高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用

高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:西蒙
出品人:
页数:174
译者:
出版时间:2006-8
价格:58.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302130031
丛书系列:JPL深空通信与导航丛书
图书标签:
  • 深空通信
  • ,毕设材料
  • 数字调制
  • 深空通信
  • 带宽效率
  • 通信工程
  • 信号处理
  • 无线通信
  • 信息论
  • 调制解调
  • 空间通信
  • 编码调制
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具体描述

在传输遥测、遥控数据的传统调制方法中,各空间机构通常采用多副载波用来分离不同类型数据并确保射频(RF)载波和被调制数据的频谱互相不重叠。但是,副载波调制存在很多缺点,如使得飞行器更加复杂,调制/解调过程中存在额外损耗。另外,从本书的观点来看,最重要的一点是副载波要占用大量带宽。用正弦载波代替传统的方波副载波虽然能够减少占用带宽,但并不是所有空间探测任务都能接受这种解决方案。

在数字通信发展的早期(20世纪60年代至70年代),由于数据传输率低,而且仅需要少量的数据通道(副载波),带宽占用并不构成任何问题。因此,当时并没有设法限制带宽占用。然而,随着任务日益复杂,射频频谱变得越来越拥挤,数据速率不断增长,因而所需的副载波频率(或者说占用带宽)也相应地增加,与此同时还更易受到不同飞行器的干扰。甚至有观点认为基于副载波的调制方法已不再可用。幸运的是,在这一时期已经研究出多种改进的高带宽效率调制方法。这些方法直接对载波进行调制,并配合改进的数据格式编排(如分包传送帧遥测),从而在不需要副载波的情况下,解决了多信道分离问题。将分包遥测格式和任意一种直接调制方法结合,并对后者加上频谱脉冲整形,就能以相对较小的带宽传送高数据速率信息。

本书的目的是定义、说明和展示上述各种高带宽效率调制数字通信系统的性能(功率和带宽)。除了考虑这些系统的理想性能之外,我们还论及诸如调制器和相位不平衡、载波不完全同步和发射机非线性等实际发射机和接收机特性条件下的通信系统性能。在这些实际条件下,如果发射机要以高功率效率运行,即功率放大器工作在饱和或接近饱和的条件下,就需要采用恒包络调制。这些实际约束还限制了可以考虑采用的调制方法的种类,反过来也就限制了所能实现的频谱占用量和功率效率。如果放宽恒包络的条件(这样发射机线性增加,但其功率放大器效率下降) ,那么对功率和带宽效率的限制将放宽到奈奎斯特型信号的极限,该信号理论上是严格带限的,并能达到最高功率效率。由于调制的包络(更准确地说是瞬时振幅)波动与可达到的功率和带宽效率之间固有的折中关系,我们在写作本书时选择能够清晰反映该问题的方式。具体来说,我们首先讨论严格的恒包络调制,然后逐步考虑包络波动越来越大的调制,最后讨论包络为严格带限(奈奎斯特型)的信号调制。顺着该思路,我们分析了一些在近些年获得相当多好评的准恒包络调制方法,这些方法可使上述功率和带宽之间的折中取得一个较好的平衡。

最后,应该指出的是,尽管本书竭力涵盖在本领域已发表的大部分文献,但集中介绍的还只是JPL所取得的研究成果。因此,我们向读者提供的这份文献并不是一份包括一切关于高带宽效率调制的论文集,旨在集锦众多NASA资助下的深空通信系统有关任务中的许多技术成就。我们希望本书除了具有知识性之外,还能为未来的工程师带来灵感,以继续完成这项由JPL创始的伟大事业 。

