OFDM水声通信(信息与通信技术)/经典译丛 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡晓毅任欢... 编

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• OFDM
• 水声通信
• 信息与通信技术
• 经典译丛
• 通信工程
• 信号处理
• 水下声学
• 调制解调
• 无线通信
• 海洋工程

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出版社： 电子工业

ISBN：9787121337048

商品编码：29491979089

开本：16

出版时间：2018-06-01

基本信息

• 商品名称：OFDM水声通信(信息与通信技术)/经典译丛
• 作者：周胜利//王昭辉|译者:胡晓毅//任欢
• 定价：79
• 出版社：电子工业
• ISBN号：9787121337048

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-06-01
• 印刷时间：2018-06-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：296
• 字数：512千字

内容提要

本书以高速OFDM水声通信技术为主线，内容涉猎广泛，概念原理阐述清楚，逻辑性强。从OFDM水声通信各关键技术的原理阐述到OFDM水声通信接收机的设计方法以及OFDM 水声MODEM的研制；从单用户的MIMO-OFDM到多用户MIMO-OFDM水声通信的设计应用；从OFDM的中继传输到OFDM网络编码以及水声测距与定位。通过学习本书可以加深对OFDM水声通信相关原理及系统设计的理解。 本书可作为水声通信相关专业本科高年级和研究生的教材或参考书，也可供相关专业工程技术人员学习和参考。

目录

第1章 引言
1.1 研究背景
1.1.1 水声的早期探索
1.1.2 水声通信媒介
1.1.3 水下系统和网络
1.2 水声(UWA)信道的特点
1.2.1 声速
1.2.2 传播损失
1.2.3 时变多径
1.2.4 声传播模型
1.2.5 环境噪声和外部干扰
1.3 通带信道的输入和输出关系
1.3.1 各径自有多普勒扩展的线性时变信道
1.3.2 具有共同多普勒扩展的线性时变信道
1.3.3 线性时不变信道
1.3.4 幅度和时延变化的线性时变信道
1.3.5 依频率衰减的线性时变信道
1.4 水声通信中的调制技术
1.4.1 跳频FSK
1.4.2 直接序列扩展频谱
1.4.3 单载波调制
1.4.4 扫频(S2C)载波调制
1.4.5 多载波调制
1.4.6 多输入多输出技术
1.4.7 水声通信的近期发展
1.5 本书的组织结构
第2章 OFDM基本知识
2.1 零后缀的OFDM
2.1.1 发射信号
2.1.2 接收机处理
2.2 循环前缀的OFDM
2.2.1 发射信号
2.2.2 接收机处理
2.3 OFDM相关的问题
2.3.1 ZP-OFDM与CP-OFDM
2.3.2 峰值平均功率比
2.3.3 功率谱和带宽
2.3.4 子载波分配
2.3.5 总的数据速率
2.3.6 设计指南
2.4 离散傅里叶变换的实现
2.5 OFDM的挑战和补救方法
2.5.1 分集合并和信道编码的益处
2.6 MIMO-OFDM
2.7 文献注记
第3章 多进制LDPC编码的OFDM
3.1 OFDM的信道编码
3.1.1 信道编码
3.1.2 编码调制
3.1.3 编码的OFDM

