数字电路与逻辑设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:林红

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:2004-7

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302090724

丛书系列:

图书标签:

• 逻辑电路基础
• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电子工程

现代通信系统原理与应用 图书简介 本书旨在深入浅出地阐述现代通信系统的基本原理、关键技术以及广泛的应用领域。全书内容涵盖了从信息论基础到先进的编码、调制、多址接入技术，并结合当前5G、物联网等前沿领域进行系统性的介绍和分析。本书特别注重理论与实践的结合，力求为读者构建一个全面、扎实的通信系统知识体系。 第一部分：通信系统基础与信息论 本部分首先对通信系统的基本结构和组成部分进行了界定，包括信源、信道、调制器、解调器、信宿等核心环节。随后，我们进入信息论的基础学习。 1.1 信息论的基石：熵与信道容量 详细探讨了香农（Shannon）的信息论基础，包括信息的度量——自信息、互信息和条件熵。重点分析了信源的无损压缩极限，即信源熵的概念及其计算方法。在此基础上，深入研究了信道模型，包括离散信道和连续信道，并推导了香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），确立了在特定噪声环境下信道所能达到的最大可靠传输速率——信道容量。对噪声对信息传输的影响进行了量化分析。 1.2 信号的表示与变换 通信信号的数学描述是理解后续技术的前提。本章介绍了连续时间信号和离散时间信号的表示方法，包括傅里叶级数、傅里叶变换（FT）和拉普拉斯变换（LT）在线性时不变（LTI）系统分析中的应用。着重讲解了信号的频谱特性，以及如何利用功率谱密度（PSD）来描述随机信号的能量分布。引入了随机过程理论的基本概念，如平稳性、遍历性以及维纳-霍夫方程在最优滤波设计中的作用。 第二部分：信道编码与纠错技术 本部分聚焦于如何提高信息传输的可靠性，即信道编码技术。 2.1 线性分组码与循环码 详细介绍了线性分组码的代数结构，包括生成矩阵、校验矩阵的构造与使用。重点分析了汉明码（Hamming Codes）的构造原理及其纠错能力。随后，深入探讨了循环码，特别是BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）的代数解码方法，这是实现高性能纠错的关键。对于更复杂的应用场景，本书也介绍了Reed-Solomon（RS）码的编码和Berlekamp-Massey算法的解码过程。 2.2 卷积码与 Viterbi 译码 与分组码相对，本章讲解了卷积码的结构，使用树状图、格图（Trellis Diagram）来表示编码过程。核心内容是 Viterbi 算法，该算法是实现最大似然序列估计的有效方法，并分析了其在不同约束长度下的性能。此外，还引入了Turbo码的概念，作为现代前向纠错（FEC）技术的代表之一，解释了迭代译码的基本思想及其接近香农极限的优异性能。 第三部分：调制、解调与多址接入 本部分是关于如何在物理层上实现信号的有效承载和区分。 3.1 模拟与数字调制技术 从模拟调制（如AM、FM、PM）出发，过渡到数字调制技术。详细分析了线性调制技术，如ASK、PSK（BPSK, QPSK, M-ary PSK）和QAM（16QAM, 64QAM），着重讨论了它们的星座图、带宽效率和抗噪声性能（误码率BER）。同时，探讨了非线性调制技术，如FSK。通过欧氏距离和判决门限的分析，明确了不同调制方式的优劣。 3.2 最佳接收器与同步 引入了匹配滤波器（Matched Filter）的概念，证明了它是实现高信噪比下最佳线性解调的有效工具。对同步技术进行了深入分析，包括载波同步（如Costas环、平方环）和时钟同步（如早-迟定时估计），这些是实现可靠解调的必要前提。 3.3 多址接入技术 随着用户数量的激增，频谱共享成为关键。本章系统梳理了主要的复用和多址接入技术： 频分多址（FDMA）：原理、优缺点及在早期移动通信中的应用。 时分多址（TDMA）：时隙划分、同步和帧结构设计。 码分多址（CDMA）：基于扩频技术的正交性，深入分析了直扩（DSSS）和跳频（FHSS），重点讲解了扩频增益、近远址问题和软容量特性。 正交频分多址（OFDMA）：作为LTE和5G的核心技术，详细解释了IFFT/FFT在OFDM调制解调中的作用，如何利用保护间隔对抗多径效应，以及其在频率选择性衰落信道下的高频谱效率。 第四部分：现代通信系统实例与前沿技术 本部分将理论知识应用于实际的通信标准，并展望未来发展方向。 4.1 移动通信系统演进（2G到4G） 简要回顾了GSM（2G）的TDMA架构，CDMAOne（3G）的宽带特性。重点分析了4G LTE系统的关键技术，包括OFDMA在下行链路中的应用、SC-FDMA在对功耗敏感的上行链路中的应用，以及MIMO（多输入多输出）系统的空间复用增益和发散增益原理，以及预编码和波束赋形的基础概念。 4.2 5G及未来趋势 深入探讨5G NR（New Radio）的关键技术： 超高频段（毫米波）：挑战与机遇，大规模MIMO（Massive MIMO）在毫米波实现中的必要性。 网络架构：软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）对通信架构的变革。 增强的可靠性和低延迟通信（URLLC）：面向工业控制和自动驾驶的应用需求，对时延和抖动的严格要求。 非地面网络（NTN）：卫星通信与地面网络的融合。 4.3 认知无线电与频谱感知 作为频谱资源优化的一种高级策略，本书介绍了认知无线电（CR）的基本框架，包括频谱感知、动态频谱接入和干扰管理。分析了能量检测、匹配滤波检测等主要的感知方法及其在实际环境中的局限性。 总结与展望 本书最后总结了通信系统设计中权衡效率、可靠性、复杂度和成本的关键原则，并对可见未来的通信技术发展趋势，如太赫兹通信、空天地一体化网络等，进行了前瞻性的讨论。本书适合作为高等院校电子信息工程、通信工程、信息与计算科学等专业本科生及研究生的教材或参考书，亦可供从事相关领域研发工作的工程师深入学习参考。

