OFDM水聲通信 電子與通信 書籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121337048

商品编码：29589405231

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	OFDM水聲通信 電子與通信 書籍
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

《水下聲學：原理、應用與前沿技術》 引言 水下世界，一個神秘而廣袤的領域，孕育著豐富的生命、獨特的地理特徵，也承載著人類探索未知、開發資源、維護安全的深切渴望。然而，與陸地和空中截然不同的傳播介質——海水，對信息傳輸構成瞭嚴峻的挑戰。電磁波在海水中衰減迅速，無法實現遠距離通信；光學通信雖有一定穿透力，但受濁度影響極大，且難以繞過障礙物。在此背景下，聲波以其在水中傳播損耗低、覆蓋範圍廣、易於産生和接收的特性，成為瞭水下通信和探測的“通用語言”。 本書《水下聲學：原理、應用與前沿技術》旨在係統深入地探討水下聲學的理論基礎、核心技術、典型應用以及未來發展方嚮。我們希望通過梳理這一學科的脈絡，為讀者提供一個全麵而深刻的認知框架，無論您是資深的研究學者、辛勤的工程師，還是對水下世界充滿好奇的學生，都能從中獲益。 第一章：水聲傳播環境的獨特性 本章將著重剖析影響水下聲波傳播的幾個關鍵因素。我們將首先介紹海水的物理性質，如密度、溫度、鹽度和壓力，並詳細闡述它們如何共同作用，形成復雜的水聲信道。 聲速剖麵與摺射現象： 海水中的聲速並非恒定，它隨深度、溫度和鹽度的變化而變化，形成獨特的聲速剖麵。我們將深入研究聲速剖麵如何導緻聲波的摺射，産生淺層聲道、深層聲道等傳播現象，以及它們對通信覆蓋範圍和信號質量的影響。我們將通過經典的Snell定律和射綫追蹤法，來形象地揭示這些現象的物理機製。 衰減機製： 與空氣中聲波的傳播類似，水聲傳播同樣存在衰減。我們將詳細分析兩種主要的衰減機製：吸收衰減和散射衰減。吸收衰減主要源於海水本身的黏滯性和化學反應，其程度與頻率高度相關。散射衰減則由海水中的微小顆粒、氣泡以及海床和海麵等界麵引起。理解衰減特性對於設計高效的水聲通信係統至關重要。 多途傳播與信道時變性： 海水中的復雜環境，如海床、海麵、障礙物以及海洋生物，會導緻聲波經曆多次反射和衍射，形成多途傳播。這將導緻接收端信號的乾涉，産生衰落，並顯著降低通信的可靠性。此外，海洋環境本身是動態的，海流、波浪、氣泡和生物活動都會引起信道特性的時變性，使得水聲信道成為一個高度動態且難以建模的復雜係統。 第二章：水聲通信的基本原理與關鍵技術 本章將聚焦於水聲通信的核心技術，探討如何在嚴苛的水下環境中實現可靠的信息傳輸。 調製與解調技術： 介紹適用於水聲信道的經典調製方式，如幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。我們將深入分析這些調製方式在水聲環境下的優缺點，以及如何根據信道特性進行選擇。同時，我們將討論更先進的調製技術，如正交頻分復用（OFDM）在應對多途效應方麵的潛力，以及其在水聲通信中的應用前景（但本章不深入闡述OFDM的細節，僅提及作為一種潛在的先進技術）。 信道編碼與糾錯： 鑒於水聲信道的低信噪比和易受乾擾的特性，信道編碼是提高通信魯棒性的關鍵。本章將介紹常用的信道編碼技術，如海明碼、捲積碼、裏德-所羅門碼（RS碼）等，並分析它們在水聲通信中的性能錶現。同時，我們將探討先進的LDPC碼和Turbo碼等在提高糾錯能力方麵的優勢。 均衡技術： 多途傳播導緻接收信號失真，形成碼間串擾（ISI）。本章將詳細介紹各種均衡技術，包括綫性均衡、非綫性均衡以及自適應均衡方法。我們將通過數學模型和仿真分析，展示這些均衡技術如何有效地消除ISI，恢復原始信號。 同步技術： 在水聲通信中，精確的載波同步和符號同步是成功解調的關鍵。本章將深入研究各種同步算法，包括載波同步（如PLL、DPLL）和符號定時恢復（如早-晚法、最大似然法），並分析它們在水聲信道下的性能。 信號檢測與估計： 探討在低信噪比環境下進行信號檢測和估計的挑戰，介紹最大似然檢測（MLD）和最大後驗概率檢測（MAPD）等經典檢測準則。同時，將介紹卡爾曼濾波等估計算法在目標跟蹤和信道參數估計中的應用。 第三章：水聲通信係統的設計與實現 本章將從係統層麵齣發，探討實際水聲通信係統的設計考量與關鍵組成部分。 換能器技術： 換能器是水聲通信係統的“耳朵”和“嘴巴”，其性能直接影響通信的效率和距離。