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

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• OFDM
• 水聲通信
• 調製解調
• 信道估計
• 信號處理
• 通信係統
• 海洋工程
• 水下聲學
• 無綫通信
• 信息傳輸

店鋪： 人天圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121337048

商品編碼：29763279866

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	OFDM水聲通信
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

OFDM水聲通信：深度探索與未來展望 緒論 海洋，作為地球上最廣闊的疆域，蘊藏著無數的奧秘與潛力。隨著人類對海洋的認知不斷深入，水下探測、資源開發、環境監測、軍事應用等領域的需求日益增長，而高效、可靠的水聲通信技術，無疑是支撐這些活動的關鍵基礎設施。傳統的水聲通信方式，如FSK（頻移鍵控）和PSK（相移鍵控），雖然在一定程度上滿足瞭早期需求，但在麵對水聲信道的復雜性，如多徑效應、多普勒效應、帶寬限製以及低數據速率等挑戰時，其性能瓶頸愈發凸顯。 近年來，OFDM（正交頻分復用）技術憑藉其在陸地無綫通信領域取得的巨大成功，被引入水聲通信的研究視野，並逐漸展現齣巨大的應用前景。OFDM技術通過將寬帶信道劃分為多個窄帶正交子信道，有效剋服瞭多徑衰落的影響，提高瞭頻譜利用率，並顯著提升瞭數據傳輸速率。然而，水聲信道與陸地無綫信道在物理特性上存在顯著差異，這使得OFDM技術在水聲領域的應用麵臨著一係列特有的技術難題，也孕育著深厚的理論與工程研究價值。 本書《OFDM水聲通信》正是基於這一背景，旨在為讀者提供一個全麵、深入、係統地理解OFDM技術在水聲通信領域應用的知識體係。本書並非對OFDM技術本身進行純粹的理論闡述，而是著重於OFDM在水聲這一特殊信道環境下的應用、挑戰與創新。我們將從水聲信道的特性齣發，剖析OFDM技術如何應對這些挑戰，並詳細介紹OFDM水聲通信係統的關鍵技術環節、設計方法以及未來的發展方嚮。 第一章 水聲信道的特性與挑戰 在深入探討OFDM技術之前，理解水聲信道的獨特性質至關重要。本章將對水聲信道進行詳盡的剖析，重點關注其與無綫電通信信道的差異，以及這些差異對OFDM係統帶來的影響。 傳播速度與衰減： 水中聲速遠低於光速，且聲波在水中的傳播伴隨著顯著的吸收與散射，導緻傳播距離受限，信號衰減快速。我們將探討不同頻率、不同深度下聲波傳播的特點，並分析其對OFDM子載波分配和功率控製的影響。 多徑效應： 水下環境中，聲波信號會經過海底、海麵、障礙物等多次反射，形成大量的多徑信號。這些多徑信號到達接收端的時延差和幅度差，會對OFDM係統的解調帶來嚴重的乾擾，尤其是在高數據速率傳輸時。本章將詳細闡述多徑效應的産生機理、統計模型，並為其後的OFDM技術應對策略奠定基礎。 多普勒效應： 發送端或接收端的相對運動，以及海水的流動，都會引起聲波頻率的偏移，即多普勒效應。這會導緻OFDM係統中子載波之間的正交性被破壞，進而引發子載波間乾擾（ICI）。我們將深入分析多普勒效應在水聲通信中的錶現形式，並探討其對OFDM係統性能的影響程度。 帶寬限製與低數據速率： 水聲信道的可用帶寬通常非常有限，且信道噪聲較強，這直接製約瞭數據傳輸的速率。OFDM技術雖然能有效提高頻譜利用率，但在帶寬受限的情況下，如何高效地分配子載波、優化調製方式，將是本書後續章節重點關注的問題。 時變性與非高斯噪聲： 水聲信道是高度時變的，其信道特性會隨著時間、空間以及海洋環境的變化而快速改變。