无线光MIMO系统中空时编码理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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柯熙政，谌娟，邓莉君 著

图书标签:

• 无线通信
• MIMO
• 空时编码
• 信号处理
• 无线网络
• 通信理论
• 信息论
• 无线电工程
• 移动通信
• 优化算法

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030401281

版次：1

商品编码：11940960

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-04-01

用纸：胶版纸

页数：314

字数：396000

正文语种：中文，英文

内容简介

　　无线光通信与射频通信在调制／解调方法、信道特性及信号检测诸方面有很大的差异。空时编码是达到或逼近MIMO无线信道容量的一种可行、有效的方法，其核心思想是使用多径效应来获得较高的频谱利用率和性能增益。《无线光MIMO系统中空时编码理论》借鉴前人在射频领域的研究结果，将空时编码推广到无线光通信领域。结合无线光通信领域广泛采用的类脉冲位置调制，对正交空时分组码、分层空时编码、混合空时编码、空时网格编码、差分空时编码、酉空时编码、自适应分层空时编码进行了系统、深入的研究，对常用的检测算法进行了分析。书末附有常用检测算法程序，便于读者学习和研究。
　　《无线光MIMO系统中空时编码理论》适合通信与信息系统、电子信息及计算机专业的高年级大学生、研究生以及工程技术人员阅读。

内页插图

目录

前言

1 绪论
1．1 无线激光通信
1．2 光MIM0技术的研究现状
1．2．1 国外发展现状
1．2．2 国内发展现状
1．3 光MIMO系统
1．3．1 光MIMO系统的组成
1．3．2 无线光MIMO技术的分类
1．3．3 无线光MIMO中的空时编码分类
1．3．4 从SISO信道到MIMO信道的演变
1．4 无线光MIMO系统中的关键技术
参考文献

2 湍流大气中多孔径发射／多孔径接收技术
2．1 多光束发射系统性能分析
2．1．1 多光束发射的光强起伏
2．1．2 多光束发射的光强分布
2．1．3 多光束发射系统误码率特性
2．2 多孔径接收
2．2．1 多孔径接收器的等效平均因子
2．2．2 误码率性能分析
2．3 多光束发射／多孔径接收实验
2．3．1 多光束发射系统组成及实验
2．3．2 多孔径接收系统构成及相关实验
参考文献

3 信道模型与信道容量
3．1 光MIMO的信道模型
3．1．1 光MIMO的信道模型
3．1．2 PPM调制时MIMO的信道模型
3．2 光MIMO系统的信道容量
3．2．1 信道系数确定时光MIMO系统的信道容量
3．2．2 信道系数随机时光MIMO系统的信道容量
3．2．3 典型MIMO系统的信道容量
3．2．4 PPM调制时MIMO系统的信道容量
3．3 OOK调制与PPM调制性能比较
3．3．1 OOK与PPM调制时的性能
3．3．2 无线光MIM0信道容量仿真
3．4 空时编码设计准则
3．4．1 慢Raleight衰落信道的编码设计准则
3．4．2 快Raleight衰落信道的编码设计准则
参考文献

4 正交空时分组码
4．1 Alamotlti空时编码
4．1．1 A1amouti码的编码
4．1．2 A1amotni码的译码
4．2 光通信中的Alamouti空时编码
4．2．1 改进Alamouti码的编码
4．2．2 改进后Alamotuti码的译码
4．3 比特补码式的正交空时编码
4．3．1 比特补码式正交空时码的编码方法
4．3．2 比特补码式正交空时编码的译码
4．3．3 比特补码式正交空时编码的误码性能
4．3．4 仿真分析
4．4 脉冲位置正交空时编码
4．4．1 脉冲位置正交空时编码的编码原理
4．4．2 脉冲位置正交空时编码的译码原理
4．4．3 脉冲位置正交空时编码的误码性能
4．4．4 仿真分析
4．5 级联正交空时编码
4．5．1 RS码
4．5．2 级联正交空时编码
4．5．3 级联正交空时编码的性能分析
参考文献