好的,这是一份关于另一本虚构图书的详细简介,旨在避开您提供的书名及其主题。 --- 图书名称:《量子纠缠网络:前沿理论与实践挑战》 作者: [虚构作者姓名] 出版社: [虚构出版社名称] 出版年份: 2024年 --- 内容简介 《量子纠缠网络:前沿理论与实践挑战》是一部深入剖析当前量子信息科学中最具突破性领域之一——量子纠缠网络的综合性专著。本书旨在为物理学家、计算机科学家、工程师以及对未来信息技术抱有浓厚兴趣的读者,提供一个从基础理论到前沿应用的全景式、多维度的视角。 本书的核心关注点在于如何构建、管理和利用量子纠缠这一物理学中最奇特的现象,以实现超越经典通信和计算极限的新一代信息网络。我们不仅探讨了纠缠的生成、分发和维持机制,更着重分析了在真实世界环境中部署和扩展此类网络所面临的重大工程与理论障碍。 第一部分:基础理论的奠基 本书开篇奠定了坚实的理论基础。在第一章“纠缠的本质与度量”中,我们回顾了贝尔不等式、量子隐形传态的基本原理,并详细阐述了描述纠缠态复杂度的各种指标,如纠缠熵、纠缠值等。我们着重讨论了纠缠作为一种物理资源与经典资源(如带宽、能量)的本质区别,并引入了量子信息论的视角。 第二章“量子链路层协议”则转向了网络层面的基础构建。本章深入探讨了量子中继器的理论模型,包括纠错编码在纠缠交换中的作用。我们对当前主流的纠缠交换协议(如基于级联交换和基于纠错的交换)进行了严谨的数学分析,评估了它们的效率和对噪声的鲁棒性。特别是,本书引入了对“量子听觉”(Quantum Readout)在协议执行中的影响的评估方法。 第二部分:网络架构与拓扑设计 进入中级阶段,本书聚焦于量子网络的设计哲学。第三章“纠缠网络的拓扑优化”是本书的亮点之一。我们探讨了不同拓扑结构(如全连接、网格、分层结构)对网络整体性能的影响。通过引入“有效纠缠连通性”这一概念,我们提出了一套基于图论的算法,用于在给定物理资源限制下,设计出最优的纠缠资源分配策略,以最大化网络的可达性与可靠性。 第四章“资源管理与调度”则将焦点对准了动态环境下的挑战。量子态的脆弱性要求网络必须具备高效的资源管理能力。本章详细介绍了“量子内存缓冲”的设计原则、纠缠预分配(Entanglement Pre-distribution)策略,以及在多用户竞争环境下,如何使用基于优先级的调度算法来平衡不同通信请求之间的需求。我们展示了如何利用机器学习技术来预测未来的纠缠需求,从而实现更主动的资源调度。 第三部分:实现技术与工程挑战 理论的实现依赖于可靠的硬件。第五章“硬件平台的兼容性与互操作性”对当前主要的量子硬件技术进行了横向比较,包括基于光子的系统、基于超导电路的系统以及基于固态自旋的系统。本书强调的重点是,构建一个统一的量子网络,必须解决这些异构平台之间的“量子桥接”问题。我们分析了光子接口的设计挑战,尤其是在频率转换和波长匹配方面的难点。 第六章“噪声、退相干与量子纠错”是处理现实世界约束的关键。本书详细梳理了环境噪声(如热噪声、磁场波动)对纠缠态寿命的实际影响,并详细介绍了LDPC(低密度奇偶校验码)和表面码(Surface Codes)在量子网络中的应用。我们不仅描述了纠错的理论框架,还通过模拟展示了在不同信噪比下,纠错方案对网络吞吐量的实际增益。 第四部分:新兴应用与未来展望 在收尾部分,本书探讨了量子纠缠网络所催生的革命性应用。第七章“量子安全通信与QKD的演进”超越了现有的单点密钥分发,讨论了如何利用网络化的纠缠资源实现“多方安全计算”和“基于纠缠的认证协议”。 第八章“分布式量子计算与云化”展望了网络的终极目标。我们探讨了如何通过纠缠网络将地理上分散的量子处理器连接起来,形成一个虚拟的、能力更强的分布式量子计算机。本书提出了对“量子工作流管理系统”的需求,该系统需负责将复杂的计算任务分解、分发至网络中的不同节点,并最终聚合结果。 《量子纠缠网络:前沿理论与实践挑战》不仅是一本教材,更是一份路线图,它清晰地描绘了通往下一代全球信息基础设施的复杂路径。通过严谨的理论推导、前瞻性的工程分析和对未来应用的深度探讨,本书旨在激励研究者们共同攻克这一时代最具挑战性的技术前沿。 --- 目标读者: 量子物理、量子信息科学的研究生与博士后 通信网络架构师与系统工程师 对量子计算与网络技术感兴趣的资深技术人员 本书特色: 跨学科整合: 首次将网络拓扑优化与量子物理的退相干理论深度结合。 实践导向: 提供了大量针对现有硬件限制的性能评估模型。 全面覆盖: 从基础度量到分布式计算的应用场景,内容涵盖面广而深。

