Technology Trends in Wireless Communications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ruggieri, Marina

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9781580533522

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 技术趋势
• 5G
• 6G
• 物联网
• 移动通信
• 无线网络
• 通信工程
• 信号处理
• 网络安全

深入探索信息时代的基石：现代无线通信技术的演进与前沿 本书简介 在这个万物互联的时代，无线通信已不再是可选项，而是驱动社会、经济和日常生活运转的核心基础设施。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析支撑我们数字世界的无线技术是如何一步步发展至今，并展望其未来变革的方向。我们不会聚焦于当前已有的标准或某个特定的技术发展趋势（如您提到的“Technology Trends in Wireless Communications”），而是将视野放得更广，探讨无线通信领域中那些更基础、更具颠覆性、甚至尚未完全成熟的底层科学、工程挑战和跨学科融合的领域。 本书的结构设计旨在引导读者从宏观的物理层原理出发，逐步深入到系统级的复杂性管理，最终触及社会层面的影响。我们力求提供一种既有理论深度又兼具工程实用性的叙述方式，适合高年级本科生、研究生、研发工程师以及对信息传输奥秘抱有浓厚兴趣的专业人士。 --- 第一部分：超越摩尔定律的物理基础与频谱极限 无线通信的本质是电磁波的有效利用。本部分将回顾和深化对通信物理基础的理解，重点探讨在现有频谱资源日益紧张的背景下，我们如何突破香农-哈特利定理的理论边界，实现更高效的信道容量。 1.1 极端条件下的电磁波传播建模： 我们将深入探讨高频段（如毫米波、太赫兹波）传播特性的复杂性，包括材料交互、大气吸收、以及新兴的超材料在波束形成和信道增益中的潜在应用。讨论重点在于如何建立能够精确预测这些极端频段下复杂多径环境的传播模型，而非仅仅停留在传统的经验模型。 1.2 量子化与信息论的深层联系： 考察信息论在量子力学框架下的延伸。本章将讨论量子噪声对传统调制解调方案的影响，以及如何利用量子态的特性（如纠缠）来设计新的信息传输协议，即便这些技术尚未完全商业化，但它们代表了信息传输的终极物理限制的探索。 1.3 动态频谱共享的理论框架： 探讨认知无线电（Cognitive Radio, CR）背后的动态资源分配理论。重点不在于描述当前CR系统的实现细节，而是深入研究博弈论、优化理论在多用户、动态频谱接入决策中的应用。如何设计一个鲁棒的、能够自我学习和适应的频谱分配机制，以应对异构网络环境下的频谱冲突，将是本章的核心。 --- 第二部分：网络架构的范式转换与软件定义 现代无线网络正从固定的硬件基础设施向灵活的、基于软件控制的架构转变。本部分将关注推动这种转变背后的核心计算与控制范式。 2.1 网络功能虚拟化（NFV）与控制面/数据面解耦的深层挑战： 详细分析将物理网络功能（如物理层处理、核心网单元）转化为软件实例所带来的性能开销与挑战。我们将重点研究在实时、低延迟要求的无线环境中，如何有效地进行资源隔离、负载均衡和快速故障转移，确保虚拟化不会成为性能瓶颈。 