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基本信息

书名:OFDM通信系统中的信号优化设计

：65.00元

售价：44.2元,便宜20.8元,折扣68

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：203000

页码：137

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

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

作者介绍

文摘

序言

OFDM通信系统中的信号优化设计 内容概述： 本书深入探讨了正交频分复用（OFDM）通信系统中信号优化设计的各个方面。OFDM作为一种高效的数字调制技术，在无线通信、数字广播、固定线路宽带接入等领域得到了广泛应用。然而，OFDM系统在实际应用中也面临着诸多挑战，如高峰均功率比（PAPR）、频率偏移（FO）、相位噪声、多径传播造成的符号间干扰（ISI）和符号间衰落（ICI）等。这些问题不仅会降低系统的频谱效率，还会影响误码率和整体性能。 本书旨在为读者提供一套系统性的信号优化设计方法，以应对OFDM系统中的各种挑战。我们将从OFDM信号的基本原理出发，逐步深入到信号设计的核心环节。内容涵盖了OFDM系统的关键性能指标分析、核心算法的设计与优化、以及在不同应用场景下的具体实现策略。通过理论分析、仿真验证和实际案例研究，本书力求帮助读者全面理解OFDM信号优化的内在机制，并掌握实际工程应用中的关键技术。 章节详述： 第一章 OFDM通信系统基础回顾 本章将简要回顾OFDM通信系统的基本原理，为后续章节的学习奠定基础。内容包括： OFDM原理概述： 详细介绍OFDM如何将高速数据流分割成多个低速子载波传输，从而克服频率选择性衰落。 OFDM调制与解调过程： 阐述IFFT/FFT在OFDM系统中的作用，以及其在时域和频域的转换关系。 OFDM系统的优势与劣势： 分析OFDM在频谱效率、抗多径能力等方面的优势，以及其易受频率选择性衰落、PAPR高等问题困扰的劣势。 OFDM系统架构： 介绍典型的OFDM系统框图，包括数据编码、调制、IFFT、加循环前缀（CP）、数模转换、射频前端、信道、射频前端、模数转换、FFT、信道均衡、解调、数据解码等关键模块。 第二章 OFDM系统关键性能指标与挑战分析 本章将聚焦OFDM系统在实际应用中遇到的关键性能指标和挑战，为后续的优化设计提供明确的目标和方向。内容包括： 高峰均功率比（PAPR）： 深入分析PAPR产生的原因（多个子载波信号叠加），以及其对功放效率、非线性失真和带外辐射的影响。我们将介绍PAPR的统计特性，并从理论上推导其概率分布。 频率偏移（FO）与相位噪声： 分析载波频率误差和振荡器相位噪声如何导致子载波间的干扰（ICI），进而影响系统的解调准确性。我们将量化FO和相位噪声对BER性能的影响。 多径传播效应： 详细阐述多径传播在OFDM系统中造成的符号间干扰（ISI）和符号间衰落（ICI），以及其对系统性能的严重影响。 信道估计与均衡： 分析精确信道估计在OFDM系统中的重要性，以及不准确的信道估计如何影响均衡效果。讨论不同类型的信道模型及其对OFDM信号的影响。 同步问题： 介绍 OFDM 系统中符号定时同步和载波频率同步的挑战，以及同步误差对系统性能的影响。 第三章 PAPR抑制技术研究 PAPR是OFDM系统中的一个核心问题，本章将系统介绍各种先进的PAPR抑制技术。 概率方法： 限幅滤波（Clipping and Filtering）： 详细介绍限幅滤波的基本原理，分析其在抑制PAPR的同时对信号星座图的影响，并研究最优滤波器的设计。 均值补偿（Mean Clipping）： 探讨均值补偿方法，分析其对信号统计特性的影响，并与限幅滤波进行比较。 动态范围压缩（Dynamic Range Compression）： 介绍基于动态范围压缩的PAPR抑制技术，分析其实现复杂度和性能。 编码方法： 部分传输序列（PTS）： 详细推导PTS的原理，分析其最优相位因子选择策略，并探讨其复杂度与性能的权衡。 迭代幅度/相位限制（Iterative Amplitude/Phase Limiting, IAPL）： 介绍IAPL算法，分析其迭代过程和收敛性，并研究其在PAPR抑制方面的优势。 选比特编码（Selected Mapping, SLM）： 阐述SLM的工作原理，分析其子集划分与组合策略，并评估其在PAPR降低方面的效果。 信号过采样与重构： 介绍通过增加过采样率来降低PAPR，以及如何利用重构技术恢复原始信号，分析其实现复杂度。 结合策略： 研究将多种PAPR抑制技术结合使用的可行性与优势，例如PTS与限幅滤波的结合。 第四章 频率偏移与相位噪声鲁棒性设计 本章将探讨如何提升OFDM系统对频率偏移和相位噪声的鲁棒性。 频率偏移的检测与补偿： 基于导频的频率偏移估计： 介绍在OFDM符号中插入导频序列，并利用导频进行频率偏移估计的方法，如基于最大似然（ML）估计和最小均方误差（MMSE）估计。 基于数据符号的频率偏移估计： 探讨在没有导频或者导频开销较大的情况下，如何利用数据符号进行频率偏移的估计与补偿。 反馈补偿机制： 设计和分析闭环反馈补偿系统，以动态地调整载波频率，减少累积误差。 