5 分层空时编码
5．1 大气激光通信中分层空时编码模型
5．1．1 分层空时码模型
5．1．2 分层空时码的编码原理
5．2 分层空时编码的译码算法
5．2．1 分层空时码编译码原理
5．2．2 最大似然译码算法
5．2．3 线性译码算法
5．2．4 非线性译码算法
5．2．5 分层空时码的检测方法
5．2．6 串行干扰消除译码算法和线性译码算法的比较
5．2．7 PPM调制时分层空时码的误码性能分析
5．3 分层空时码性能分析
5．3．1 水平分层空时编码
5．3．2 对角分层空时码
5．3．3 螺旋分层空时编码
5．3．4 H-BIAST、D-BLAST和T-BLAST性能对比分析
5．3．5 级联分层空时码仿真分析
5．4 垂直分层空时码性能分析
5．4．1 最大似然译码算法的性能分析
5．4．2 线性译码算法的性能分析
5．4．3 串行干扰消除译码算法的性能分析
参考文献

6 混合空时编码
6．1 光通信中混合空时编码的编码
6．2 光通信中混合空时编码的译码
6．3 混合空时编码的性能分析
6．3．1 误码性能分析
6．3．2 几种编码方式下分集度和频谱效率的对比
6．4 仿真分析
参考文献

7 空时网格编码
7．1 空时网格编码
7．2 MIMO-PPM分析
7．3 无线光MIMO空时网格码
7．3．1 发射信号模型
7．3．2 4PPM-STTC编码调制与译码
7．3．3 仿真及结果分析
参考文献

8 差分空时编码
8．1 差分空时码的研究现状
8．2 基于群码的差分空时码
8．2．1 基于群码的差分空时码的编码
8．2．2 基于群码的差分空时码的译码
8．3 光通信中的差分空时码
8．3．1 基于2PPM调制的差分空时码的编码
8．3．2 基于2PPM调制的差分空时码的译码
8．3．3 仿真分析
参考文献

9 酉空时编码
9．1 酉空时码的编码原理及差分酉空时码调制
9．2 基于旋转因子的酉空时码编码
9．2．1 射频中基于相移键控的酉空时编码
9．2．2 基于PPM调制的酉空时编码
9．3 酉空时码的译码原理
9．3．1 已知信道状态信息
9．3．2 未知信道状态信息
9．4 仿真结果
参考文献

10 自适应分层空时编码
10．1 自适应调制编码技术研究
10．2 自适应调制编码的基本原理
10．3 FSO-MIMO中4×4的自适应分层空时编码
10．3．1 FSO-MIMO中4x4的自适应分层空时编码的原理
10．3．2 光通信中的正交空时分组码与垂直分层空时码
10．3．3 自适应分层空时码的编码
10．3．4 自适应分层空时码的译码
10．4 接收信噪比的计算
10．5 仿真分析
参考文献

11 室内MIMO-VLC系统性能分析
11．1 室内MIMO-VLC系统模型
11．1．1 发射机设计
11．1．2 接收阵列设计
11．1．3 最大似然联合检测
11．1．4 选择合并算法
11．2 室内MIMO-VLC系统性能
11．2．1 误码性能
11．2．2 信道容量
11．3 空时编码
11．3．1 MIMO-VLC系统空时编码模型
11．3．2 双发射天线空时编码
11．3．3 多发射天线空时编码
11．3．4 最大似然译码
参考文献

12 MIMO技术的检测算法
12．1 MIMO系统的基本检测算法
12．1．1 最大似然检测算法
12．1．2 线性检测算法
12．1．3 非线性检测算法
12．1．4 仿真结果
12．2 MIMO系统的迭代检测算法
12．2．1 MIMO迭代检测技术
12．2．2 MIM0迭代检测算法
12．2．3 MonteCarlo统计方法
12．2．4 MCMC检测算法
12．2．5 仿真结果
12．3 Turho码编码
12．3．1 Turbo迭代译码结构
12．3．2 MAP算法
12．3．3 Log-MAP算法
12．3．4 Turbo-BLAST系统
12．3．5 迭代检测算法
参考文献

附录1 ZF检测算法
附录2 MMSE检测算法
附录3 ZF准则（串行干扰抵消算法）
附录4 MMSE准则（串行干扰抵消算法）
附录5 ZF准则（排序串行干扰抵消算法）
附录6 MMSE准则（排序串行干扰抵消算法）
附录7 MCRB-MCMC迭代检测
附录8 MCRB-U-MCMC迭代检测

