如何在接收端被精确地还原和处理的过程。MIMO-OFDM作为当前和未来无线通信的关键技术，其在基带接收机中的设计尤为重要。我看到这本书的题目，立刻联想到我在实际工作中遇到的种种挑战，例如如何有效地抑制符号间干扰（ISI）和符号间干扰（ICI），如何精确地估计和补偿信道衰落，以及如何从多个天线接收到的信号中解耦出独立的数据流。这本书的结构是否会从OFDM的FFT/IFFT变换、循环前缀的添加与移除，到MIMO的解相关、空间矩阵的逆运算等方面循序渐进地展开？我特别希望书中能够给出一些关于算法复杂度分析和硬件实现方面的指导，比如在FPGA或ASIC平台上如何高效地实现这些复杂的信号处理算法。如果书中还能包含一些关于自适应均衡、信道编码/解码在基带接收机中的集成设计，以及相关的性能仿真和测试方法，那将是极大的惊喜。这本书的ISBN让我对它的出版背景和价值有了初步的判断，我期待它能为我提供一个深入理解MIMO-OFDM基带接收机设计的宝贵平台。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我第一感觉就是它的分量十足，不仅仅是纸张的厚度，更是它所承载的知识深度。我一直在研究如何优化无线通信系统的性能，尤其是在复杂的城市环境中，多径效应和干扰是巨大的挑战。MIMO-OFDM技术的出现，为解决这些问题提供了革命性的思路。这本书的题目直接指向了基带接收机的设计，这正是信号处理的核心环节。我非常期待书中能够详细阐述如何通过OFDM的子载波划分来对抗频率选择性衰落，以及MIMO如何利用多个天线在空间域实现信号的分离和增强。尤其让我感兴趣的是，书中是否会深入探讨不同MIMO预编码和解码方案在基带接收机中的实现复杂度与性能之间的权衡。例如，简单的迫零（ZF）均衡和更复杂的最小均方误差（MMSE）均衡，在实际系统中如何选择和优化？此外，书中对于信道状态信息（CSI）的获取和利用，以及在低信噪比或高复杂度场景下的鲁棒性设计，也是我非常关注的重点。我希望这本书能够提供一些实际的工程经验和解决方案，帮助我理解这些理论在实际系统中的落地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计充满了科技感，深邃的蓝色背景上点缀着抽象的信号波形和复杂的电路图，一眼就能看出它是一本关于无线通信技术的高阶读物。我最近刚接触到MIMO和OFDM这两个概念，对它们在现代无线通信中的重要性深感好奇。这本书的题目直接点明了其核心内容，这让我对接下来的阅读充满了期待。我希望它能从最基础的概念讲起，逐步深入，将MIMO和OFDM这两种强大的技术如何融合，以及如何在基带接收机这一关键环节实现高效设计，用清晰易懂的语言和丰富的图示进行阐释。尤其是“基带接收机设计”这部分，我个人对信号处理和硬件实现之间的桥梁非常感兴趣，比如如何进行信道估计、均衡、解调等关键步骤，以及在实际设计中会遇到哪些挑战，例如噪声抑制、干扰消除、功耗优化等等。如果书中能够提供一些实际的设计案例分析，甚至是代码示例，那将对我理解和应用这些理论知识有极大的帮助。同时，对于9787111469483这个ISBN，我已经在网上搜索了一些初步信息，发现这是一本由国内知名出版社出版的专业书籍，这让我对它的学术严谨性和内容深度更有信心。我相信，通过阅读这本书，我能够构建起对MIMO-OFDM基带接收机设计一个系统、完整且深入的认识。