2.2 基于意图的网络（Intent-Based Networking, IBN）在无线控制中的应用： 探讨如何将高级别的业务目标（意图）转化为底层网络设备的具体配置操作。这要求网络具备高度的自我感知、自我配置和自我修复能力。本章将分析从高层抽象到低层指令的映射算法和验证机制，这远超传统网络管理的范畴。 2.3 分布式账本技术（DLT）在安全与认证中的潜力： 考察区块链等DLT技术如何解决未来去中心化无线网络（如大规模物联网部署）中的信任建立和身份认证问题。我们关注的焦点是其在提高数据完整性和降低单点故障方面的理论优势，以及克服其在带宽和计算能力上的限制所需要的创新。 --- 第三部分：智能驱动的通信系统与边缘智能 人工智能已不再是外部辅助工具，而是深度嵌入到无线系统设计和运行的各个层面。本部分聚焦于如何利用先进的AI/ML技术来优化和重构通信系统的功能。 3.1 端到端系统优化：深度强化学习的应用： 探讨深度强化学习（DRL）如何用于解决传统优化方法难以处理的、高维度的联合优化问题，例如大规模MIMO系统的波束赋形、资源调度和功率控制的联合决策。重点分析如何构建有效的状态空间、动作空间和奖励函数，以实现全局最优而非局部次优的性能。 3.2 基于学习的物理层设计： 超越传统的信道编码和调制设计。本章将研究使用深度神经网络直接学习信道编码器和译码器的结构，尝试发现比现有理论方案更鲁棒、更适应特定信道环境的底层处理方式。讨论重点在于这些学习到的模型的可解释性和通用性问题。 3.3 边缘智能的计算卸载与隐私保护： 随着计算能力下沉至网络边缘，如何高效地决定哪些任务应在本地设备完成，哪些应卸载到近端服务器，成为关键。我们将分析动态迁移算法，并同时探讨在卸载过程中，如何利用联邦学习或其他差分隐私技术，在利用分布式数据进行模型训练的同时，保护用户和设备的数据隐私。 --- 第四部分：面向未来连接的跨学科前沿 无线通信的未来发展往往发生在学科交叉点。本部分将展望那些仍在实验室阶段，但可能在未来十年内重塑我们连接方式的颠覆性技术。 4.1 空间和非地面网络（NTN）的集成挑战： 探讨低轨卫星（LEO）、高空平台（HAPS）与地面蜂窝网络无缝集成的复杂性。这包括高动态场景下的多普勒频移补偿、多跳路由协议的重新设计，以及跨越不同传播环境（大气、真空）的功率控制和波束管理策略。 4.2 生物与通信的融合接口： 深入研究生物传感器、植入式设备与无线网络的接口技术。重点不在于现有的医疗物联网，而在于超低功耗、超小尺寸的通信模块设计，以及如何处理生物环境下的信号衰减和噪声特性。这涉及到生物电磁学和超灵敏接收机的研发。 4.3 可重构智能表面（RIS）的电磁控制论： RIS被视为被动地重塑传播环境的革命性工具。本章将聚焦于如何利用RIS上的大量反射单元实现对电磁波的精确相位控制，从而将“坏”的传播路径转化为“好”的路径。我们将分析控制这些大规模反射阵列所需的优化算法，以及如何将其与现有的MIMO系统进行协同操作，实现超越传统基站覆盖范围的信号增强。 --- 通过对这些底层物理、系统架构、智能优化和前沿交叉领域的细致梳理，本书旨在培养读者一种批判性思维，理解无线通信的演进并非是技术点的简单迭代，而是一系列深刻的科学与工程挑战的系统性突破。本书提供的是理解未来无线世界“为什么”和“如何可能”的知识框架，而非仅仅罗列当前市场上的“是什么”。