前言/序言

　　无线光通信技术结合了光纤通信及微波等传统无线通信的优势，得到迅速发展，逐渐成为一种新兴的宽带接人方式，受到了广泛关注。但随着通信信息量的增大，扩充网络带宽资源及提高通信容量已成为亟待解决的课题。MIMO技术能够充分利用空间资源，在不增加频谱资源和发射功率的情况下成倍提高现有系统的信道容量，且具有更强的抗干扰和抗衰落能力，已成为高速数据传输的优选技术之一。空时编码技术通过利用阵列天线处理技术可以有效抑制MIMO系统的衰落及提高频谱效率，可以逼近无线光MIMO系统的信道容量。本书将MIMO技术应用于大气激光通信，并引入可同时提供时域和空域冗余的空时编码思想，作者将二者结合，对无线光MIMO系统空时编码领域遇到的相关理论问题进行了深入的探索，初步建立了无线光MIMO系统空时编码理论基础，是在此领域的初步尝试。
　　全书共分12章，涉及绪论，湍流大气中多孔径发射／多孔径接收技术，信道模型与信道容量，正交空时分组码，分层空时编码，混合空时编码，空时网格编码，差分空时编码，酉空时编码，自适应分层空时编码，室内MIMO-VLC系统性能分析及MIMO技术的检测算法等内容，介绍了无线光MIMO系统的关键技术，提出了无线光MIMO系统空时编码的基本框架。
　　本书是西安理工大学光电工程技术研究中心的集体研究成果，王惠琴、安娜、程婷、张娜、高海涛等参与了本书成果的研究，谌娟、邓莉君参与了本书的撰写及校正工作。恩师吴振森教授对作者的研究工作一直很关心，提出了许多宝贵意见，在此表示深切的谢意！