海底的脉搏：探索水声通信的奥秘与前沿 在广袤而神秘的海洋深处，隐藏着人类尚未完全揭示的无数奥秘。当人类的目光从陆地转向这片蓝色疆域时，一种全新的通信方式应运而生——水声通信。它如同海底的脉搏，传递着信息，连接着深海的探索者与未来的应用。本书旨在深入浅出地剖析水声通信的理论基础、关键技术、面临挑战以及广阔的应用前景，为读者构建一个系统而全面的认知框架。 第一章：水声通信的基石——声波在水介质中的传播特性 水声通信的核心在于利用声波在水中的传播特性进行信息传递。与空气中的电磁波传播不同，声波是一种机械波，它需要介质的振动来传播。水，作为一种密度相对较高的介质，为声波的传播提供了独特的条件。本章将首先阐述声波在水中的基本传播规律，包括声速的定义及其影响因素。水温、盐度和压力的变化都会显著影响水中声速，这构成了水声通信中一个至关重要的考量因素。我们将深入探讨这些参数如何影响声波的折射、反射和衍射，以及由此产生的多径效应。 其次，本章将分析声波在水中的衰减机制。声波在传播过程中会由于吸收和散射而损失能量，这种衰减与频率、距离、水体状态等多种因素相关。高频声波衰减更快，这限制了其有效通信距离；而低频声波衰减较慢，但带宽有限，可承载的信息量相对较少。理解衰减特性对于设计高效的水声通信系统至关重要，它决定了信号的传输功率、调制方式以及所需的接收灵敏度。 此外，我们将探讨水声信道的非平稳性。海洋环境并非一成不变，海浪、洋流、海底地形、生物活动等都会引起声信道的时变特性。这意味着信道参数（如衰减、时延、多普勒效应）会随时间而改变，给信号的解调带来挑战。本章将重点分析这些非平稳性对水声通信的影响，并为后续章节介绍的鲁棒性技术奠定基础。 第二章：水声通信系统的组成与工作原理 一个完整的水声通信系统通常包含发射端、接收端以及两者之间的通信信道。本章将详细解析这些组成部分的职能和协同工作模式。 2.1 发射端：孕育信息的声波信号 发射端的首要任务是将待传输的数字信息转化为可用于水下传播的声波信号。这通常涉及一系列信号处理过程。首先是信息编码，将原始数据转换为适合传输的格式。接着是调制，将编码后的数字信号叠加到载波声波上。本章将重点介绍几种常用的水声通信调制技术，例如： 频移键控 (FSK)：利用载波频率的变化来表示数字信号的“0”和“1”。 相移键控 (PSK)：利用载波相位变化来编码信息。 幅移键控 (ASK)：利用载波幅度变化来表示信息。 正交频分复用 (OFDM)：将数据分成多个子载波并行传输，提高频谱利用率并对抗多径效应。这一技术是现代水声通信中的关键，我们将对其原理和优势进行深入剖析。 此外，发射端还需要配备换能器，将电信号转换为声波信号，并将声波信号以合适的功率向水中发射。换能器的类型、指向性和发射功率的选择对通信效果有着直接影响。 2.2 接收端：捕捉与解读海底的回响 接收端的工作与发射端相呼应，其核心是捕捉并还原传输的声波信号。这同样需要一系列复杂的信号处理环节。首先是换能器，将接收到的声波信号转换为电信号。随后，信号放大和滤波，以增强有用信号并抑制噪声。 关键在于解调过程，根据所采用的调制方式，接收端需要准确地提取出叠加在载波上的数字信息。这涉及到对接收到的信号进行同步、识别载波参数（频率、相位、幅度）等操作。 面对水声信道的复杂性，接收端还需要实施一系列的信道均衡技术，以补偿由于多径效应、衰减和多普勒效应造成的信号失真。例如，判决反馈均衡器 (DFE) 和最小均方误差 (MMSE) 均衡器等。 最后，将解调出的数字信息进行译码，还原成原始数据。 2.3 通信信道：变幻莫测的水下环境 水声通信信道是连接发射端和接收端的桥梁，但它也是最具挑战性的部分。本章将聚焦于水声信道的典型特性： 带宽受限：相比于空气中的无线电通信，水声信道的可用带宽通常非常有限，制约了通信速率。 高衰减：声波在水中的衰减比电磁波在大气中显著，尤其在高频段。 多径传播：由于海底、海面、岛屿的反射，信号会以不同路径到达接收端，形成多个副本，造成信号失真和码间干扰 (ISI)。 信道时变性：海洋环境的动态变化导致信道特性不断改变，引入多普勒频移。 低噪声：海洋环境中存在各种噪声源，如船舶、海洋生物、气象活动等，影响信号的信噪比 (SNR)。 理解这些信道特性是设计有效水声通信系统的出发点。 第三章：关键技术与挑战 在本章中，我们将深入探讨实现高效、可靠水声通信所依赖的关键技术，并分析其中存在的重大挑战。 3.1 信号调制与编码：信息承载的艺术 除了在第二章中提到的基本调制技术，本章将进一步拓展，探讨更先进的调制方案，例如： 高阶调制：如16-QAM, 64-QAM 等，在保持一定鲁棒性的前提下，提高频谱效率。 扩频通信：通过将信号 spread 到更宽的频带，提高抗干扰能力和隐蔽性。 