OFDM通信系统中的信号优化设计 但黎琳,肖悦,雷霞 9787118104684 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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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118104684

商品编码：29376563551

包装：平装-胶订

出版时间：2015-08-01

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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OFDM通信系统中的信号优化设计 引言 在飞速发展的现代通信技术浪潮中，正交频分复用（OFDM）以其高效的频谱利用率、强大的抗多径干扰能力以及易于实现的高速数据传输等优势，已经成为无线通信领域的核心技术之一。从4G LTE到Wi-Fi，再到即将到来的5G和未来的6G，OFDM的身影无处不在，支撑着我们日常生活中日益增长的数据通信需求。然而，OFDM系统并非完美无缺，其固有的高峰均功率比（PAPR）问题、对频率和相位偏移的敏感性以及对循环前缀（CP）长度选择的权衡，都成为制约系统性能进一步提升的瓶颈。因此，在OFDM通信系统中，对信号进行优化设计，以克服这些挑战，提高系统的整体性能、效率和可靠性，显得尤为重要。 本书《OFDM通信系统中的信号优化设计》旨在深入探讨OFDM通信系统中信号设计与优化的关键技术和前沿方法。我们并非罗列市面上的现有文献，而是力图从理论基础出发，结合实际工程应用，系统性地梳理和分析OFDM信号设计中遇到的核心问题，并提出具有创新性和实用性的解决方案。本书的重点在于“优化设计”，这意味着我们将超越对OFDM基本原理的简单介绍，而是着力于如何通过精巧的信号设计来提升OFDM系统的各项性能指标。 本书内容纲要 本书将围绕OFDM信号优化设计的几个核心方面展开，力求理论与实践相结合，为读者提供一个全面而深入的视角。 第一部分：OFDM系统基础与信号建模 在深入探讨优化设计之前，对OFDM系统的基本原理进行回顾与梳理是必不可少的。本部分将着重于OFDM信号的数学建模，为后续的优化设计打下坚实的理论基础。 1. OFDM系统模型回顾: 简要回顾OFDM系统的基本原理，包括其在时域和频域的信号表示，以及发送端和接收端的框图。重点会放在OFDM信号生成的关键步骤，如IFFT（逆快速傅里叶变换）和加循环前缀。 2. OFDM信号的时域与频域特性: 深入分析OFDM信号的数学模型。我们将详细推导OFDM信号的瞬时包络、功率谱密度等关键统计特性，理解其在高斯白噪声、多径衰落等信道环境下的行为。 3. OFDM系统面临的性能挑战: 详细阐述OFDM系统在实际应用中遇到的主要性能挑战，包括但不限于： 高峰均功率比（PAPR）: 这是OFDM系统最突出的问题之一。我们将从数学上推导PAPR的定义，分析其产生的原因（即多个子载波信号的相干叠加），以及PAPR过高对功放效率、信号失真带来的负面影响。 载波频率偏移（CFO）和采样频率偏移（SFO）: 分析这些频率偏移对OFDM信号正交性的破坏，导致子载波间的干扰（ICI），进而降低误码率性能。 循环前缀（CP）的影响: 探讨CP的引入对克服多径效应的原理，同时分析CP长度选择的权衡，过长会浪费带宽，过短则无法完全消除符号间干扰（ISI）。 信道估计的准确性: OFDM系统对信道估计的准确性要求较高，不准确的信道估计会导致接收端信号的失真。 第二部分：OFDM信号的PAPR优化设计 PAPR问题是OFDM信号设计中的重中之重。本部分将集中探讨多种有效的PAPR降低技术，并分析其各自的优劣。 