《无线通信系统中的信息论基础与编码技术》 内容梗概： 本书深入探讨了无线通信系统中信息论的基本原理以及支撑现代无线通信高效可靠运行的编码技术。全书分为四个主要部分，层层递进，旨在为读者构建一个全面而深入的理解框架。 第一部分：信息论基础 本部分奠定了理解无线通信系统信息传输瓶颈和性能极限的理论基石。 香农信息论的基石： 详细阐述了信息熵的概念，包括联合熵、条件熵、互信息等，并深入分析了它们在衡量信息量、信道容量以及信息冗余度方面的作用。我们将从信息论的视角出发，理解信息传输的本质，以及为什么我们能够以一定的速率无差错地传输信息。 信道模型与容量： 详细介绍了各种经典的离散和连续信道模型，例如二元对称信道（BSC）、高斯白噪声信道（AWGN）、衰落信道等。重点在于信道容量的计算和理解，解释了信道容量是如何定义通信系统能够达到的理论最大可靠传输速率。我们将通过数学推导和实例分析，揭示信道特性对通信性能的根本性影响。 信源编码与压缩： 探讨了信源编码的目标——去除信息冗余，以尽可能少的比特数表示信息。我们将深入研究诸如霍夫曼编码、算术编码等经典信源编码算法的原理、优缺点及其在实际应用中的考量。同时，也会涉及一些现代的压缩技术，如LZ系列算法和用于图像、音频压缩的熵编码思想。 信道编码与纠错： 本节是本书的重中之重。我们将系统性地介绍信道编码的原理，即通过引入人为的冗余来对抗信道中的噪声和干扰，从而实现可靠的数据传输。内容涵盖了线性分组码（如Hamming码、BCH码、RS码）、卷积码（包括其编码、解码算法如Viterbi算法）以及现代的现代先进编码技术（如Turbo码、LDPC码）。我们将从编码器的结构、译码器的复杂度、纠错能力等多个维度对这些编码进行详细的分析和比较，并讨论它们在不同通信场景下的适用性。 第二部分：无线信道特性与建模 本部分聚焦于无线通信特有的信道环境，揭示其复杂性，并提供可靠的建模方法。 传播模型： 深入分析了无线电波在空间传播的基本物理机制，包括自由空间传播、路径损耗、阴影效应、多径效应等。我们将介绍各种传播损耗模型（如Friis公式、Hata模型）及其适用条件。 多径效应的分析： 多径效应是无线通信中一个至关重要的问题，会导致信号衰落和码间干扰（ISI）。本节将详细分析多径传播的机理，引入时延扩展、相干带宽、相干时间等关键参数。我们将探讨不同类型的衰落，如瑞利衰落、莱斯衰落，并分析其统计特性。 衰落信道的建模： 基于对多径效应的分析，本节将介绍用于描述衰落信道的数学模型，包括平坦衰落和频率选择性衰落的区分。我们将学习如何使用统计分布（如Gamma分布、Nakagami-m分布）来刻画衰落的深度和持续时间。 干扰模型： 除了噪声，无线通信系统还会面临来自同频干扰、邻频干扰等多种形式的干扰。本节将介绍不同干扰的产生机制，并提供相应的数学模型，为系统性能分析提供基础。 信道状态信息（CSI）： 深入探讨CSI的获取、估计和利用。我们将学习如何在接收端估计信道冲激响应，以及如何将其用于均衡、分集接收和自适应编码等技术中。 第三部分：现代无线通信编码技术详解 本部分将进一步深化对先进编码技术的理解，并拓展到更复杂的应用场景。 Turbo码的原理与性能： 详细介绍Turbo码的交织、并行级联结构、软判决译码算法（如BCJR算法）及其迭代译码过程。我们将通过分析其接近香农极限的性能，解释其在3G、4G等移动通信标准中的重要作用。 LDPC码的构造与译码： 深入解析LDPC码的稀疏校验矩阵结构、图表示（Tanner图）以及其高效的译码算法（如和积算法、置信传播算法）。我们将探讨LDPC码的优点，如优秀的纠错性能和易于并行化的译码，以及其在Wi-Fi、5G等标准中的应用。 极化码（Polar Codes）： 作为近年来新兴的信道编码技术，极化码已被选为5G NR控制信道的编码方案。本节将详细介绍极化码的构造原理——极化变换，以及其理论上能够达到信道容量的优异性能。我们将探讨其译码算法（如SC、SCL译码）及其在实际系统中的实现考量。 低密度置乱码（LDCs）与先进差错控制编码： 简要介绍一些其他先进的差错控制编码技术，可能包括交织与编码的结合、具有特定性能优势的编码结构等，为读者提供更广阔的视野。 第四部分：编码技术在无线系统中的应用 本部分将前面两部分的理论知识与实际无线通信系统相结合，展示编码技术如何解决实际工程问题。 多天线通信中的编码： 探讨如何在多输入多输出（MIMO）系统中应用编码技术，例如使用空时编码（STC）与信道编码的结合，以同时提升数据速率和可靠性。虽然本书不包含“无线光MIMO系统中空时编码理论”这一特定主题，但我们将在此部分探讨通用MIMO系统的信道编码策略，包括如何利用多天线实现分集增益和空间复用增益，并在此基础上应用鲁棒的信道编码。 无线通信标准中的编码方案： 回顾并分析当前主流无线通信标准（如Wi-Fi、4G LTE、5G NR）所采用的编码方案，如Turbo码、LDPC码、以及Polar码在不同场景下的具体应用。我们将重点关注这些标准如何权衡编码的复杂性、纠错能力与系统吞吐量。 