在编码方面，纠错编码是保证数据可靠传输的关键。我们将介绍： 卷积码 (Convolutional Codes)：一种常见的纠错码，通过引入冗余来检测和纠正错误。 卷积编码与Viterbi译码：Viterbi算法是高效解码卷积码的经典算法。 Turbo码与LDPC码：更先进的编码技术，能够逼近香农限，提供更高的编码增益。 交织技术：通过打乱码元顺序，将突发错误转化为随机错误，提高纠错码的性能。 3.2 多径效应与信道均衡：拨开迷雾，重塑信号 多径效应是水声通信中最棘手的问题之一。本章将深入分析多径效应的成因及其对信号的影响，并重点介绍各种信道均衡技术： 时域均衡器：如自适应均衡器，通过不断调整滤波器系数来补偿信道失真。 频域均衡器：利用FFT/IFFT操作，在频域进行补偿，尤其适用于OFDM系统。 联合均衡：结合时域和频域的优点，实现更优的均衡效果。 3.3 噪声与干扰抑制：净化海底的通信之声 海洋环境中的噪声是影响通信性能的另一大因素。本章将介绍多种噪声和干扰的抑制技术： 数字信号处理技术：如自适应滤波，能够根据噪声的特性动态调整滤波参数。 信号检测与估计：如最大似然估计，用于在噪声干扰下准确地估计原始信号。 抗干扰技术：包括频率捷变、扩频等，以提高系统对抗特定干扰的能力。 3.4 低功耗与长距离通信：挑战极限的探索 水声通信设备往往需要依靠电池供电，因此低功耗是设计的关键考虑因素。本章将探讨： 低功耗调制解调技术：选择更具能效的调制方式。 睡眠模式与唤醒机制：在不通信时降低设备功耗。 能量收集技术：探索从环境中获取能量的可能性。 同时，实现长距离通信需要克服信号的严重衰减。本章将讨论： 低频信号的应用：低频信号衰减较慢，适合远距离传输。 增益技术：包括高增益换能器、定向发射与接收。 多跳通信与协作通信：通过中继节点延长通信距离。 第四章：水声通信的应用领域 水声通信作为一种独特而重要的通信手段，在众多领域展现出巨大的应用潜力。本章将重点介绍几个代表性的应用场景。 4.1 海洋科学研究：深海的眼睛与耳朵 水声通信是海洋科学研究不可或缺的工具。例如： 海洋观测系统：连接海底传感器网络，实时监测海水温度、盐度、流速、化学成分等参数。 海底地形测绘：通过声纳设备进行高精度地形绘制。 海洋生物监测：跟踪海洋生物的活动轨迹，研究其行为模式。 海底资源勘探：辅助油气、矿产资源的勘探工作。 4.2 海洋军事与安全：守护蓝色国土 在军事领域，水声通信被广泛应用于： 水下侦察与监视：部署水下传感器网络，进行情报收集。 潜艇通信：实现潜艇与其他平台之间的低速率信息交换。 水下武器控制：精确控制鱼雷、水雷等水下武器的发射与引爆。 反潜作战：利用声纳系统探测和跟踪敌方潜艇。 4.3 海洋工程与资源开发：蓝色经济的驱动力 随着对海洋资源的深入开发，水声通信在海洋工程中扮演着越来越重要的角色： 水下机器人 (AUV/ROV) 控制：实现对水下自主航行器和遥控无人潜水器的远程控制与数据传输。 海底管道与电缆监测：实时监控海底基础设施的状态，及时发现和处理故障。 海上石油与天然气平台通信：连接海上平台与陆地控制中心，进行远程监控与调度。 海底养殖与渔业管理：实现对养殖区域环境的监测和对渔船的导航与通信。 4.4 水下导航与定位：指引海底的航向 水声通信在水下导航与定位系统中也发挥着关键作用： 水下声学定位系统：通过部署声学信标，实现水下设备的精确定位。 水下航行器导航：为AUV/ROV提供实时的位置信息，保证其按照预设航线航行。 人员水下定位：为潜水员提供安全保障。 第五章：未来发展趋势与展望 水声通信技术正处于快速发展之中，未来将朝着更高带宽、更长距离、更低功耗、更智能化的方向发展。本章将对未来的发展趋势进行展望。 更高的数据传输速率：随着OFDM、MIMO (多输入多输出) 等先进技术的不断优化，水声通信有望实现更高的吞吐量，满足日益增长的数据传输需求。 更强的鲁棒性与自适应性：未来的水声通信系统将更加智能，能够实时感知和适应复杂多变的水下环境，具备更强的抗干扰和自愈能力。 物联网 (IoT) 与水声网络：构建大规模的水声传感器网络，实现水下设备的互联互通，形成“水下物联网”。 人工智能 (AI) 在水声通信中的应用：利用AI技术优化信号处理算法，提高信道估计和均衡的精度，甚至实现通信系统的自主优化。 与可见光通信 (VLC) 的融合：探索水声通信与可见光通信的互补应用，在不同场景下发挥各自优势。 深海极端环境下的通信：开发能够适应超高压、超低温度等极端海洋环境的水声通信技术。 总而言之，水声通信作为连接陆地与深海、现实与未来的关键技术，正以前所未有的速度发展。本书致力于为读者勾勒出这一迷人领域的全景图，希望能激发更多对海洋探索和技术创新的兴趣，共同开启更加广阔的蓝色未来。