1. PAPR的统计学分析: 进一步深入理解PAPR的统计分布，如Nakagami分布、Rayleigh分布等，并介绍常用的PAPR指标，如累积分布函数（CCDF）。 2. 基于信号处理的PAPR降低技术: 限幅滤波（Clipping and Filtering）: 介绍直接对信号进行幅度限幅及其带来的缺点（如引入失真），以及如何通过滤波来减轻限幅引入的失真。 压展编码（Companding）: 详细介绍常用的压展函数，如μ-law、A-law、Piecewise Linear Companding等，分析其原理、性能增益和实现的复杂度。 概率性削峰（Stochastic Clipping）: 探讨如何通过随机选择削峰策略来降低失真。 变换域削峰（Transform Domain Clipping）: 介绍将信号变换到其他域（如DCT域）进行削峰，再变换回时域的方法。 3. 基于编码的PAPR降低技术: 块编码（Block Coding）: 介绍如何对OFDM符号进行预编码，通过添加冗余来降低PAPR。例如，SLM (Selected Mapping) 和 PCCC (Partial Transmit Sequence) 等经典算法，深入分析其原理、复杂度及PAPR降低效果。 迭代削峰（Iterative Clipping and Reconstruction）: 介绍如何通过迭代的方式，逐步降低信号的PAPR。 4. 混合PAPR降低技术: 探讨如何将不同的PAPR降低技术进行组合，以期获得更好的整体性能。 5. PAPR优化设计在不同OFDM变种中的应用: 简要分析PAPR问题在OFDM-MIMO、OFDM-PON等系统中的特殊性及相应的优化策略。 第三部分：OFDM信号的载波频率偏移与相位偏移补偿优化 频率和相位偏移是影响OFDM系统性能的关键因素，尤其是在移动通信场景下。本部分将重点关注补偿这些偏移的优化设计。 1. 频率偏移与相位偏移的建模: 详细分析CFO和SFO在OFDM信号中的影响，以及它们对ICI和ISI的产生机制。 2. 盲估计与训练序列辅助估计: 基于训练序列的补偿: 介绍如何利用导频符号（Pilot Symbols）来估计CFO和SFO，并进行补偿。分析不同导频结构（如分布式导频、集束导频）的优劣。 盲估计方法: 探讨在没有导频的情况下，如何通过OFDM信号自身的统计特性来估计CFO和SFO。介绍常用的盲估计算法，如基于信号二阶统计量的算法、基于星座图特征的算法等。 3. 优化补偿算法的性能: 深入分析补偿算法的复杂度、估计精度与收敛速度。研究如何通过优化算法参数、采用多阶段估计等方式来提升补偿效果。 4. 同步优化: 结合符号定时同步与载波频率同步，探讨一体化同步优化设计，以提高系统的鲁棒性。 5. OFDM系统中的同步鲁棒性设计: 分析在不同信道条件（如快速衰落、大频率偏移）下，同步算法的性能表现，并提出相应的优化方案。 第四部分：OFDM信号的循环前缀（CP）优化设计 CP的长度选择直接影响OFDM系统的时延扩展容限和频谱效率。本部分将探讨CP的优化设计。 1. CP作用机理的深入理解: 再次强调CP在消除ISI和ISD中的作用，并分析其与多径时延扩展的关系。 2. CP长度的优化选择: 基于信道特性的自适应CP长度: 介绍如何根据实时信道的多径时延扩展来动态调整CP的长度，以在保证性能和提高频谱效率之间取得平衡。 考虑CP开销的优化: 分析CP所占用的带宽开销，并研究如何通过新的CP设计（如短CP、无CP）来提升频谱利用率。 3. 非循环前缀（NCP）OFDM系统: 介绍和分析其原理、优点和面临的挑战。 4. CP在低功耗OFDM系统中的优化: 探讨在低功耗设计中，如何权衡CP长度与功耗之间的关系。 第五部分：OFDM系统中的其他信号优化设计 除了PAPR、频率偏移和CP长度，还有其他一些关键的信号优化设计维度。 1. 