通信受限系统性能极限与设计 9787030484178 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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詹习生，涂建，吴杰，张先鹤 著

图书标签:

• 通信系统
• 无线通信
• 性能优化
• 资源分配
• 约束优化
• 信息论
• 网络性能
• 通信理论
• 优化算法
• 无线资源管理

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030484178

商品编码：29879412954

包装：平装

出版时间：2017-05-01

图书基本信息
图书名称	通信受限系统性能极限与设计	作者	詹习生,涂建,吴杰,张先鹤
定价	68.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030484178	出版日期	2017-05-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本		商品重量	0.4Kg

内容简介

本书主要从控制和通信角度研究通信受限系统的性能极限与设计问题。重点介绍了基于通信网络参数（网络时延、数据丢包、网络容量、网络带宽、编码-解码和量化等）约束研究通信受限系统性能极限与有关定性质。借助通信理论、频域分析方法、部分分解、互质分解和谱分解技术等，定量的揭示了通信受限系统性能极限与通信网络参数和控制对象的固有特性间的内在联系；这些为网络化控制系统设计（特别是网络参数和控制器设计）提供理论指导。

作者简介

目录

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导语_点评_推荐词

文摘

序言

《通信受限系统性能极限与设计》 引言 在日益互联的世界中，通信系统扮演着至关重要的角色，它们是信息流动、技术革新以及社会发展的基础。然而，随着通信需求的爆炸式增长，我们面临着前所未有的挑战：如何以有限的资源实现最大化的性能？无论是成本、功耗、带宽，还是硬件的处理能力，都存在着天然的限制。正是在这样的背景下，深入理解和突破这些“受限”的界限，成为通信系统设计领域最核心、最迫切的研究课题。《通信受限系统性能极限与设计》一书，正是致力于探索这一深度议题，为读者提供一个全面、系统的理论框架和实践指导。 本书并非仅仅停留在对现有通信技术的描述，而是着眼于通信系统的本质，从最基础的物理原理出发，层层递进，剖析各种限制因素对系统性能带来的根本性影响。它旨在揭示通信系统所能达到的理论极限，并在此基础上，提出富有创造性和前瞻性的设计策略，帮助工程师和研究人员在实际的系统设计中，找到最优化的解决方案，最大限度地发挥现有资源的潜力。 第一部分：通信系统的基本原理与性能瓶颈 本书的开篇，我们将系统地回顾通信系统的基本组成部分和工作原理。这包括信息源、信道、编码、调制、解调、解码等核心环节。在深入探讨各个环节的功能和作用的同时，我们将引入一系列关键的性能指标，例如信噪比（SNR）、误码率（BER）、吞吐量（Throughput）、延迟（Latency）、频谱效率（Spectral Efficiency）以及能量效率（Energy Efficiency）等。对这些指标的深刻理解，是量化和评估通信系统性能的基石。 随后，我们将聚焦于导致系统性能受限的根本原因。这部分内容将剖析从宏观到微观的各类瓶颈： 物理层限制： 这里我们将深入探讨香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem）所定义的信道容量极限。我们将解析噪声、衰减、干扰等物理因素如何直接限制了信息的传输速率和可靠性。例如，在无线通信中，信号在传播过程中会受到多径效应、阴影衰落、快速衰落等影响，这些都会在接收端引入误差，从而降低数据传输的准确性。功率限制也是一个显而易见的瓶颈，尤其是在移动通信和物联网设备中，电池寿命和发射功率受到严格的制约。 硬件限制： 尽管半导体技术日新月异，但处理器速度、内存容量、射频器件的带宽和线性度等，仍然是限制通信系统性能的关键因素。例如，高阶调制和复杂的信道编码技术虽然能提升频谱效率，但其计算复杂度往往远超现有硬件的处理能力，导致延迟增加或功耗过高。