自适应编码与调制（ACM）： 介绍ACM技术，即根据瞬时信道条件动态调整编码率和调制阶数，以在不同信道环境下最大化系统吞吐量。我们将分析ACM的实现机制，以及其对编码和调制方案的依赖性。 联合通信与感知（JCAS）中的编码： 简要探讨在一些新兴的联合通信与感知系统中，编码技术如何同时满足通信和感知对信息质量和时延的要求。 本书力求在理论的严谨性和应用的实用性之间取得平衡。通过清晰的数学推导、丰富的图表说明以及对实际通信系统的案例分析，本书旨在帮助读者深入理解无线通信系统中信息论的精髓，掌握现代先进编码技术的原理与应用，为从事无线通信领域的研究、开发和工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的章节编排和内容组织做得相当出色，每一部分都紧密相连，形成了一个逻辑完整的体系。开篇对MIMO基本概念的介绍，以及对无线光通信特点的分析，为后续的空时编码理论奠定了坚实的基础。我特别喜欢其中关于最大比合并（MRC）和迫零（ZF）等预编码技术与空时编码结合的章节，作者详细地分析了它们如何协同工作以提升系统性能，并给出了相应的仿真结果和性能比较。书中对一些新兴的空时编码技术，比如基于深度学习的空时编码，也进行了初步的探讨，这让我看到了未来无线光通信技术发展的更多可能性。虽然有些章节涉及到较多的数学推导，但作者总是能够通过图示和清晰的文字解释来辅助理解，这一点对于我这样需要反复琢磨才能掌握知识的读者来说，是非常宝贵的。总体而言，这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次关于无线光MIMO系统通信原理的深度探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对无线通信领域充满好奇的学习者，我一直对MIMO技术在提升系统容量和可靠性方面的重要性有所耳闻。当看到这本书的书名时，我立刻被吸引了，尤其是“空时编码理论”这个部分，它直接触及了MIMO的核心。书中对于空时编码的原理性讲解，深入浅出，让我对如何利用时间和空间维度来同时传输多路信息有了全新的认识。作者没有止步于理论模型的阐述，而是花了大量篇幅去讨论这些编码方案如何与现有的无线光通信链路相结合，并且详细分析了在不同信道条件下（例如，考虑了多径效应和衰落）的性能表现。我尤其欣赏书中对各种编码方案（如STBC、STTC等）的比较分析，这有助于读者根据实际需求选择最合适的编码策略。虽然书中包含了一些复杂的数学公式，但作者的解释和案例分析，使得这些公式不再是冰冷的符号，而是能够转化为直观的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深的感受是，它非常“实在”。尽管书名听起来可能偏向理论，但作者在书中反复强调了理论与实践的结合。例如，在介绍空时编码的原理时，书中不仅仅是给出了数学模型，还通过对不同场景下的误码率、吞吐量等性能指标的仿真分析，直观地展示了不同编码方案的优劣。我特别留意了书中关于如何优化编码参数以应对特定无线光MIMO环境的部分，这对于实际工程设计具有很高的参考价值。作者也对一些前沿的研究方向进行了展望，比如与人工智能结合的空时编码，这让我感受到了该领域的活力和未来潜力。虽然我对部分高级的理论推导还需要时间去消化，但整本书的结构非常清晰，每一章节的过渡都很自然，使得我能够有条不紊地学习。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名虽然是“无线光MIMO系统中空时编码理论”，但实际阅读起来，我感觉作者并没有仅仅局限于理论的梳理，而是花了相当大的篇幅去探讨其在实际系统中的应用前景和挑战。书中对各种空时编码方案的推导和分析，都力求做到严谨且直观，这对于理解复杂的编码过程非常有帮助。尤其让我印象深刻的是，作者并没有回避在实际无线光MIMO系统中部署这些编码时可能遇到的各种限制，例如光学器件的非线性效应、大气湍流的影响以及光信号的噪声问题。他不仅指出了这些问题，还尝试提出了一些潜在的解决方案或者对策，这使得整本书读起来既有深度又不失实用性。虽然我不是该领域的专家，但通过这本书，我对空时编码在无线光通信中的作用有了更清晰的认识，并且对未来的技术发展方向有了一些初步的思考。作者的论述逻辑清晰，从基础理论的铺垫到高级应用的探讨，循序渐进，即使是初学者也能逐步跟上思路。

评分☆☆☆☆☆

从一个学生的角度来看，这本书提供的知识体系非常完整。它从无线光MIMO系统的基本物理模型出发，逐步引入空时编码的概念，并对其进行了详尽的数学建模和性能分析。让我受益匪浅的是，书中详细介绍了各种经典的空时编码技术，如Alamouti编码、Trellis编码等，并深入剖析了它们的工作原理和性能优势。更重要的是，作者没有回避在实际无线光MIMO系统中可能遇到的挑战，比如多径干扰、信道衰落以及器件非线性等问题，并尝试给出相应的解决方案。书中还对一些新兴的空时编码技术进行了探讨，这让我对该领域的最新进展有了一定的了解。虽然书中包含一些较深的数学推导，但作者的讲解清晰易懂，并且配合了丰富的图表和实例，大大降低了学习难度。