此外，水聲信道中的噪聲往往是非高斯分布的，例如脈衝噪聲、背景噪聲等。這些特性給OFDM係統的均衡與解碼帶來瞭額外的挑戰。 第二章 OFDM技術原理及其在水聲通信中的適配 本章將介紹OFDM技術的核心原理，並重點討論如何將其適配到水聲通信的特定需求中。 OFDM原理概述： 詳細講解OFDM如何通過IFFT/FFT實現串並轉換和調製/解調，如何利用子載波的正交性實現高密度頻譜利用，以及其在應對多徑衰落方麵的優勢。 循環前綴（CP）的引入與作用： 深入分析循環前綴在OFDM係統中的作用，包括消除符號間乾擾（ISI）和保持子載波正交性。我們將討論在水聲信道環境下，如何根據多徑時延擴展來優化循環前綴的長度。 OFDM在水聲信道中的優勢分析： 結閤第一章對水聲信道特性的分析，闡述OFDM技術在應對多徑效應、提高數據速率、簡化均衡復雜度等方麵的優勢，並與傳統的調製技術進行對比。 OFDM水聲通信係統的基本架構： 描繪OFDM水聲通信係統的典型框圖，介紹從基帶信號生成、OFDM調製、D/A轉換、水聲信號發射，到水聲信號接收、A/D轉換、OFDM解調、基帶信號恢復的完整流程。 第三章 OFDM水聲通信係統的關鍵技術環節 本章將聚焦OFDM水聲通信係統中的核心技術挑戰，並介紹相應的解決方案。 信道估計與均衡： 多徑信道估計： 介紹在水聲信道下，如何通過導頻序列進行信道參數的估計。我們將討論不同導頻策略（如塊狀導頻、梳狀導頻）在水聲環境下的適用性，以及如何應對信道時變性。 OFDM均衡技術： 詳細闡述OFDM均衡器的工作原理，包括迫零均衡、最小均方誤差（MMSE）均衡等。特彆地，我們將探討如何針對水聲信道特性（如頻率選擇性衰落）設計自適應均衡算法。 多普勒效應的補償： 分析多普勒效應如何影響OFDM係統的正交性，並介紹相應的補償技術，例如利用導頻進行頻率偏移估計和補償，以及基於時頻域的補償方法。 載波頻率偏移（CFO）與采樣頻率偏移（SFO）的補償： CFO與SFO的産生與影響： 解釋CFO和SFO在水聲通信中的來源（如換能器差異、運動），以及它們對OFDM係統解調帶來的誤碼率上升。 補償策略： 介紹常用的CFO和SFO補償算法，包括基於導頻的補償方法和基於盲均衡的補償方法，並分析其在水聲環境下的魯棒性。 調製與編碼策略： 子載波調製方式的選擇： 討論在水聲信道下，根據子載波信道質量（如信噪比）動態選擇QAM、PSK等不同調製階數的技術（如自適應調製），以最大化數據吞吐量。 信道編碼與交織： 介紹捲積碼、LDPC碼、Turbo碼等糾錯編碼技術在OFDM水聲通信中的應用，以及交織技術如何對抗突發錯誤，提高係統的可靠性。 峰值-均值功率比（PAPR）管理： PAPR問題分析： 解釋OFDM信號固有的高PAPR特性，以及其在水聲換能器上可能引起的非綫性失真，影響傳輸功率和效率。 PAPR降低技術： 介紹常用的PAPR降低技術，如限幅濾波、概率削峰（PTS）、編碼削峰等，並分析其在水聲通信應用中的可行性與權衡。 同步技術： 幀同步與符號同步： 討論在水聲信道下，如何實現OFDM信號的精確幀同步和符號同步，這對OFDM解調的正確性至關重要。介紹常用的同步序列設計與匹配濾波方法。 載波同步： 確保OFDM接收端載波頻率與發送端保持一緻，避免CFO的引入。 第四章 OFDM水聲通信係統的設計與實現 本章將從係統設計的角度，探討OFDM水聲通信係統的具體實現問題。 換能器的選擇與匹配： 探討水聲換能器的頻率響應、指嚮性、最大聲壓級等參數對OFDM係統設計的影響，以及如何進行換能器與OFDM係統的匹配。 硬件平颱與嵌入式係統設計： 介紹OFDM水聲通信係統中常用的硬件平颱，如DSP、FPGA、微處理器等，以及嵌入式係統在信號處理和控製中的作用。 軟件實現與算法優化： 討論OFDM算法在嵌入式係統上的高效實現，包括定點化、流水綫、並行處理等優化技巧，以及實時性要求的考慮。 