射频前端器件的非线性会产生杂散信号，干扰其他信道，限制了系统的集成度和可扩展性。 协议与算法限制： 通信协议的设计，如MAC层（介质访问控制层）的调度算法、网络层路由选择算法、传输层的拥塞控制算法等，直接影响着资源的分配效率和系统的整体吞吐量。复杂的协议栈会增加处理开销和延迟。在资源受限的环境下，如何设计出既高效又能满足特定应用需求的协议，是一个巨大的挑战。例如，在低功耗广域网（LPWAN）中，需要设计低开销、低功耗的MAC协议来支持海量设备的连接。 能耗限制： 随着移动设备和物联网设备的普及，能耗成为制约通信系统性能和续航能力的关键因素。无线传输、信号处理、数据存储等都需要消耗能量。如何在保证性能的同时，最大程度地降低能耗，是实现可持续通信的必然要求。 成本限制： 在许多实际应用中，通信系统的部署成本是决定其可行性的重要因素。例如，高带宽、低延迟的5G网络部署需要巨大的基础设施投入，而在一些成本敏感的场景下，就需要寻找在有限成本下实现最佳性能的折衷方案。 第二部分：通信系统性能极限的理论探索 在充分认识了各种限制因素后，本书将深入探讨通信系统所能达到的理论性能极限。这部分内容将引入信息论、随机过程理论、优化理论等前沿数学工具，以严谨的数学语言阐述： 信息论基础： 除了香农极限，我们将进一步探讨不同类型的信道（如高斯白噪声信道、衰落信道）的容量计算方法，以及信道编码理论的发展，包括纠错码（如LDPC码、Turbo码）和网络编码等，它们如何逼近理论容量。 随机过程与信道建模： 深入分析不同通信环境下信道的统计特性，例如瑞利衰落、莱斯衰落等，以及如何利用随机过程来精确地建模这些信道，从而为性能分析提供理论基础。 信息论安全： 在关注性能的同时，通信安全也日益重要。我们将探讨信息论安全的概念，即在不可信的信道上实现安全的通信，以及相关的安全容量概念。 量子通信的潜力： 简要介绍量子通信的基本原理，以及它在理论上超越经典通信极限的可能性，例如量子纠缠在通信中的应用。 第三部分：面向性能极限的设计策略与方法 理解了理论极限之后，本书的核心在于如何设计出能够逼近甚至在某些特定条件下突破这些极限的系统。这部分将是本书的实践导向部分，提供一系列创新的设计思想和技术方法： 高级编码与解码技术： 低密度奇偶校验码 (LDPC) 与 Turbo 码： 深入讲解其迭代解码原理，如何通过迭代次数和译码算法的优化，在有限的信噪比下实现接近香农极限的性能。 极性码 (Polar Codes)： 介绍其作为唯一被证明能达到香农容量的编码，以及其构造和译码算法。 代数编码与分组码的优化： 探讨如何根据具体的信道特性和应用需求，选择和设计最优的代数编码方案。 先进调制与信号处理： 高阶调制与低密度调制： 分析在不同信噪比下，如QAM、PSK等高阶调制与低密度调制的权衡，以及如何根据实际信道条件动态调整调制阶数。 高效的信道估计与均衡： 介绍各种信道估计和均衡算法，包括最小均方误差 (MMSE)、最大似然 (ML) 等，以及它们如何补偿信道失真，提高数据恢复的准确性。 认知无线电与软件定义无线电 (SDR)： 探讨如何通过智能的频谱感知和动态频谱共享，在不干扰现有用户的情况下，利用未被使用的频谱资源，提高频谱利用效率。SDR技术允许通过软件灵活地配置和更新通信协议，以适应不断变化的信道环境和通信需求。 多天线技术与空间复用： MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 系统： 深入讲解空时编码、预编码、波束成形等技术，如何利用多根天线在发送端和接收端，通过空间维度来增加数据传输速率和链路可靠性。 协同通信 (Cooperative Communication)： 探讨如何通过中继节点或多个用户之间的协作，扩展通信范围，克服信号衰减，提高链路的鲁棒性。 网络层与链路层的优化： 智能调度算法： 设计适用于资源受限环境的调度算法，如考虑用户公平性、吞吐量最大化、延迟最小化等多种约束的算法。 拥塞控制与流量工程： 探讨如何在有限的带宽下，实现高效的流量管理和拥塞避免，确保网络的稳定运行。 低功耗通信协议： 专门针对物联网和移动设备，设计和优化超低功耗、低开销的通信协议栈，如CoAP、MQTT等。 能量效率设计： 能量收集通信： 探讨如何利用环境中的能量（如射频能量、太阳能）来为通信设备供电，延长设备续航时间。 