本章將介紹不同類型的換能器，如壓電換能器、磁緻伸縮換能器等，分析它們的優缺點，以及在選擇時需要考慮的因素，如工作頻率、指嚮性、效率和耐壓性。 收發機設計： 詳細闡述水聲通信收發機的關鍵模塊，包括射頻前端（在水聲領域為聲頻前端）、中頻處理、基帶處理以及功率放大器等。我們將討論如何在有限的帶寬、功耗和成本約束下，設計高性能的水聲收發機。 網絡拓撲與協議設計： 探討水下通信網絡的不同拓撲結構，如星型、鏈型和混閤型，以及各自的優缺點。重點將放在水下聲學網絡的協議設計，包括介質訪問控製（MAC）協議（如ALOHA、TDMA、CDMA）、路由協議（如水下聲學路由協議）以及傳輸控製協議（如UDP在水聲通信中的適應性）等，旨在提高網絡的可擴展性、可靠性和效率。 功耗管理與節能技術： 水下通信設備通常依賴電池供電，因此功耗管理至關重要。本章將介紹各種節能技術，如休眠/喚醒機製、自適應傳輸功率和低功耗數據采集等，以延長設備的續航時間。 定位與導航： 水下環境缺乏GPS等全球定位係統，因此水下定位與導航成為重要的研究領域。本章將介紹基於聲學定位的技術，如超短基綫（USBL）、長基綫（LBL）和聲學多普勒測速儀（ADCP）等，以及它們在水下通信網絡中的協同作用。 第四章：水聲通信的典型應用領域 本章將展示水聲通信在各個領域的廣泛應用，描繪其在現代科技發展中的重要地位。 海洋科學研究： 介紹水聲通信在海洋觀測、環境監測、海底勘探和生物行為研究中的應用。例如，通過布設水聲節點，可以實時監測海底的地質活動、水質參數以及海洋生物的分布和遷徙。 軍事應用： 探討水聲通信在軍事偵察、水下目標探測、潛艇通信、反潛作戰以及水下兵器協同等方麵的關鍵作用。強調其在維護國傢海洋安全中的不可替代性。 水下資源開發： 闡述水聲通信在海上石油、天然氣鑽探以及海底礦産資源勘探和開采過程中的支持作用，例如對海底設備的遠程監控和控製。 水下機器人與AUV/ROV通信： 介紹水聲通信如何實現對自主水下航行器（AUV）和遙控水下機器人（ROV）的指令傳輸、數據迴傳和協同作業，使得人類能夠深入更復雜的海洋環境進行探索。 搜救與應急響應： 討論水聲通信在水下搜救任務中的應用，例如定位失事船隻或飛行器，以及與水下潛水員的通信，為應急響應提供有力支持。 第五章：水聲通信的前沿技術與未來展望 本章將目光投嚮未來，探討水聲通信領域正在興起的新技術和未來的發展趨勢。 認知水聲通信： 介紹認知無綫電的理念在水聲通信中的應用，包括信道感知、動態頻譜共享和自適應調製解調，以應對復雜多變的水聲環境。 機器學習與人工智能在水聲通信中的應用： 探討如何利用機器學習和人工智能技術，如深度學習，來優化信道建模、信號檢測、均衡和路由決策，從而提高水聲通信係統的性能和智能化水平。 集成通信與傳感網絡： 展望未來，將水聲通信與水下傳感網絡相結閤，實現更豐富的信息獲取和交互能力，例如協同進行環境感知和目標識彆。 高速水聲通信技術： 探討研究中的高速水聲通信技術，如高階調製、寬帶信號處理以及新型換能器技術，以滿足日益增長的數據傳輸需求。 水聲網絡安全： 隨著水下網絡應用的普及，網絡安全問題日益凸顯。本章將討論水聲網絡麵臨的安全威脅，以及相應的安全防護策略。 開放水域通信的挑戰與機遇： 探討在廣闊開放水域進行遠距離、大範圍通信所麵臨的獨特挑戰，以及相關的解決方案和發展方嚮。 結語 水聲通信作為連接陸地與深海的橋梁，其重要性不言而喻。本書力求為讀者勾勒齣一幅清晰的水聲通信全景圖，從基礎原理到前沿技術，從理論探索到實際應用。我們希望通過本書的閱讀，能夠激發您對水下世界的更多興趣，並為該領域的研究與發展貢獻一份力量。海洋的奧秘無窮無盡，水聲通信技術的發展也將不斷拓展我們探索和利用這片藍色疆域的能力。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在水下設備領域工作的工程師，我對通信技術在惡劣環境下的可靠性和效率有著特彆的關注。OFDM技術以其強大的抗乾擾和高速傳輸能力，一直是我關注的焦點。這本書的齣現，恰好填補瞭我在這方麵的知識空白。水聲通信的特殊性，比如極低的帶寬、巨大的傳播延遲以及多普勒效應帶來的頻率偏移，都對OFDM技術的應用提齣瞭嚴峻的考驗。我希望這本書能夠詳細闡述OFDM如何在這種極具挑戰性的環境下保持其優勢，例如如何在有限的帶寬內高效地分配子載波，如何設計魯棒的信道估計和均衡算法來應對時變信道，以及如何通過功率控製和調製方案的自適應調整來最大化數據吞吐量。這本書的內容，無疑將幫助我更好地理解和設計下一代水聲通信係統，提升水下作業的效率和安全性。

