光信息科学与技术应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:326

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出版时间:2002-10

价格:29.00元

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isbn号码:9787505376038

丛书系列:

图书标签:

• 光信息技术
• 光通信
• 光学工程
• 信息科学
• 激光技术
• 光电子学
• 光子学
• 信息处理
• 传感器技术
• 显示技术

跨越数字与光明的鸿沟：现代信息科学的前沿探索与实践 本书聚焦于信息时代的底层逻辑与未来趋势，深入剖析了信息从产生、编码、传输到处理和存储的全过程，并结合现代工程实践，构建起一个连接理论与应用的知识框架。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解我们赖以生存的数字世界是如何在电磁波和物质相互作用的物理基础上构建起来的，并探讨未来信息技术将如何重塑人类社会。 第一部分：信息论的基石与数字世界的构建 第一章：信息的本质与量化 信息，作为一种抽象的概念，其精确的量化是现代信息科学的起点。本章将从热力学和概率论的角度，深入探讨信息熵的物理意义。我们将追溯香农信息论的诞生，阐述比特（Bit）作为信息基本单位的定义，及其在不确定性消除中的核心作用。内容涵盖： 熵的数学表达与物理内涵： 关联到宏观系统的无序程度。 信源编码定理： 探讨数据压缩的理论极限，从霍夫曼编码到算术编码的演进，重点分析无损压缩算法的效率瓶颈。 互信息与条件熵： 衡量随机变量之间的依赖关系，这是理解复杂系统信息流动的关键工具。 第二章：信道编码与可靠传输 信息传输过程中必然伴随噪声干扰。本章的核心在于如何设计精巧的编码方案，以最小的冗余代价，对抗信道中的不确定性，实现可靠通信。 信道容量理论： 详细剖析香农-哈特利定理，理解带宽、信噪比（SNR）与最大传输速率之间的制衡关系。 线性分组码与循环码： 深入研究汉明码、BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）和循环冗余校验（CRC）的代数结构，理解它们在纠错能力和实现复杂度上的权衡。 卷积码与TURBO码的突破： 介绍迭代译码的思想，分析现代高速通信系统（如3G/4G/5G标准）中采用的先进编码技术，及其逼近香农极限的能力。 第三章：数字调制与信号表征 信息如何在物理媒介上传播，依赖于精妙的信号调制技术。本章聚焦于如何将离散的数字比特映射到连续的模拟信号域。 基带与通带传输： 区分信号在基带（直接传输）和通带（通过载波调制）上的处理方式。 线性调制技术： 深入分析振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）的星座图、功率谱密度和抗噪声性能。 正交幅度调制（QAM）的威力： 探讨高阶QAM（如64QAM, 256QAM）如何通过增加星座点密度来提升频谱效率，以及其对硬件实现精度的苛刻要求。 第二部分：现代通信系统与网络架构 第四章：多址接入与频谱共享 在有限的频谱资源下，如何允许多个用户同时有效接入通信系统，是移动通信的核心挑战。 频分多址（FDMA）与时分多址（TDMA）： 经典的多址接入技术及其在早期的应用与局限性。 码分多址（CDMA）的原理： 详细解析扩频技术，理解伪随机序列（PN序列）在区分用户和抗干扰中的关键作用。 正交频分复用（OFDM）的兴起： 阐述OFDM如何通过将高速数据流分解为多路低速子载波，有效对抗多径衰落，并成为Wi-Fi和LTE等现代标准的核心技术。 第五章：无线信道传播特性与建模 无线通信的性能极大地受限于电磁波在复杂环境中的传播行为。本章侧重于对真实世界信道效应的量化分析。 自由空间传播与路径损耗： 建立基本的传播模型，理解二维和三维空间中的信号衰减规律。 多径效应与衰落： 剖析反射、折射和绕射如何导致信号的相干叠加，导致平坦衰落（Flat Fading）和频率选择性衰落（Frequency Selective Fading）。 信道估计与均衡技术： 介绍如何利用导频信号对信道进行实时跟踪和补偿，确保接收端能准确恢复原始数据。 第六章：网络协议栈与互联网基础 从物理层比特流到应用层数据的完整传递，依赖于一个层次化的协议体系。 TCP/IP协议族深度解析： 重点分析传输层（TCP的拥塞控制机制，如慢启动、竞争窗口）和网络层（IP寻址、路由协议BGP/OSPF）的设计哲学。 MAC层与介质访问控制： 探讨局域网中CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）和CSMA/CA（冲突避免）的工作原理，及其在以太网和无线网络中的差异。 软件定义网络（SDN）的范式转移： 分析控制平面与数据平面分离的架构，如何通过集中控制提升网络配置的灵活性和可编程性。 第三部分：信息处理的现代范式 第七章：数字信号处理基础与滤波器设计 所有信息处理最终都归结为对数字信号的数学运算。本章提供必要的离散信号处理工具。 傅里叶分析的离散化： 深入讲解离散时间傅里叶变换（DTFT）和快速傅里叶变换（FFT）在频谱分析中的应用。 数字滤波器理论： 区分无限脉冲响应（IIR）和有限脉冲响应（FIR）滤波器的设计方法（如窗函数法、频率采样法），及其在去噪和信道均衡中的作用。 自适应滤波： 引入LMS（最小均方）算法，展示系统如何自动调整自身参数以匹配变化的噪声环境或信道特性。 第八章：信息安全与密码学的攻防 在信息高度流通的时代，保护信息的机密性、完整性和可用性至关重要。 经典密码体制回顾： 分析置换、代换密码和维吉尼亚密码的数学缺陷。 公钥密码学： 详细阐述RSA算法的数学基础（大数因子分解难题）和椭圆曲线密码（ECC）的效率优势。 数字签名与哈希函数： 探讨信息摘要（如SHA-256）在验证数据完整性方面的不可逆特性，以及数字证书在身份认证中的作用。 第九章：未来信息技术的挑战与前沿 本章展望信息科学即将面临的突破点，特别是那些需要跨学科深度融合的领域。 量子信息科学的潜力： 简要介绍量子比特（Qubit）的概念，以及量子计算对现有加密体系的潜在颠覆性影响。 人工智能与信息压缩的交汇： 探讨深度学习模型（如自编码器）在学习数据内在流形和实现高效表征上的新思路。 下一代通信技术的物理层创新： 讨论可见光通信（VLC）、毫米波和太赫兹通信在超高带宽方面的潜力与面临的传播挑战。 本书内容力求严谨、深入，不仅覆盖了信息科学的经典理论框架，也紧密结合了当前主流通信标准和新兴技术发展方向，旨在培养读者从底层物理原理到顶层系统架构的全面认知能力。