低功耗硬件设计： 介绍在芯片设计层面如何降低功耗，例如采用低功耗CMOS技术、动态电压频率调整 (DVFS) 等。 通信策略的能量感知： 设计能够根据可用能量动态调整传输功率、数据速率和工作模式的通信策略。 系统级设计与仿真： 建模与仿真工具： 介绍各种先进的通信系统仿真平台（如MATLAB/Simulink, NS-3），以及如何利用它们来评估不同设计方案的性能，并进行参数优化。 性能评估与分析： 提供一套系统化的性能评估框架，用于在不同场景下（如城市、乡村、室内）评估通信系统的鲁棒性和效率。 结论 《通信受限系统性能极限与设计》一书，旨在成为通信系统工程师、研究人员以及对通信技术前沿感兴趣的读者的一本重要参考。它不仅提供了扎实的理论基础，更重要的是，它引导读者思考如何在现实的约束下，以创新的思维和精巧的设计，最大限度地挖掘通信系统的潜力。在通信技术飞速发展的今天，理解和掌握这些“受限”系统中的性能极限与设计之道，对于构建更强大、更可靠、更智能的未来通信网络，具有不可估量的价值。本书将激发读者对通信系统设计进行更深入的探索，并提供解决实际工程问题的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁有力，透露出一种深入研究的学术气息。我一直对通信领域中那些在极端条件下依然能够稳定高效工作的系统感到好奇，而“通信受限系统”正是这种挑战的代表。所谓“受限”，可能涉及到带宽、功率、计算能力、甚至是信道环境的多重限制，而“性能极限”则意味着我们需要去触碰和理解这些限制所能达到的边界。我非常渴望通过这本书，能够获得对这些问题的深刻理解。我猜想书中可能会涉及到一些信息论的深奥知识，例如如何理解和应用香农的信道容量定理，以及在实际的受限场景下，我们如何去逼近这个理论上的极限。同时，我也非常期待能够学习到一些具体的工程实践和设计方法，比如如何通过巧妙的编码、调制、或者多址接入技术来提高频谱利用率和数据传输速率，或者是在功耗受限的情况下，如何设计出更节能的通信方案。对于我这样的读者来说，这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启发，能够帮助我以更广阔的视野去看待通信系统设计中的挑战，并寻找突破性的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧质感相当不错，纸张的触感柔滑，印刷清晰，即便是细小的公式和图表也能看得清楚，这对于一本技术类的书籍来说至关重要。我最开始被这本书吸引，是因为我对通信领域的“瓶颈”问题一直很感兴趣。很多时候，我们设计通信系统，都会遇到这样那样的问题：带宽不够、功耗限制、计算资源不足等等，这些都是“受限”的体现。而这本书恰恰瞄准了“性能极限”这个痛点，我非常好奇作者是如何将这些看似不可逾越的难题进行量化和分析的。我个人在工作中也接触过一些低功耗、低速率的通信场景，深知在这些环境下优化性能的难度。所以，我希望这本书能够提供一些切实可行的方法论，不仅仅是理论上的探讨，更能指导实际的设计。比如，它是否会介绍一些创新的编码技术、调制方案，或者是在协议设计层面的优化策略？我甚至想象这本书可能会包含一些关于信息论、信号处理、甚至是优化理论的深入讲解，因为这些都可能是突破性能极限的关键。对于我这样一个希望在通信技术领域深耕的读者来说，这本《通信受限系统性能极限与设计》无疑是一本值得珍藏的参考书，它就像一把钥匙，可能为我打开通往更高性能通信系统的大门。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《通信受限系统性能极限与设计》的时候，我首先注意到的是其封面设计，简洁大气，给人一种专业而又不失深度的感觉。书名本身就充满了吸引力，尤其是“性能极限”这几个字，立刻勾起了我对通信技术边界的好奇心。我之前在学习和工作中，经常会遇到通信系统在带宽、功耗、或者计算能力上受到限制的情况，如何在这些限制下设计出最优的通信方案，一直是困扰很多工程师的难题。我非常期待这本书能够提供一套完整的理论框架和实践指南，帮助我理解这些“受限”的根源，并且掌握突破这些极限的方法。我设想这本书可能会包含一些关于信息论的深入探讨，比如香农极限的意义，以及在实际受限场景下，我们离香农极限还有多远，又该如何去逼近它。