评分☆☆☆☆☆

從一名電子信息工程專業的學生角度來看，這本書的內容實在太具現實意義瞭。OFDM技術在陸地上的成功應用早已毋庸置疑，而將其巧妙地移植到水聲通信領域，這本身就是一個極具挑戰和創新性的研究方嚮。我注意到書中對OFDM在水下信道建模、均衡算法以及自適應調製編碼等方麵的討論，這正是我在課堂上和實踐中常常遇到的難題。通過閱讀這本書，我希望能更深入地理解OFDM的子載波劃分、導頻插入、IFFT/FFT等關鍵環節在水聲環境下的具體實現細節和優化策略。更重要的是，我非常期待書中能夠提供一些實際的仿真案例和性能分析，讓我能夠將理論知識與實際應用聯係起來，更好地掌握OFDM水聲通信的工程實現。這本書不僅可以作為我學習OFDM水聲通信的入門教材，也可以作為我未來畢業設計或相關項目研究的有力參考。

评分☆☆☆☆☆

我一直對水下世界充滿著神秘感，而通信作為連接這個未知世界的關鍵技術，更是吸引著我深入探索。這本書的內容，雖然我還沒有完全掌握，但僅僅是目錄和章節標題就足以讓我激動不已。OFDM，這個在陸地無綫通信領域早已耳熟能詳的強大技術，竟然能在水下實現如此精妙的應用，這本身就充滿瞭想象空間。作者在介紹OFDM的基本原理時，似乎並沒有用過於晦澀的語言，我能感受到其中蘊含的邏輯和智慧。對於那些像我一樣，對水聲環境的復雜性（比如聲音在水中的傳播速度、衰減特性等）以及OFDM如何應對這些挑戰感到睏惑的讀者來說，這本書提供瞭一個寶貴的視角。我期待書中能夠詳細闡述OFDM在剋服水聲信道非綫性和時變性方麵的具體措施，以及如何通過多載波的並行傳輸來對抗嚴重的頻率選擇性衰落。這本書的齣現，讓我對未來水下探測、水下機器人通信甚至水下物聯網的構想充滿瞭信心。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭水聲通信領域的一扇新大門，特彆是對於我這種對OFDM技術在水下環境的應用充滿好奇的讀者來說。之前對OFDM的理解主要集中在無綫電通信領域，而這本書則巧妙地將這一高效的調製解調技術與水聲通信的特殊性相結閤，讓我看到瞭前所未有的可能性。書中對OFDM在水聲環境下的挑戰，例如多徑效應、多普勒效應、信道衰落等，進行瞭深入的剖析，並提齣瞭相應的解決方案。我尤其欣賞作者在描述這些復雜概念時，采用瞭循序漸進的方式，從基礎原理講起，逐步深入到算法和實現細節，使得即使是初學者也能逐步理解。書中穿插的大量圖錶和仿真結果，更是直觀地展示瞭OFDM技術在提升水聲通信速率和可靠性方麵的優勢。讀完後，我感覺自己對水聲通信的理解上升瞭一個維度，不再局限於單一的傳播介質，而是能夠從更廣闊的技術視角去審視和思考。這本書無疑是我近期閱讀中最具啓發性的一本，強烈推薦給所有對水聲通信和OFDM技術感興趣的研究者和工程師。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對水聲通信的瞭解僅限於基礎的聲波傳播原理，而OFDM這個詞對我來說更是相對陌生的概念。但是，這本書的標題和副標題（電子與通信書籍）立刻引起瞭我的興趣。我被OFDM技術在水下通信這一特殊應用場景下的潛力所吸引。我期望這本書能夠用通俗易懂的方式，從零開始介紹OFDM的基本工作原理，以及它為何能夠適應水聲這種復雜多變的傳播環境。我希望能夠瞭解到，OFDM是如何將一個寬帶信道分割成多個窄帶子信道，從而有效地對抗頻率選擇性衰落；以及在水下，這種技術又會遇到哪些獨特的問題，又有哪些創新的解決方案。這本書的齣現，讓我看到瞭一個全新的技術領域，也讓我對未來的水下探索和應用有瞭更豐富的想象。