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用户评价

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我是一名天文学爱好者,特别是对宇宙探索中那些看不见的“信号”感到着迷。当我们谈论深空通信时,脑海中首先浮现的是那些巨大的天线阵列,以及背后支撑着信息传递的复杂技术。这本书的名字——《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》,听起来就充满了科技感和未来感。我非常希望这本书能用相对易懂的语言,但又不失严谨地,向我这样的非专业读者解释,为什么“高带宽效率”对于深空通信如此重要。它究竟是如何帮助我们探测器在数百万甚至数十亿公里外,依然能够清晰地“听到”地球的声音,或者将宝贵的科学数据传回来?我尤其期待书中能够穿插一些生动的例子,比如,某个著名的深空探测任务(例如旅行者号、好奇号火星车)在通信过程中遇到的具体困难,以及是如何通过先进的调制技术来克服的。了解这些真实的案例,能让我更直观地感受到技术的力量。此外,我对于书中所提及的“应用”部分非常有兴趣,希望它能涵盖从行星际探测到更遥远的星际探索,不同距离和场景下的通信需求,以及相应的调制技术是如何被定制和优化的。这本书,对我而言,是了解宇宙背后通信奥秘的钥匙。

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这部著作的问世,为我探索通信领域前沿技术提供了一个极佳的平台。作为一名长期关注无线通信技术发展,特别是其在极端环境下的应用的研究者,本书的书名——《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》——无疑精准地契合了我的学术兴趣。我非常期待书中能够对各类数字调制技术进行系统性的梳理和深入的剖析,不仅仅是经典调制方式的原理讲解,更希望能够看到对如OFDM、SC-FDMA、以及更具创新性的波形设计(如FBMC、GFDM)在提升带宽效率方面的详细研究。尤其是在深空通信这一对效率和可靠性都有着极高要求的应用场景下,这些技术如何能够克服信道衰落、非线性失真、相干性损失等复杂问题,是我最为关注的重点。我期望书中能够提供严谨的数学建模和仿真分析,展示如何在有限的功率和带宽资源下,实现最大化的数据传输速率和最低的误码率。此外,书中对“应用”部分的阐述,也包含了我对未来深空通信系统设计的期望,例如,如何利用这些先进的调制技术来支撑更具挑战性的深空探测任务,以及它们在地面接收端如何进行高效的解调和解码。

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对于我这样一名对信息科学和宇宙探索都抱有浓厚兴趣的读者来说,这本书的书名《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》就像一个引人入胜的谜题。我非常想知道,“高带宽效率”究竟是如何实现的?它是否意味着在相同的“空间”里,能够传递更多的信息?而“深空通信”又是怎样一个充满挑战的领域?我期待这本书能以一种既严谨又不失趣味的方式,向我展示那些在遥远的太空,探测器与地球之间如何进行“对话”。或许书中会介绍一些我从未听过的名字,比如某种特殊的调制方式,它能够让微弱的信号变得更“有力”,或者让传输的数据更加“密集”。我特别好奇,在如此漫长的距离上,信号会遇到哪些“拦路虎”,比如信号会因为宇宙中的尘埃而变得模糊吗?或者因为距离太远而变得“虚弱”?而这些调制技术,又是如何帮助信号克服这些困难,最终准确地传达到地球上的接收站。这本书,在我看来,是一扇通往宇宙通信秘密的大门。