同时，我也希望书中能有关于信道编码、多址接入、或者资源分配等方面的详细讲解，这些都是直接影响通信系统性能的关键技术。我特别关注的是，这本书是否会提供一些量化的分析方法，能够帮助我评估不同设计方案的优劣，并且在设计过程中做出更明智的决策。总而言之，我期望这本书能够成为我在通信领域学习和研究的宝贵财富，为我解决实际工程问题提供有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给人一种沉稳而专业的印象，它暗示着书中内容的深度和严谨性。我之所以被这本书吸引，是因为“通信受限系统”和“性能极限”这两个概念，直接触及到了通信工程中的核心挑战。在现实世界的通信应用中，我们经常会遇到各种各样的限制，比如带宽拥堵、功率约束、或者有限的计算资源。如何在这些限制下设计出性能最优的通信系统，一直是困扰着许多工程师和研究人员的难题。我非常期待通过这本书，能够深入理解这些“受限”的本质，并且学习到突破性能极限的理论和方法。我猜想书中可能会包含对信息论、信号处理、以及优化理论的深刻探讨，例如如何理解香农极限，以及在实际的受限场景下，如何通过创新的技术手段去逼近这个极限。我特别关注的是，这本书是否会提供一些具体的算法和设计策略，来帮助我解决实际工程问题，例如如何设计高效的信道编码、鲁棒的调制方案，或者是在资源分配方面进行智能决策。总而言之，我希望这本书能够为我提供一个全新的视角，帮助我更深入地理解通信系统的本质，并在实际的设计和研究中带来启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给人一种踏实、可靠的感觉，厚实的纸张和清晰的印刷，让我觉得这是一本值得仔细研读的学术著作。我被书名中的“通信受限系统”深深吸引，因为在实际的通信工程实践中，我们常常会遇到各种各样的“限制”，例如通信链路的带宽不足、传输功率有限、或者终端的计算能力受到制约。而“性能极限”更是直接点明了本书的核心关注点，即在这些限制下，系统能够达到的最优性能是什么，以及如何去设计和优化系统以逼近这个极限。我非常期待这本书能够提供一套系统性的理论框架，帮助我理解这些限制的本质，并掌握突破这些极限的有效方法。我设想书中可能会包含对信息论、信号处理、或者甚至是控制理论的深入分析，因为这些学科往往是解决通信系统性能问题的关键。同时，我也希望能够从书中学习到一些具体的工程实践经验，例如如何进行性能建模、仿真分析，以及如何在实际的设计中权衡各种制约因素，从而设计出高性能的通信系统。这本书无疑将是我在通信技术领域深入学习和研究的重要参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度就已经预示着内容的充实，封面上的书名也让我立刻产生了强烈的共鸣。我一直对那些在严苛条件下依然能够高效运行的系统感到着迷，而“通信受限系统”正是这种挑战的典型代表。想象一下，在太空探索、物联网设备、甚至是一些特种通信场景中，我们面临的资源限制是多么苛刻。在这种情况下，如何设计出能够最大限度发挥性能的系统，这是一个极其重要的课题。我期待这本书能够深入剖析这些“受限”的本质，例如，它是否会讨论在信号衰减严重、信道噪声干扰大、或者终端处理能力有限的情况下，如何通过巧妙的设计来克服这些困难？我希望它不仅仅是列举一些已知的方法，而是能够提供一种系统性的思考框架，帮助读者理解性能极限是如何形成的，以及有哪些基本原理可以用来突破它们。我特别好奇书中是否会介绍一些具体的案例研究，通过分析实际的设计案例，来生动地阐述理论知识，这对于我这样的读者来说，会非常有帮助，能够更好地将书本上的知识与实际应用联系起来。同时，我也希望这本书能激发我更多关于未来通信技术发展的思考，尤其是在5G、6G甚至更远期的通信网络中，如何应对日益增长的性能需求与无处不在的资源限制之间的矛盾。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封套和内页的排版都显得十分用心，字迹清晰，图表精美，一看就是经过精心编排的学术著作。我之所以对这本书产生浓厚兴趣，主要是因为它触及到了通信领域一个非常关键的方面——“受限系统”。在实际的通信应用中，我们常常会面临各种各样的限制，比如通信链路的带宽受限、功率受限、甚至是有时延和丢包的限制。