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坦白说，这本书最大的亮点在于它对“设计思维”的培养。很多入门书籍教你如何实现一个功能，但这本书却在引导你思考如何“优化”一个已经实现的功能。书中有一章节专门探讨了冗余逻辑的去除和电路的最小化问题，它展示了如何从多个不同的角度去审视同一个问题，比如从代数法、表格法到图解法的切换，每种方法背后的思维逻辑都不尽相同，但殊途同归。最让我印象深刻的是，作者在讲解竞争与冒险现象时，没有简单地归咎于器件延迟，而是通过分析信号传播路径的差异，引导读者思考如何通过调整门电路的扇入或扇出结构来规避这些问题，这已经触及到高级数字系统设计中对时序和热点区域的敏感度分析了。这种由表及里，由现象到本质的剖析方式，极大地提升了我解决实际电路问题的能力和信心，不再满足于仅仅停留在“能跑起来”的阶段，而是追求“跑得更好、更稳定”的境界。

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这本书的配套资源简直是教科书级别的福利，让我这个“动手派”的学习者大呼过瘾。光是书本后面附带的那些仿真代码和实验指导，就已经值回票价了。我下载了配套的软件工具包后，发现所有的例题都提供了可以直接运行的仿真文件，我不需要自己从零开始搭建环境，可以直接观察不同输入信号下，电路的实时响应波形。这种“即时反馈”的学习模式，极大地增强了我的成就感。更绝的是，书中对几个关键的组合逻辑电路设计案例，比如优先编码器和数据选择器，都给出了详细的硬件描述语言（HDL）代码片段，这对于想要过渡到FPGA设计或者ASIC开发的读者来说，简直是量身定制的桥梁。我跟着书本的步骤，亲手在软件里实现了书中介绍的一个小型控制器，看着仿真结果与书本预测的一致，那种信心是单纯阅读理论知识无法比拟的。

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这本书的作者团队显然是深谙学术研究与工程实践之间鸿沟的填补者。他们的叙事风格非常务实，很少有那种空泛的理论说教，更多的是直接切入问题的核心。比如，在讨论CMOS反相器的设计时，他们没有止步于理想化的开关模型，而是深入剖析了晶体管的饱和区和线性区的工作点对噪声容限的影响，并且直接给出了在特定工艺节点下，如何权衡功耗与速度的设计考量。我注意到，书中引用的许多参考文献和设计规范，都指向了工业界的最新标准，这让我在学习过程中时刻保持着一种“与时俱进”的感觉。它不仅仅是在教我“是什么”，更在教我“为什么是这样设计”以及“工程上应该如何取舍”。这种深度和广度兼备的视角，让这本书远超了一本基础教材的范畴，更像是一本实战手册。

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我得说，这本书的内容组织简直像一位经验老到的老教授在给你单独授课，循序渐进，滴水不漏。它没有一开始就抛出那些拗口的专业术语和令人头皮发麻的布尔代数，而是从最基础的逻辑门概念入手，用生活化的比喻来解释“与”、“或”、“非”这些基本操作的物理意义。我记得有一章讲到卡诺图化简时，作者没有直接给出公式推导，而是用一个非常形象的“区域覆盖”的方法来解释合并相邻项的原理，一下子就打通了我思维中的那个“壁垒”。后面涉及到时序逻辑电路时，它对触发器的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的阐述，精准到了毫秒级的差异，甚至还通过一个动态的时序图模拟了亚稳态的产生过程，这可比我以前看的任何教科书都要直观和深入。这本书的难点处理得非常巧妙，它懂得什么时候该放慢脚步，什么时候可以稍微加速，总能在我快要迷失方向时，适时地出现一个“里程碑”式的总结，让我能够稳住阵脚，继续向前探索。

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这本书的装帧设计真是太亮眼了，封面那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里的时候，那种厚实感和纸张的质感都让人觉得这是一本值得细细品读的专业书籍。我一开始是抱着试一试的心态翻开的，没想到里面的排版居然如此清晰、逻辑性这么强。那些复杂的电路图和波形图，在专业印刷的加持下，线条分明，即便是初学者也能大致分辨出各个元件的连接关系。特别是那些示例和习题的布局，设计师明显花了不少心思，留白处理得当，让人在学习过程中不容易产生视觉疲劳。而且，这本书的配图质量高得惊人，很多经典电路的示意图，细节还原得非常到位，甚至能感受到设计者对每一个细微之处的把控。这种对细节的尊重，让我在阅读枯燥的理论知识时，多了一份视觉上的享受，也极大地提升了我想要深入学习的欲望。这本书从外在到内在的每一个环节，都散发着一种严谨而又充满设计感的专业气息，绝对是书架上的一道亮丽风景线。

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专业必修， 值得一读

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