评分☆☆☆☆☆

这套“信息与通信技术/经典译丛”系列的书籍，我简直爱不释手。一直以来，我都在寻找能够系统性梳理某一通信领域核心概念的书籍，而这套丛书恰好满足了我的需求。每一本都像是一位经验丰富的导师，用清晰的逻辑和严谨的论证，带领读者一步步深入知识的殿堂。我特别欣赏它们在翻译上的用心，原著的精髓被保留得相当完整，术语的翻译也非常专业，即使是面对一些晦涩的概念，也能通过译者精妙的语言组织，找到理解的切入点。阅读这些书籍的过程，与其说是学习，不如说是一种智力上的享受，仿佛在跟那些通信领域的先驱者进行思想上的对话。我已经迫不及待地想把这套丛书的每一本都细细品读，我相信它们不仅能拓宽我的知识面，更能激发我对通信技术未来发展的思考。这不仅仅是一套书，更是一扇通往无限可能的知识之门。

评分☆☆☆☆☆

我近期收到的这套“信息与通信技术/经典译丛”书籍，可以说是我近期购书清单中最让我满意的一部分了。我一直对通信领域的一些前沿技术和经典理论非常感兴趣，并一直在寻找能够深入解读这些内容的权威书籍。这套丛书的出现，恰好填补了我的这一空白。我尤其赞赏其中对某些技术概念的梳理方式，它们能够从不同的角度去阐释，并且经常会引用一些重要的学术论文和研究成果，这使得内容既有理论的深度，又不失研究的严谨性。阅读这些书籍，不仅仅是在学习知识，更像是在参与一场学术的盛宴，能够感受到作者在各自领域内的深厚积累和独到见解。对于希望在通信技术领域有所建树，或者仅仅是想对这个领域有更深刻理解的读者来说，这套丛书绝对是不可多得的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

最近入手了这套“信息与通信技术/经典译丛”中的几本，不得不说，它们是我近期阅读体验中最为亮眼的部分。我一直对通信技术的发展轨迹和底层原理非常感兴趣，而这套丛书的选材眼光独到，涵盖了许多具有里程碑意义且在实际应用中不可或缺的技术。我尤其喜欢其中一些书籍对理论推导的细致呈现，从基础概念的引入，到复杂模型的构建，再到最后的性能分析，层层递进，逻辑严密，让人读来心悦诚服。即使有些章节涉及大量的数学公式，但作者的讲解方式非常接地气，能够帮助读者理解公式背后的物理意义和工程含义，而不是单纯的符号堆砌。对于我这样一个在通信领域摸爬滚打多年的工程师来说，这种深度和广度兼备的书籍，无疑是难得的学习资料，能够帮助我巩固基础，拓展视野，甚至为解决实际工程问题提供新的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

这套“信息与通信技术/经典译丛”系列的书籍，对于我这个对通信技术充满好奇心的普通爱好者来说，简直是一座宝藏。我常常在思考，我们现在使用的各种通信设备和服务，背后究竟隐藏着怎样的技术魔法。而这套丛书，就像是揭开这些魔法面纱的钥匙。我喜欢它们从最基础的原理讲起，循序渐进，即使是像我这样没有深厚专业背景的人，也能逐步跟上思路。书中穿插的例子和图示也非常形象生动，让我能够更好地将抽象的概念与实际应用联系起来。虽然有些技术名词对我来说是全新的，但译者和作者的讲解方式，让我感觉自己像是在一个知识的游乐场里探索，而不是在一间枯燥的教室里学习。我享受这种在不知不觉中汲取知识的过程，感觉自己的知识体系正在被一点点构建和完善。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我对这套“信息与通信技术/经典译丛”抱有相当高的期待，而它们也确实没有让我失望。我关注通信技术领域已经有很长一段时间了，尤其是那些能够影响行业格局的关键技术，这套丛书恰好能够满足我对这类深度内容的渴求。其中有些书籍的结构设计非常巧妙，开篇就点明主题，随后逐步深入，将一个庞大复杂的通信技术体系分解成一个个易于理解的部分。我特别欣赏其中对于一些经典算法和协议的详细剖析，不仅仅是给出公式和流程，更重要的是阐述了设计这些技术时的考量因素、权衡取舍以及它们所处的时代背景。这使得我能够更深刻地理解这些技术是如何演进至今的，以及它们为何如此重要。对于那些希望深入了解通信技术背后原理的读者来说，这套书无疑是绝佳的选择。