數位通訊系統演進之理論與應用－4G/5G/GPS/IoT物聯網 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程懷遠

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图书简介：现代通信技术前沿探索 一、 聚焦未来：无线通信与信息技术变革 本书深度剖析了支撑现代信息社会高速运转的几大核心技术领域，旨在为读者构建一个全面、系统的技术知识图谱。我们不着眼于既有的、成熟的通信标准演进，而是将目光投向当前正在重塑产业格局的前沿技术和理论基础。 本书的叙事线索，从信息论的根本性突破，延伸至构成未来万物互联世界的关键物理层与网络层创新。它不是对现有成熟技术（如4G、5G标准演进的细枝末节或特定应用场景的案例复盘）的复述，而是着力于探究驱动这些技术进步背后的数学原理、物理极限以及新兴的架构设计理念。 二、 理论基石与前沿建模 第一部分：信息与编码理论的突破性进展 本部分摒弃对香农经典理论的常规讲解，转而探讨后香农时代的挑战与机遇。重点关注非对称信道编码、极化码（Polar Codes）在低延迟场景下的性能优化，以及LDPC码（低密度奇偶校验码）在应对大规模MIMO（多输入多输出）系统中的高阶结构设计。 概率建模的深化： 探讨在非平稳信道环境（如高动态环境下的信道估计误差）下，如何利用贝叶斯网络和深度学习的混合方法，构建更具鲁棒性的信道模型。特别关注极化散射现象对信道容量的影响及抑制技术。 信息论的跨界应用： 深入分析信息论在量子计算纠错中的潜在映射关系，以及在数据安全与隐私保护（如差分隐私）中的应用，而非仅仅局限于传统通信中的误码率（BER）优化。 第二部分：电磁波谱的极限利用与新频段探索 本章不讨论传统Sub-6GHz频段的部署策略，而是聚焦于突破现有频谱效率瓶颈的物理层技术。 太赫兹（THz）通信的挑战： 详细分析THz频段（0.1THz至10THz）的传播特性，包括分子吸收效应和材料损耗。重点论述超大规模天线阵列（ULA）的波束赋形在太赫兹非视距（NLOS）传播中的局限性，以及新型超材料（Metamaterials）天线的设计原理，以期实现高增益和动态波束跟踪。 可见光通信（VLC）与高频挑战： 探讨VLC的理论容量限制，特别是对于动态移动目标的追踪算法，以及如何在高混叠光照环境下实现可靠的物理层密钥协商。 三、 网络架构的范式转换 本部分将目光从终端侧转移至支撑海量连接与服务的核心网络架构，探讨超越传统蜂窝网络的组织方式。 第一部分：软件定义与网络智能化 本书深入剖析了网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）在控制面与数据面的彻底解耦后，所引发的系统级优化问题。 智能资源调度： 探讨如何利用强化学习（RL）算法，在分布式计算环境中，实现对无线资源（频谱、功率、时隙）的自适应、全局最优调度，而非依赖预设的优化规则集。重点分析RL在处理高维状态空间时的收敛速度与稳定性问题。 网络切片的安全隔离： 分析不同服务质量（QoS）切片之间，由于底层物理资源的共享而可能产生的侧信道攻击（Side-Channel Attacks）风险，并提出基于可信执行环境（TEE）的隔离增强方案。 第二部分：新型分布式计算与边缘智能 本书聚焦于计算与通信的深度融合，探讨如何将智能决策能力下沉至网络的边缘节点。 联邦学习（Federated Learning, FL）在通信中的部署： 阐述FL在保护用户数据隐私前提下，用于训练大规模信道估计模型和用户行为预测模型的机制。重点讨论模型聚合算法在存在恶意节点（Poisoning Attacks）或通信受限情况下的鲁棒性设计。 近场通信（NFC）与传感融合： 探索了低功耗、高精度的无源物联网节点如何通过环境感知（如地磁、惯性测量）与通信链路进行信息互补，以实现厘米级的室内定位精度，超越了传统的基于RSSI的测距方法。 四、 跨界融合与未来展望 本书的最后部分将视角拓展至通信技术与其他前沿技术（如区块链、数字孪生）的交叉点。 基于区块链的去中心化网络管理： 分析利用分布式账本技术，实现网络基础设施的去中心化身份认证与自动化运维的可行性，探讨其在抵抗单点故障和提升信任层面的潜力。 数字孪生在网络优化中的应用： 描述如何构建高保真度的无线信道和网络拓扑的数字孪生模型，用以在虚拟环境中快速迭代和验证全新的网络协议栈，从而加速技术从实验室到实际部署的周期。 本书面向对象： 致力于深入理解未来通信技术底层理论与前沿架构的科研人员、高级工程师、研究生，以及对信息论、无线网络架构有浓厚兴趣的专业技术人员。本书提供的并非对既有标准的综述，而是一次对下一代信息基础设施构建蓝图的理论与实践的深度探索。