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我是一名对通信历史和未来发展都充满好奇的科技爱好者。每当读到关于人类探索太空的新闻,总会好奇背后那些支撑着信息传递的“幕后英雄”——通信技术。这本书的题目《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》,听起来就蕴含着科技的魅力。我希望这本书能够以一种相对通俗易懂的方式,介绍数字调制是如何工作的,以及为什么“高带宽效率”如此重要。它是否就像是在一个拥挤的管道里,想办法让更多的水流过?我特别想了解,在浩瀚无垠的宇宙中,信号是如何克服距离和环境的障碍,将重要的科学数据、甚至是我们发送的指令,准确无误地传递到遥远的探测器那里。书中或许会提到一些历史性的深空通信任务,以及它们在通信技术上的突破。我也很想知道,未来像火星基地、月球村这样的项目,需要什么样的通信技术来支持,而这些“高带宽效率”的数字调制,又将在其中扮演怎样的角色。这本书,对我而言,是一次了解宇宙通信方式的奇妙旅程。

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作为一名对通信理论和实践都颇感兴趣的大学生,我一直在寻找一本能够将抽象的调制理论与具体的工程应用有机结合的书籍。而《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》这个书名,恰好点燃了我探索的兴趣。我非常期待这本书能够深入浅出地讲解各种数字调制技术,例如QPSK、16QAM、64QAM,甚至更高级的调制方式,并详细阐述它们在带宽利用率上的差异。更吸引我的是,它将这些技术与“深空通信”这一极具挑战性的应用场景联系起来。我希望书中能够细致地分析,在深空通信的恶劣环境中,例如信号强度极弱、存在严重的衰落和多普勒效应时,如何选择和优化调制方式以确保数据的可靠传输。我对书中关于如何通过先进的编码技术(如LDPC码、Turbo码)与调制技术相结合,共同提升通信系统的整体性能的探讨抱有浓厚的兴趣。此外,我也想了解一下,在深空通信的功率受限的情况下,如何权衡调制阶数、符号速率和编码率,以达到最优的能量效率和带宽效率。这本书的出版,无疑为我们这些年轻的通信工程师提供了一份宝贵的学习资料。

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这部著作的问世,无疑为我们探索浩瀚宇宙的通信难题提供了一扇新的窗口。作为一名对深空探测充满热情的爱好者,我一直对如何在遥远的距离上,以最高效的方式传递宝贵的数据信息感到好奇。该书的名字本身就极具吸引力——“高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用”,光是这几个字,就足以勾起我深入了解的欲望。我期望这本书能够详细阐述各种先进的数字调制技术,比如OFDM、SC-FDMA、以及一些新兴的、能够最大化频谱利用率的调制方式,例如多载波调制和其变种。更重要的是,我希望作者能够深入剖析这些技术在面对深空通信特有的挑战时,如何展现其“高带宽效率”的优势。深空通信面临着信号衰减严重、噪声干扰大、时延长等一系列严峻的问题,因此,任何能够提升数据传输速率、降低误码率、同时又能有效抵御干扰的调制技术,都将是革命性的。我对书中关于如何优化调制参数以适应不同深空通信场景的讨论抱有极高的期待,例如,在行星际探测器与地球之间通信时,如何平衡数据速率与信号的鲁棒性;在星际际航行中,如何设计能够穿越更远距离、更复杂空间环境的调制方案。本书若能提供详实的技术分析、仿真数据,甚至是对未来深空通信系统设计的启发,那将是对我们这些普通爱好者极大的精神财富。它不仅仅是学术理论的堆砌,更是连接我们与宇宙奥秘的桥梁。

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这部著作的出现,对我这个一直致力于通信系统性能提升的研究者来说,无疑是一个重要的研究方向的指引。书名中“高带宽效率”和“深空通信”的组合,精确地概括了我当前的研究重点。我迫切希望书中能够深入探讨各种数字调制技术,不仅仅是经典的ASK、FSK、PSK,更期待能够看到对OFDM、CO-FDM、以及其他先进的多载波调制技术的详细分析,尤其是在其提升带宽利用率方面的理论基础和数学推导。我希望作者能够着重分析这些技术在深空通信环境下,如长距离传输、多普勒效应、以及载波相位模糊等问题下的鲁棒性表现。更重要的是,我对书中关于如何结合先进的信道编码技术(例如,LDPC、Polar码)来共同优化通信性能的讨论抱有极大的期待。深空通信往往需要在极其有限的功率和带宽条件下实现可靠的数据传输,因此,信道编码与调制技术的协同设计,是提升系统整体性能的关键。我希望本书能够提供严谨的数学模型和仿真结果,展示如何通过这些技术来最大化单位带宽和单位能量下的信息传输量,并为深空通信系统的设计提供切实可行的指导。