仿真平颱與實驗驗證： 介紹OFDM水聲通信係統的仿真軟件（如MATLAB/Simulink）和仿真方法，以及實際水聲環境下的實驗驗證流程與數據分析。 第五章 OFDM水聲通信的應用場景與性能評估 本章將探討OFDM水聲通信在不同應用場景下的錶現，並給齣係統的性能評估方法。 典型應用場景分析： 水下探測與測繪： 高數據速率OFDM係統在海底地形測繪、目標識彆等領域的應用。 水下傳感器網絡： OFDM技術如何支持大規模水下傳感器節點之間的高效通信，實現數據融閤與傳輸。 水下通信中繼： 利用OFDM技術構建水下通信鏈路，實現水麵與水下、水下不同區域之間的信息傳輸。 軍事應用： 水下通信在偵察、監視、水下作戰等軍事任務中的重要性，以及OFDM技術的軍事價值。 性能評估指標： 誤碼率（BER）與誤符號率（SER）： 衡量數據傳輸的準確性。 數據吞吐量： 衡量單位時間內傳輸的有效數據量。 通信距離： 衡量OFDM信號在水聲信道中可達的最大距離。 頻譜效率： 衡量單位帶寬內傳輸數據的效率。 功耗與成本： 實際部署中需要考慮的關鍵因素。 與其他水聲通信技術的比較： 綜閤OFDM的優劣勢，與其他主流水聲通信技術（如單載波、DMT等）進行對比分析，明確OFDM技術的定位與優勢。 第六章 OFDM水聲通信的未來發展趨勢與挑戰 展望未來，OFDM水聲通信仍有廣闊的發展空間。本章將探討未來的研究熱點和潛在的技術突破。 認知與智能OFDM水聲通信： 引入人工智能和機器學習技術，實現OFDM係統對水聲信道的自適應感知、智能資源分配和魯棒性優化。 低功耗與高可靠性OFDM設計： 針對水下能源限製，研究低功耗OFDM調製解調技術和信道編碼策略。 多輸入多輸齣（MIMO）OFDM水聲通信： 探索利用多天綫技術進一步提升OFDM水聲通信係統的容量和可靠性。 水聲與聲光混閤通信： 結閤水聲和可見光通信的優勢，實現更高效、更安全的水下信息傳輸。 標準化與互通性： 推動OFDM水聲通信標準的建立，促進不同廠商設備之間的互聯互通。 新型OFDM變種在水聲中的應用： 探討如DFT-S-OFDM、AFDM等新型OFDM技術的潛在優勢與適用性。 海洋環境監測與數據挖掘的融閤： 利用OFDM水聲通信技術，更高效地收集海洋環境數據，並結閤數據挖掘技術深入分析。 結論 OFDM技術以其卓越的性能，正在引領水聲通信領域邁嚮新的高度。本書《OFDM水聲通信》係統地梳理瞭OFDM水聲通信的關鍵技術、設計方法、應用場景以及發展趨勢。通過對水聲信道特性的深入理解，結閤OFDM技術的優勢，我們能夠設計齣更高效、更可靠的水下通信係統，為人類探索和利用海洋提供強大的技術支撐。本書的編寫旨在拋磚引玉，激發更多研究者和工程師投身於OFDM水聲通信領域的研究與實踐，共同推動這一前沿技術的進步，為海洋科學、海洋工程以及國傢戰略發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的圖錶質量和清晰度簡直是教科書級彆的典範。我收集瞭很多關於水聲通信的資料，但很少有書籍能將復雜的波形、頻譜圖和誤碼率麯綫繪製得如此直觀且具有說服力。《OFDM水聲通信》中的所有關鍵概念，無論是時域的信道脈衝響應，還是頻域的子載波功率分配，都有高質量的圖形輔助說明。這對於理解OFDM幀結構中的同步窗口和保護間隔設置至關重要。此外，書中對模擬前端（RF/Acoustic Front-end）的討論也頗具洞察力。雖然核心是數字通信，但作者並未忽略實際信號采集和發射環節帶來的限製，比如換能器帶寬的限製、功放的非綫性失真等，這些都被巧妙地融入到OFDM係統性能的討論中。這種對完整鏈路的關注，避免瞭將係統設計局限在純粹的數字域，使得讀者能形成一個更加貼近真實世界的水聲通信係統概念模型。對於需要撰寫詳細技術報告或者進行項目評審的專業人士而言，書中那些精準的圖示可以直接拿來作為高質量的參考素材。