星座图优化设计: 低PAPR星座图设计: 介绍如何设计具有较低PAPR的星座图，如部分映射星座图（Partial Constellation Mapping）等。 抗噪声星座图设计: 探讨如何设计更具鲁棒性的星座图，以在噪声环境下获得更好的性能。 2. OFDM与其他技术融合的信号优化: OFDM-MIMO系统中的信号优化: 探讨在多输入多输出OFDM系统中，如何进行空间复用、分集以及联合的信号设计。 OFDM-PON（无源光网络）系统中的信号优化: 针对光纤通信的特点，对OFDM信号进行优化设计，如时域同步、幅度控制等。 OFDM与其他调制技术的混合: 探讨OFDM与PAM、QAM等技术的混合，以期获得更优的性能。 3. OFDM信号的比特加载优化: 动态比特加载: 介绍如何根据各子载波的信噪比，动态地为其分配不同的调制阶数，以最大化系统吞吐量。 基于机器学习的比特加载: 探讨利用机器学习技术来优化比特加载策略。 结论与展望 在本书的最后，我们将对OFDM通信系统中的信号优化设计进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。包括但不限于： 面向更高数据速率的优化: 针对未来通信系统对更高数据速率的需求，OFDM信号设计将面临哪些新的挑战？ 与人工智能结合的信号设计: 探讨人工智能（AI）在OFDM信号优化设计中的潜在应用，如AI驱动的PAPR降低、AI辅助的信道估计与补偿等。 绿色通信与能效优化: 在能源日益重要的背景下，OFDM信号设计如何更好地实现能效优化？ 新型OFDM变种的信号设计: 展望下一代通信技术中可能出现的新的OFDM变种，以及其信号设计需要关注的重点。 本书特点 系统性与深入性: 本书力求从OFDM信号设计的各个维度进行系统性梳理，并对关键技术进行深入剖析。 理论与实践结合: 在阐述理论概念的同时，将引入实际工程应用中的考量，使读者能够更好地理解理论的指导意义。 前沿性: 关注OFDM信号设计领域的前沿技术和研究方向，为读者提供最新的技术洞察。 数学严谨性: 在分析过程中，注重数学模型的推导和验证，确保理论的准确性。 清晰易懂: 尽管涉及复杂的数学和工程概念，本书将力求语言清晰，逻辑严谨，便于不同背景的读者理解。 适用读者 本书适合以下读者群体： 通信工程、电子工程、信息与通信工程等相关专业的本科生、硕士生和博士生。 从事无线通信系统设计、研发和优化的工程师，包括但不限于基带算法工程师、射频工程师、系统工程师等。 对OFDM通信技术及其信号设计感兴趣的科研人员和技术爱好者。 通过阅读本书，读者将能够建立起对OFDM通信系统中信号优化设计的全面认识，掌握解决实际工程问题所需的关键理论和技术，并为未来OFDM相关技术的进一步发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对通信系统中信号的鲁棒性和效率有着近乎执着的追求，尤其是在OFDM技术日益普及的今天。OFDM系统在无线通信领域展现出的强大能力，离不开精巧的信号设计。我希望能够从书中深入了解到，如何在OFDM系统中进行更精细化的子载波功率分配，以及如何设计更具适应性的调制方式，以应对复杂多变的无线信道。我特别关注在OFDM系统中实现低延迟和高吞吐量的方法，例如如何优化同步和均衡算法，以减小传输时延并提高数据准确性。同时，我也对OFDM系统中引入的先进编码技术，如低密度奇偶校验码（LDPC）和极性码，以及它们与OFDM信号设计的协同作用非常感兴趣。一本能够提供深入理论分析，并且包含丰富工程实践经验的书籍，将对我理解OFDM信号优化设计的精髓大有裨益。我期待书中能有详细的算法推导和仿真分析，帮助我深入理解各种优化手段的原理和效果，并能为我未来的研究和开发工作提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