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这本书的结构安排简直是教科书级别的典范，它成功地在宏大的技术愿景与微观的工程实践之间找到了一个完美的平衡点。我个人对绿色通信和可持续发展特别关注，这本书中关于能源效率优化的章节，可以说是亮点中的亮点。作者没有停留在“节能减排”的口号上，而是深入探讨了智能休眠机制（Sleep Modes）如何根据网络负载动态调整基站的功耗，以及利用人工智能算法优化资源分配，减少不必要的能耗。特别值得一提的是，书中引入了对“频谱共享”模式的深度分析，即在不影响主要用户服务质量的前提下，如何安全、高效地利用未充分利用的频段。这种对社会责任和技术效率并重的探讨，让这本书显得格外有温度和远见。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份面向未来信息社会的行动指南。读完后，我感觉自己对无线通信的理解不再局限于数据的传输速率，而是上升到了资源优化和环境伦理的高度，这对我后续在项目规划中引入可持续性指标提供了坚实的理论支撑。

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作为一名侧重于政策和监管研究的学者，我原本以为这本书会因为过于偏向工程实现而缺乏我所需要的宏观视角。然而，这本书的最后一辑内容完全颠覆了我的预期。作者对全球无线通信法规演变的梳理，尤其是关于无人机集群通信和低轨道卫星网络（LEO Satellites）的跨国协调问题，分析得入木三分。他清晰地指出了不同国家在频谱分配、数据主权和安全审查方面的差异性，以及这些差异如何成为下一代全球互联互通的主要障碍。书中对“数字鸿沟”问题的讨论也令人深思，作者提出，如果不采取积极的政策干预和技术创新（比如利用非授权频谱），先进的无线技术反而可能加剧社会不平等。这种从技术实现者跳脱出来，以社会工程师的身份进行批判性反思的写作风格，是这本书最宝贵的财富之一。它提供了一个全面、多维度的视角，让我明白，未来的无线通信发展，绝不仅仅是技术人员的事情，更是需要政策制定者、社会学家共同参与的复杂系统工程。

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我以一个在传统电信行业摸爬滚打了十多年的工程师的视角来看待这本书，坦白说，初读时我带着一丝审视和怀疑，因为这类“趋势”书籍常常流于表面，缺乏对底层技术的真正洞察力。然而，这本书的深度很快就让我刮目相看。它对毫米波（mmWave）技术的讨论，远超出了市场上一般书籍所能提供的广度。作者不仅详细解析了波束赋形（Beamforming）的复杂算法在实际部署中遇到的环境损耗和硬件限制，更进一步探讨了太赫兹（THz）通信在穿透性障碍物方面的挑战及其可能的解决方案，比如智能反射面（RIS）的引入。这显示出作者对技术瓶颈的理解是多么的扎实和前沿。更让我感到惊喜的是，书中有一部分专门分析了量子计算对现有加密体系的潜在威胁，以及后量子密码学（PQC）如何在无线网络安全架构中进行预先布局。这种未雨绸缪的视角，体现了作者站在行业未来制高点进行战略思考的能力。对于我这种需要不断更新知识库以保持竞争力的老兵来说，这本书无疑是一剂强心针，它不仅巩固了我对现有技术的认知，更重要的是，它为我指明了未来五年内研发资源应该重点投入的方向。

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我发现这本书在处理跨学科融合方面做得非常出色，这对于我目前从事的将无线技术应用于医疗健康领域的工作至关重要。书中有一章专门论述了低延迟、高可靠性通信（URLLC）在远程手术和实时患者监护中的应用潜力。作者不仅罗列了技术指标（如毫秒级的延迟要求），更细致地分析了网络切片（Network Slicing）技术如何为医疗数据流提供端到端隔离和保障服务质量。更令人振奋的是，作者还花篇幅探讨了边缘计算（MEC）如何与无线接入网深度融合，使得数据可以在靠近用户的网络边缘进行预处理和决策，极大地减少了对核心云的依赖，这对于需要快速反应的紧急医疗场景是革命性的。这种将抽象的通信技术与具体的、关乎生命的应用场景紧密结合的叙事方式，极大地激发了我的想象力。它不再是冰冷的代码和协议，而是实实在在能够改善人类生活质量的强大工具，这本书为我们探索垂直行业应用提供了无限的灵感和清晰的技术路径。

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这本书的封面设计简直是引人注目，那深邃的蓝色背景上交织着流动的光线，仿佛瞬间把我拉入了高速数据传输的未来世界。我原本对无线通信这个领域抱持着一种敬而远之的态度，觉得它太过深奥和技术化，但当我翻开第一页时，那种担忧立刻烟消云散了。作者显然非常懂得如何引导初学者入门，他没有一上来就抛出复杂的数学公式，而是用一系列生动的案例，比如智能家居的实时响应、自动驾驶汽车间的“心电感应”，来阐述5G乃至6G的愿景。特别是关于频谱效率提升的那一章，作者巧妙地运用了类比，把复杂的信道编码比作高效的包裹分拣系统，让原本枯燥的理论变得如同侦探小说般引人入胜。我特别欣赏作者在介绍新技术时，那种对历史脉络的梳理，他没有孤立地看待每一个技术节点，而是清晰地展示了从2G到4G，再到如今的5G，每一次迭代背后的驱动力和技术瓶颈是如何被克服的。那种深入浅出的叙述方式，让我感觉自己不是在阅读一本教科书，而是在听一位经验丰富的行业老兵，娓娓道来他亲身经历的技术变迁史。对于任何想要跨界了解无线通信前沿动态的专业人士来说，这本书提供了一个绝佳的、没有知识门槛的切入点。

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