評分☆☆☆☆☆

我個人對《OFDM水聲通信》的“前瞻性”非常欣賞。在很多現有技術文檔都聚焦於當前成熟技術的優化時，這本書大膽地探討瞭未來水聲通信可能的發展方嚮。書中有一章專門討論瞭基於機器學習和深度學習方法來輔助OFDM信道估計和均衡的探索性工作。雖然這部分內容可能尚處於實驗室階段，但作者將其納入正典，錶明瞭其視野的開闊。他們不僅僅是總結瞭現有技術，更是在引領讀者思考下一代水聲通信係統的核心挑戰和潛在突破口。例如，如何利用神經網絡的強大泛化能力去應對極端復雜、甚至未知的信道環境。這種對新興技術的引入，使得這本書的價值超越瞭短期應用，具有長期的參考意義。對於希望指導研究生或者規劃未來幾年研究方嚮的科研工作者來說，這本書提供的不僅僅是現成的工具箱，更是一張指嚮未來技術製高點的地圖。它激發瞭我對於如何將人工智能融入水聲物理層設計的濃厚興趣，是近年來我閱讀過的相關領域書籍中最具啓發性的一本。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書是希望能找到一套係統性的解決方案，來應對我目前遇到的水聲通信誤碼率（BER）居高不下的問題，而《OFDM水聲通信》在這方麵超齣瞭我的預期。這本書的後半部分簡直是為我們這些在實際部署中遇到“攔路虎”的工程師量身定做的。作者對非高斯噪聲和脈衝乾擾的處理尤為精妙，這在實際水下環境中是普遍存在的難題。他們介紹瞭幾種先進的非正交多址接入（NOMA）與OFDM相結閤的方案，並詳細分析瞭其在復雜背景噪聲下的性能增益。更重要的是，書中對硬件實現的考量非常到位。比如，在討論有限精度運算對FFT/IFFT性能的影響時，作者給齣瞭具體的量化分析，這在很多純理論書籍中是看不到的。我尤其欣賞它對低功耗、低復雜度場景的關注，書中提齣的某些稀疏信道估計方法，顯著降低瞭計算負荷，這對於依靠電池供電的自主水下設備至關重要。讀完後，我立刻嘗試在我的測試平颱上復現瞭其中一個低復雜度均衡器的設計，效果立竿見影，極大地提升瞭係統的實用價值。

評分☆☆☆☆☆

如果說市麵上大部分教材都是在描述“是什麼”，那麼《OFDM水聲通信》這本書則是在深入剖析“為什麼”以及“如何做”。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一次高水平的思維引導。我發現作者在闡述原理時，習慣於將OFDM與傳統寬帶通信，乃至OFDM在無綫電領域的應用進行對比，這種跨領域的參照極大地拓寬瞭我的理解邊界。例如，書中對比瞭OFDM在空對空、地對空、水下信道中的差異化適應策略，使得OFDM的設計不再是“一刀切”的模闆化過程，而是根據物理環境特點進行“量體裁衣”的優化。特彆是在探討信道編碼與OFDM的聯閤設計部分，作者展現瞭深厚的功底，將Turbo碼、LDPC碼與OFDM的交織策略進行瞭深入的耦閤分析，為實現高可靠性通信提供瞭堅實的理論支撐。這本書的行文風格大氣、邏輯嚴密，讀起來有一種步入殿堂的感覺，它要求讀者具備一定的數學基礎，但迴報是清晰的、結構化的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

這本《OFDM水聲通信》著實讓我眼前一亮，它在理論深度和工程實踐之間找到瞭一個絕佳的平衡點。作為一名長期在水下聲學領域摸爬滾打的研究人員，我深知將復雜的數字信號處理技術應用於水聲信道的難度。這本書的敘述方式非常嚴謹，從基礎的信道建模入手，清晰地闡述瞭水聲環境的獨特性如何對正交頻分復用（OFDM）的性能構成嚴峻挑戰。尤其讓我印象深刻的是作者對多普勒效應和時變特性的處理。他們沒有停留在對理想信道的分析上，而是深入探討瞭如何設計魯棒的同步和均衡算法來應對水下信道快速變化的特性。書中對循環前綴（CP）的長度選擇、導頻序列的設計，以及由此引發的均衡器結構優化，都有詳盡的數學推導和仿真驗證。這種自上而下、層層遞進的講解結構，使得即便是初次接觸OFDM水聲通信的讀者，也能在建立起紮實的理論基礎後，逐步領悟到實際係統設計中的關鍵權衡點。它更像是一份詳盡的設計手冊，而非空泛的理論綜述，對於想將OFDM技術落地到實際水下無人潛航器（UUV）組網或水下傳感器網絡中的工程師來說，價值無可估量。