Next Generation Wireless Systems and Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons

作者:Hsiao-Hwa Chen

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2006-07-11

价格:USD 120.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470024348

丛书系列:

图书标签:

• 无线通信
• 5G
• 6G
• 无线网络
• 移动通信
• 网络技术
• 通信系统
• 无线接入
• 下一代网络
• 物联网

《空间探测与深空通信：理论、技术与前沿展望》 内容简介 本书聚焦于当前航天技术发展中最具挑战性也最具潜力的领域——空间探测任务中的通信与导航系统。它并非一本关于地面蜂窝网络或5G/6G室内覆盖的著作，而是深入探讨了在极端恶劣、资源极其有限的深空环境中，如何实现可靠、高效的远距离信息传输和精确的自主定位。 本书的结构设计旨在为从事空间科学、深空任务规划、卫星系统工程以及相关射频通信研究的工程师、科学家和高级学生提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：深空通信的物理挑战与理论基础（The Physics of Deep Space Links） 本部分首先界定了深空环境与近地轨道（LEO）或地球同步轨道（GEO）通信的根本区别。重点分析了决定深空通信链路性能的关键因素： 1. 极端路径损耗与信噪比（SNR）管理： 详细推导了跨越天文单位的信号衰减模型，包括太阳背景噪声、行星际等离子体导致的散射和吸收效应。阐述了如何通过优化天线孔径、提高发射功率密度和采用高增益接收系统来补偿数十dB的链路裕度损失。 2. 时间延迟与多普勒频移补偿： 深入探讨了光速限制下的信号往返时间延迟对实时控制和数据采集的限制。重点介绍了先进的载波同步技术，用于精确估计和补偿由于行星相对运动（尤其是高速绕日或绕木星探测器）引起的巨大多普勒频移，确保地面站能够锁定微弱的遥测信号。 3. 先进编码与调制技术： 本章超越传统的卷积编码和QPSK。它详细分析了适用于超低速率、超高可靠性要求的编码方案，如低密度奇偶校验码（LDPC）在深空数据传输中的最新迭代，以及Turbo码在特定高数据率阶段的应用。同时，探讨了幅度/相位交错编码调制（APM）和渐进式传输（Incremental Redundancy, IR）策略，以在有限的功率预算下实现接近香农极限的性能。 第二部分：高效率深空网络架构与设计（Architecture and Design of Interplanetary Networks） 本部分将目光投向了构建可靠的深空基础设施所必需的网络拓扑和系统级设计。 1. 深空网络（DSN）的演进与扩展： 详细分析了现有地面深空网络（如NASA的DSN、ESA的ESTRACK）的结构、工作原理和关键性能指标。重点讨论了下一代DSN面临的挑战，包括扩展到更远的柯伊伯带和星际空间所需的新型大口径接收阵列和高功率发射机技术。 2. 星间链路（ISL）与自组网协议： 随着多航天器任务（如火星集群、小行星编队）的增多，星间通信成为刚需。本章介绍了为实现可靠的端到端（E2E）星际通信而设计的网络协议栈。这包括对延迟容忍网络（DTN）架构在空间环境下的适应性研究，特别是其捆绑协议（Bundle Protocol）如何处理长达数小时甚至数天的通信中断和拥塞。 3. 光通信（激光通信）在深空的应用： 这是未来深空数据率提升的关键。本章提供了深空光通信链路预算的建立方法，重点分析了实现远距离激光通信所需的关键硬件，如高功率半导体激光器、自适应光学系统（用于补偿大气湍流和光束指向误差）以及光电探测器。并对比了光通信在数据率、天线尺寸和抗干扰性方面相对于射频（RF）通信的优势与挑战。 第三部分：自主导航、测距与时序（Autonomous Navigation, Ranging, and Timing） 在数亿公里之外，依赖地球进行实时导航和姿态校正已不再现实。本部分阐述了实现自主空间作业所需的关键技术。 1. 自主相对导航（ARN）： 详细介绍了航天器如何利用传感器融合技术（如激光雷达、视觉传感器、射频测距仪）来确定自身相对于目标天体（如小行星、彗星或轨道伙伴）的位置和速度。重点讨论了扩展卡尔曼滤波（EKF）和粒子滤波（PF）在处理高噪声和非线性空间测量数据时的应用。 2. 高精度测距与定位： 阐述了双向测距和数据采集（Ranging and Data Acquisition, R&DA）技术的原理，以及如何利用超稳定振荡器（USO）和原子钟技术，在太空中实现极高精度的时钟同步，这直接关系到VLBI（甚长基线干涉测量）和高精度轨道确定。 3. 探测器远程操作与反馈控制： 讨论了为应对通信延迟而设计的遥测/遥控（T&TC）系统架构，包括闭环控制系统的简化模型和自主决策算法在科学数据采集和故障恢复中的集成策略。 第四部分：前沿探索与未来技术展望（Frontier Exploration and Future Technologies） 本书的最后一部分展望了超越当前任务边界的前沿技术，为未来星际探索奠定理论基础。 1. 星际通信挑战： 探讨了向最近的恒星系统发送探测器时，信号传播时间以“年”计算所带来的全新设计范式。这包括使用高增益、窄波束的准光学系统和极度冗余的编码机制。 2. 量子通信在深空的应用潜力： 初步评估了量子密钥分发（QKD）技术在远距离空间通信中的可行性，特别是如何克服量子态在宇宙尺度上的退相干问题。 3. 资源受限环境下的计算与存储： 鉴于深空航天器上处理能力和存储容量的限制，本章探讨了低功耗、抗辐射的嵌入式系统设计，以及如何在有限的载荷下优先处理和压缩高价值的科学数据，实现“智能选择性下传”。 通过对这些特定于空间环境的通信、导航和网络技术的深入剖析，《空间探测与深空通信：理论、技术与前沿展望》为读者提供了一个清晰的蓝图，描绘了人类如何突破太阳系边界，实现对未知世界的探索。

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It's a very good book. a general coverage of the technology and it's easy read as well.

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