相位噪声的影响与抑制： 相位噪声模型： 介绍常用的相位噪声模型，如维纳过程模型，并分析其对OFDM信号解调的影响。 基于导频的相位噪声估计与补偿： 研究利用导频序列对相位噪声进行估计，并提出相应的补偿算法。 基于数据符号的相位噪声补偿： 探讨在没有导频的情况下，如何利用数据符号进行相位噪声的估计和补偿，例如迭代补偿算法。 锁相环（PLL）技术在OFDM中的应用： 介绍PLL在抑制相位噪声方面的作用，以及如何在OFDM系统中实现高效的PLL设计。 第五章 多径效应下的优化设计 多径传播是无线OFDM系统面临的主要挑战，本章将深入研究应对策略。 信道均衡技术： 迫零（Zero-Forcing, ZF）均衡： 详细介绍ZF均衡的原理，分析其在消除ISI方面的优势和在噪声增强方面的劣势。 最小均方误差（MMSE）均衡： 讲解MMSE均衡的原理，分析其在噪声与ISI之间进行权衡的性能，并研究最优MMSE均衡器的设计。 线性与非线性均衡： 比较不同类型均衡器的性能，并探讨非线性均衡的可能性。 自适应均衡： 介绍自适应均衡算法，如LMS和RLS算法，及其在时变信道下的性能。 分集技术在OFDM中的应用： 时域分集： 探讨如何通过在时域引入冗余来提高OFDM系统的鲁棒性。 频域分集： 分析在不同频段发送冗余信息以对抗频率选择性衰落的策略。 空域分集（MIMO-OFDM）： 介绍多输入多输出（MIMO）技术与OFDM的结合，以及其在提高数据率和可靠性方面的巨大潜力。 循环前缀（CP）的优化设计： CP长度的选取： 分析CP长度对ISI抑制和频谱效率的影响，并研究最优CP长度的选取策略。 CP的扩展与压缩： 探讨在特定场景下，CP的扩展或压缩对系统性能的影响。 第六章 OFDM信号设计中的关键算法优化 本章将聚焦OFDM信号设计中涉及的关键算法，并提出优化方案。 FFT/IFFT算法的实现优化： 基于硬件的FFT/IFFT加速技术： 介绍在FPGA或ASIC平台上实现高效FFT/IFFT的方法，如流水线结构、蝶形运算优化等。 软件实现的FFT/IFFT优化： 针对不同处理器架构，研究软件实现的FFT/IFFT算法的优化策略。 信道估计与均衡算法的复杂度降低： 快速信道估计算法： 提出和分析适用于OFDM系统的快速信道估计算法，以降低计算复杂度。 低复杂度均衡算法： 研究在保持性能的前提下，降低信道均衡算法复杂度的方案。 同步算法的鲁棒性提升： 短导频与长导频同步策略： 分析不同导频结构对同步性能的影响，并提出优化方案。 基于训练序列的联合同步与信道估计： 探讨如何通过设计联合训练序列，同时实现精确的同步和信道估计。 低复杂度PAPR抑制算法的实现： 针对工程实现中的计算量限制，研究和提出低复杂度的PAPR抑制算法。 第七章 OFDM信号优化在不同应用场景下的实践 本章将结合实际应用场景，阐述OFDM信号优化设计的实践经验。 移动通信（4G/5G）： 分析在高速移动场景下，OFDM系统面临的挑战，如多普勒效应、信道快速变化等，并介绍相应的优化设计。 无线局域网（WLAN）： 探讨在室内复杂环境下的多径效应和干扰问题，以及OFDM信号优化设计如何提升WLAN性能。 数字电视广播（DAB/DVB）： 分析在广播场景下，OFDM信号如何应对远距离传输和强干扰，并研究相关的优化技术。 固定宽带接入（ADSL/VDSL）： 讨论在有线通信中，OFDM如何克服线缆的非线性效应和串扰，并提升接入速率。 物联网（IoT）中的OFDM应用： 探讨OFDM在低功耗、低速率物联网设备中的应用前景，以及信号优化设计的考量。 第八章 OFDM系统的未来发展趋势 本章将展望OFDM技术在未来的发展方向，并探讨新的优化设计思路。 下一代通信系统（6G）中的OFDM演进： 预测OFDM在6G中的潜在改进方向，如大规模MIMO、智能反射面（RIS）等。 人工智能（AI）在OFDM信号优化中的应用： 探讨AI技术，如深度学习，如何用于OFDM系统的信道预测、信道均衡、PAPR预测等。 新的调制与编码方案： 介绍可能取代或与OFDM结合使用的新型调制与编码技术，如OFDMA、FBMC、UFMC等，并分析其信号优化设计。 软件定义无线电（SDR）对OFDM信号设计的影响： 探讨SDR架构如何为OFDM信号优化设计提供更灵活的平台。 本书特色： 理论与实践并重： 本书不仅深入分析OFDM信号优化的理论基础，更结合实际工程应用，提供了大量可操作的设计方法和工程经验。 系统性强： 从OFDM基础原理出发，逐步深入到PAPR抑制、频率偏移与相位噪声鲁棒性、多径效应应对、算法优化等关键环节，构建了完整的知识体系。 覆盖广泛： 涵盖了OFDM系统设计中的核心技术和主要挑战，并结合多种典型应用场景进行了深入剖析。 前瞻性： 展望了OFDM技术未来的发展方向，并探讨了AI等新兴技术在OFDM优化设计中的应用潜力。 图文并茂： 辅以丰富的图表和仿真结果，帮助读者更直观地理解抽象的理论概念。 目标读者： 通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的本科生、研究生。 从事无线通信、通信系统设计、信号处理、嵌入式开发等领域的工程师和研发人员。 对OFDM通信技术感兴趣的科研人员和技术爱好者。 通过本书的学习，读者将能够系统掌握OFDM通信系统中的信号优化设计方法，深入理解各种优化技术的原理和应用，并能够将其应用于实际的工程设计和研发工作中，从而设计出性能更优、更可靠的OFDM通信系统。