而“性能极限”更是直接点明了研究的核心，即在这些限制下，系统能够达到的最好性能是什么样的，以及如何去逼近这个极限。我非常期待这本书能够提供一些深刻的洞见，帮助我理解这些限制是如何影响系统性能的，并且有哪些创新的方法可以用来优化设计。我设想书中可能会涉及一些关于最优化理论、信号处理、或者甚至是机器学习在通信系统中的应用，因为这些技术往往是突破性能瓶颈的关键。我尤其希望能够学习到一些关于如何进行性能建模和仿真分析的知识，以便更好地评估和验证我的设计方案。对于我这样一个热衷于探索通信技术前沿的读者来说，这本书无疑是一个宝贵的知识源泉，它将引导我深入理解通信系统的本质，并在实际的设计中带来启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种沉静而厚重的学术氛围，封面的配色和字体都显得非常专业，散发着一种严谨的气息，就像在实验室里精密仪器发出的微弱光芒。我刚拿到这本书的时候，就迫不及待地想翻开看看，毕竟“通信受限系统”这个概念本身就充满了挑战性和吸引力。“性能极限”更是直接触及到了技术的边界，让人好奇作者是如何探索和定义这些极限的。拿到书的那一刻，我就能感受到它在内容上的深度，它不是一本轻松的休闲读物，而是需要静下心来，投入大量精力去研读的学术专著。我之前在一些学术会议上听到过关于通信受限系统的一些前沿讨论，当时就觉得这个领域有着巨大的潜力和未被充分挖掘的知识宝藏，所以当我在书店看到这本书时，感觉像是找到了一个宝藏的入口。我非常期待能从这本书中学习到系统的理论知识，了解当前研究的最新进展，并且能够理解在实际工程中，如何突破这些“受限”的瓶颈，设计出更具鲁棒性和高效性的通信系统。这本书的名字本身就充满了技术挑战，相信内容也不会让我失望，它可能会涉及一些复杂的数学模型、算法分析，甚至可能是仿真实验的设计和解读。我希望它能给我带来全新的视角，让我对通信系统有一个更深刻、更全面的认识，尤其是那些在资源受限环境下如何最大化性能的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《通信受限系统性能极限与设计》的时候，我首先被它严谨的封面设计所吸引，配色沉稳，字体专业，一看就是一本硬核的技术书籍。我之所以对它充满期待，是因为“通信受限系统”和“性能极限”这两个概念，直接点出了通信领域最核心的挑战之一。在现实世界中，从微小的物联网设备到庞大的卫星通信网络，我们无时无刻不在与各种各样的限制打交道：带宽拥堵、功率不足、计算资源匮乏、信道噪声干扰等等。如何在这种“受限”的环境下，设计出能够最大化性能的通信系统，一直是困扰着工程师们的难题。我非常渴望通过这本书，能够系统地学习到突破这些性能极限的理论基础和工程实践。我猜想书中可能会包含对信息论极限的深入分析，比如香农定理在不同受限场景下的应用和局限性。同时，我也期待它能提供一些具体的算法和设计策略，例如如何设计高效的编码方案、鲁棒的调制技术，以及智能的资源分配算法，来最大化利用有限的资源。对于我这样希望在通信领域不断探索和创新的读者来说，这本书无疑是一盏指路明灯，能够帮助我更深入地理解通信系统的奥秘，并为我未来的研究和开发提供坚实的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的纸质和印刷质量给我留下了深刻的印象，触感舒适，文字清晰，尤其是一些公式和图表，细节处理得非常到位，这对于一本需要严谨阅读的技术类书籍来说，无疑是加分项。我被这本书的标题深深吸引，尤其是“通信受限系统”和“性能极限”这两个词，它们直击了当前通信技术发展中的一些痛点。在很多实际应用场景，比如低功耗物联网设备、远距离无线通信、或者是在恶劣环境下的特种通信，我们都面临着资源受限的严峻挑战。我希望这本书能够深入探讨这些受限因素是如何影响通信系统的性能，以及如何通过创新的设计来克服这些限制，达到理论上的性能极限。我非常期待书中能够提供一套系统的分析方法，帮助我理解在不同的受限条件下，我们能够实现的最佳性能有多高，以及有哪些具体的技术手段可以用来逼近这个极限。例如，我可能会在书中找到关于如何优化信道编码、调制方式、或者是在资源分配方面进行智能决策的讲解。我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面，更能为实际的设计提供可行的指导，帮助我构建出更高效、更可靠的通信系统。