一直对现代通信技术抱有浓厚的兴趣，特别是那些能够提升传输效率和鲁棒性的关键技术。最近偶然翻阅了一些关于OFDM通信系统的资料，对这种技术在4G、5G乃至Wi-Fi等领域广泛应用有了更深的认识。OFDM的优势在于其能够将高速数据流分割成多个低速子载波进行传输，极大地缓解了多径衰落的影响，这在无线通信环境中尤为重要。我特别关注的方面是如何在OFDM系统中进行更精细的信号设计，以应对实际环境中各种干扰和噪声，最大化频谱利用率和传输速率。例如，如何优化子载波的分配，如何设计高效的信道编码和调制方案，以及如何通过先进的均衡技术来补偿信道失真，这些都是我非常希望能深入了解的。我知道OFDM系统的设计是一个复杂且多维度的工程，需要综合考虑理论知识、算法实现以及实际硬件的制约。因此，一本能够系统梳理OFDM信号优化设计的书籍，无疑会为我提供宝贵的指导和启发。我期待书中能有对各种优化策略的深入探讨，以及对不同技术方案的性能分析和权衡，帮助我构建一个全面而深入的OFDM系统设计认知框架。

评分☆☆☆☆☆

我对通信系统的研究进入了一个新的阶段，尤其是在信号处理和优化设计方面。OFDM作为一种核心的调制技术，其在频谱效率和抗多径干扰方面的优势是毋庸置疑的。然而，真正将OFDM技术发挥到极致，需要在信号设计的各个环节进行精细的优化。我一直在寻找能够详细阐述OFDM信号优化设计理论与实践的书籍。我特别感兴趣的是，如何在OFDM系统中实现更智能的资源分配，比如动态调整子载波的功率和星座图，以适应不断变化的信道条件。此外，对于OFDM系统中的同步问题，如载波频率偏移和采样定时偏移，如何设计更鲁棒的同步方案，也是我非常关注的焦点。我希望书中能够提供一些前沿的优化算法和实现细节，例如利用机器学习或深度学习来辅助OFDM信号的设计和优化，从而进一步提升系统的性能。同时，我也希望书中能够包含一些实际案例分析，展示如何在具体的通信场景下应用这些优化技术，并分析其带来的实际效益，这样能够帮助我更好地理解理论在实践中的应用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对下一代通信系统充满好奇的研究者，我对OFDM技术的演进和优化设计充满了探索欲。OFDM凭借其在抗干扰、高频谱利用率方面的突出表现，已成为现代无线通信的基石。然而，面对日益增长的数据需求和更复杂的无线环境，OFDM信号的优化设计显得尤为重要。我希望能够深入理解如何在OFDM系统中实现更精细的功率控制策略，以平衡用户体验和能耗。另外，对于OFDM系统中引入的各种新型调制解调技术，例如更高级的星座图、混合自动重传请求（HARQ）与OFDM的结合，以及如何设计更高效的信道估计和均衡算法，都是我非常期待在书中能够获得的知识。我渴望书中能够深入剖析OFDM系统在实际部署中遇到的各种挑战，例如峰均功率比（PAPR）的抑制、循环前缀（CP）的优化选择，以及如何有效抵抗各种干扰，如互调失真（IMD）和带外辐射。一本能够提供全面、深入、且具有前瞻性的OFDM信号优化设计指导书籍，无疑是我学习和研究道路上的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对通信原理有深入研究的学生，我一直在积极寻求能够深化我对OFDM通信系统信号优化设计理解的资源。OFDM凭借其将数据分成多个并行传输的子载波，有效克服了无线信道的时域选择性衰落，为现代高速无线通信奠定了基础。然而，要实现OFDM系统的最佳性能，信号的优化设计至关重要。我非常希望能详细了解如何通过先进的信号处理技术，如迭代优化算法，来精确地估计和补偿信道失真，从而提高数据传输的可靠性。此外，对于OFDM系统中引入的自适应调制和编码（AMC）策略，以及如何根据实时信道信息动态调整调制阶数和编码率，以最大化频谱效率，是我特别感兴趣的方面。我期望书中能够提供对OFDM系统性能提升关键环节的深度解析，例如如何有效地抑制循环前缀（CP）对频谱效率的影响，以及如何设计更优化的同步和载波频率偏移补偿方案。一本能够提供清晰理论框架、详实数学推导，并辅以实际工程应用指导的书籍，将是我学习OFDM信号优化设计的理想选择。