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作为一名科幻迷,我一直对太空探索充满幻想,而通信技术则是连接地球与遥远星际的关键。这本书的名字——《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》,在我看来,就像是为实现这些科幻般的设想提供了技术翅膀。我渴望了解,那些在遥远星系中工作的探测器,是如何将珍贵的科学发现,一点一滴地传回地球的。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式,解释“高带宽效率”究竟意味着什么,它如何让微弱的信号携带更多的信息。或许书中会介绍一些我从未听说过的调制技术,它们如何巧妙地利用有限的带宽,把数据传输得更快、更远。我特别好奇,在深空中,信号会经历怎样的“磨难”,比如宇宙射线的影响、信号的衰减,还有长达数小时甚至数天的延迟,而这些调制技术又是如何帮助信号“克服”这些困难,安然抵达目的地的。这本书,在我心中,不仅仅是一本技术书籍,它更像是一本关于如何“倾听”宇宙的书,关于如何让我们的信息穿越无垠的黑暗,抵达那些未知的角落。

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对于我这样一个在通信工程领域摸索多年的技术人员而言,深入理解“高带宽效率”的数字调制技术,尤其是在深空通信这一极具挑战性的应用场景下的实践,是职业生涯中一个重要的学习目标。我翻阅了许多关于数字通信的书籍,但鲜少有能将前沿调制技术与深空通信的实际需求如此紧密结合的著作。这本书的书名本身就精准地抓住了我的关注点。我非常期待书中能够详细介绍如何设计和实现能够最大限度利用有限频谱资源的调制方案,比如,如何通过先进的编码与调制联合设计,来进一步提升信息传输的密度。同时,我也对书中可能探讨的非线性失真、多普 বিপজ্জনক发射等问题在深空通信环境下的表现及其缓解策略感到好奇。毕竟,深空通信的设备往往需要在极端环境下工作,其非线性特性不容忽视。我期望作者能够提供深入的理论分析,并辅以实际案例,说明如何在有限的功率预算下,通过巧妙的调制设计来克服这些技术瓶颈。更重要的是,我希望书中能对一些新兴的、极具潜力的调制技术进行前瞻性的分析,例如基于机器学习的自适应调制方案,它们能否在深空通信中发挥独特的作用?这本书的出现,无疑为我们提供了一个系统学习和理解这一关键技术领域的绝佳机会。

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我是一名在通信行业工作多年的工程师,专注于信号处理和调制解调器的研发。近年来,随着人类探索宇宙的步伐越来越深入,我对深空通信领域的技术进展一直保持着高度关注。这本书的标题《高带宽效率数字调制及其在深空通信中的应用》直接击中了我最感兴趣的几个关键词。我非常期待书中能够提供对各种先进调制技术的深度分析,特别是那些能够大幅提升频谱利用率的调制方案,例如,如何在高斯白噪声环境下,通过更精细的星座图设计和更优化的信道编码,来达到更高的传输速率。我对书中关于如何处理深空通信中特有的信道模型,例如瑞利衰落、莱纳衰落,以及如何通过自适应调制和编码(AMC)来优化通信性能的部分尤为感兴趣。我期望作者能够分享一些在实际深空通信项目中可能遇到的技术挑战,以及针对这些挑战提出的创新解决方案。此外,书中对“应用”部分的阐述,我也非常期待,希望它能涵盖不同深空任务的通信需求,例如,对近地轨道卫星通信、月球探测、火星探测,乃至更遥远的深空探测任务,在调制技术选择上的具体考量和权衡。

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