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这本书的价值远超出了其作为一本专业书籍的定位，它更像是一份跨越了时间和领域的知识遗产。我惊喜地发现，书中对一些历史上的关键实验和奠基人物的介绍，叙事性极强，读起来简直像在看一部精彩的科学发展史。作者并没有将这些历史束之高阁，而是将它们融入现代技术的演进脉络中，让我们明白今天的成就并非凭空而来，而是建立在前人无数次的探索与试错之上。这种历史的厚重感和对科学精神的弘扬，让阅读体验变得更加饱满和富有意义。它不仅传授了知识，更点燃了一种对探索未知世界的激情和敬畏之心，让人读完后感觉自己的学术视野都被极大地拓宽了。

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在参考资料和索引方面，这本书的表现简直是教科书级别的典范。每一个章节末尾都列出了详尽的延伸阅读清单，涵盖了从经典文献到最新的顶会论文，这为希望进行更深入研究的读者提供了宝贵的资源库。更值得称赞的是，全书的索引做得极其细致，几乎每一个关键术语、每一个重要的物理常数，都能在索引中快速定位其首次出现的位置和相关的页码，这极大地节省了我在查找特定信息时浪费的时间。这种对细节的极致追求，体现了出版方和作者对学术规范的尊重，以及对读者体验的深度考量。对于需要撰写报告或进行文献回顾的研究人员来说，这本书无疑是一个强大而可靠的“弹药库”。

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这本书的章节编排逻辑简直是一场行云流水的数学之旅。作者显然花费了大量心力来构建一个循序渐进的学习路径，从最基础的光的波动性与粒子性概念讲起，逐步过渡到复杂的非线性光学现象，过渡得极其自然，毫不生硬。我发现即便是初次接触这些复杂理论的读者，也能通过前面章节的扎实铺垫，稳稳跟上后面的深度探讨。最让我称道的是，它不是那种堆砌概念的教科书，而是巧妙地在理论推导中穿插了大量的实际应用案例分析，比如激光技术的最新进展、光纤通信中的损耗机制等，让原本枯燥的公式变得鲜活起来，让人真切感受到这些知识在现实世界中的巨大能量。这种从理论到实践的无缝衔接，极大地提高了阅读的趣味性和知识吸收的效率，真正做到了“授人以渔”的境界。

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坦白说，我以前对一些前沿科学读物感到畏惧，总觉得那些晦涩的术语和高深的数学模型是难以逾越的鸿沟。然而，这本书的行文风格却出奇地亲切和富有启发性。作者似乎总能找到最贴切的比喻来解释那些抽象的概念，即便是涉及到傅里叶变换、布拉格衍射这类需要强大空间想象力的内容，也能被描述得如同日常对话般清晰易懂。我注意到作者在某些关键概念旁会特意留出“思考空间”，鼓励读者停下来进行自我反思和知识内化，而不是被动地接受信息。这种教学上的匠心独运，使得学习过程不再是一种负担，而更像是一场与知识的深度对话，非常适合那些希望深入理解而非仅仅停留在表面知识的自学者。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了一种深邃的蓝色调，辅以一些抽象的光学线条图案，给人一种既专业又充满未来感的印象。纸张的质地摸上去也非常厚实，印刷的清晰度毋庸置疑，即便是复杂的图表和公式，也能看得一清二楚，这对于理工科的读者来说简直是福音。我尤其欣赏它在细节上的处理，比如章节的标题字体选择，既保持了学术的严谨性，又不失现代感。装订也非常牢固，即便是经常翻阅，也不用担心书页会松动脱落，这点对于经常需要查阅参考的读者来说太重要了。整体来看，这本书在物理形态上就已经传递出一种“精品”的气质，让人在拿起它的时候就充满了阅读的期待感，感觉物超所值，绝对是值得在书架上占据一席之地的佳作。光是看着它摆在桌面上，就感觉自己的书房提升了一个档次。

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