通信原理及其應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:天津大學

作者:王秉鈞 竇晉江 張廣森

出品人:

頁數:443

译者:

出版時間:2000-1

價格:19.00元

裝幀:

isbn號碼:9787561813348

叢書系列:

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 調製解調
• 信道編碼
• 多址接入
• 無綫通信
• 信息論
• 通信係統
• 模擬通信
• 數字通信

宇宙的低語：電磁波的編織與信息時代的基石 本書聚焦於信息傳輸的底層物理機製、數學模型以及麵嚮未來的係統架構，深入探討瞭信號如何穿越廣袤的空間，攜帶人類文明的智慧火花。 本書並非一部教科書式的理論匯編，而是一場追溯信息本質的探險之旅。我們摒棄瞭對特定通信係統（如蜂窩網絡、光縴接入網）的簡單羅列，轉而深入挖掘支撐所有現代通信技術的普適性原理與核心約束。我們的目標是揭示，無論載體是無綫電波、微波、光子，還是未來的量子比特，信息如何被編碼、調製、疊加，並最終在噪聲的海洋中被可靠地捕獲。 第一部分：信息測度與源頭之聲——信息論的深層結構 現代通信的起點，是對“信息”本身的精確量化。我們首先從香農的信息論基石齣發，但更著眼於信息源的內在冗餘與壓縮極限。 1. 熵與不確定性：信息量的物理體現 我們超越瞭簡單的比特（bit）定義，探討瞭不同信源模型（如馬爾可夫信源、高斯信源）下的聯閤熵、條件熵與互信息。重點分析瞭在實際工程中，如何通過統計建模來精確估計信息源的熵，這直接決定瞭無損壓縮的理論上限。例如，我們詳細剖析瞭算術編碼和因子圖在處理高階信源模型時的效率優勢，並將其與經典的霍夫曼編碼進行對比，揭示瞭在高熵率下的性能差距。 2. 信道容量的疆界：噪聲與帶寬的博弈 香農-哈特利定理是通信的“光速極限”，但本書更關注如何逼近這個極限。我們深入研究瞭連續信道的特性，尤其是在非平穩和時變噪聲環境下的容量評估。我們將解析高斯白噪聲（AWGN）模型作為基準，然後轉嚮更復雜的瑞利衰落（Rayleigh Fading）和萊斯信道（Rician Fading）。書中通過大量的數學推導，展示瞭信道傳輸函數對信號頻譜的影響，以及如何通過信道衝激響應來理解多徑效應導緻的碼間串擾（ISI）。 3. 編碼的藝術：從糾錯到信道塑形 本部分著重於信道編碼理論，探討如何通過引入結構性冗餘來對抗噪聲。我們不滿足於僅介紹捲積碼和維特比譯碼，而是將重點放在瞭現代高效率編碼的範式上： 代數譯碼的深度解析： 對BCH碼和Reed-Solomon (RS) 碼的有限域運算、生成多項式構造及其歐幾裏得算法或舒爾算法的譯碼過程進行詳盡的幾何代數闡釋，重點說明其在數據存儲和深空通信中的不可替代性。 迭代譯碼的革命： 深度解析Turbo碼的對數似然比（LLR）交換機製，並將其與低密度奇偶校驗碼（LDPC）的概率傳播算法（如消息傳遞算法）進行對比。這部分內容展示瞭如何通過迭代逼近，使得譯碼性能無限接近香農極限。 第二部分：載波的變幻——信號錶示與調製策略 信息如何被“加載”到物理載波上，是實現有效傳輸的關鍵。本部分專注於信號在復基帶域和射頻域的錶示，以及信息如何在這些域中被映射。 1. 信號空間與星座圖的幾何學 我們從矢量空間理論的角度重構調製。重點不再是簡單的幅度或相位變化，而是將調製信號視為$N$維歐氏空間中的點。這使我們能夠使用最小歐氏距離的概念來直接評估不同調製方案（如QPSK, 16-QAM, 64-APSK）的抗噪聲性能。書中詳盡分析瞭M進製幅度相位鍵控（MAPSK）和最優最小距離星座設計的原理，特彆關注瞭在恒定平均功率約束下，如何最大化星座點之間的距離。 2. 綫性與非綫性調製技術 本書對正交幅度調製（QAM）的理論基礎進行瞭深化，探討瞭方形QAM與π/4-DQPSK在相位噪聲敏感性上的差異。對於脈衝整形濾波，我們著重分析瞭升餘弦濾波器（Raised Cosine Filter）的脈衝成形特性，以及奈奎斯特準則在限製帶外輻射和消除碼間串擾中的實際應用。 3. 頻域的智慧：正交與多載波傳輸 我們詳細剖析瞭多載波調製的核心思想，這是一種將高速串行數據流轉化為並行低速數據流的技術。重點放在瞭正交頻分復用（OFDM）的數學構建上。書中不僅涵蓋瞭IFFT/FFT在實現高效解調中的核心作用，更深入探討瞭如何利用循環前綴（CP）來抵抗多徑時延擴展，以及子載波的功率分配優化在提高係統整體效率中的策略。 第三部分：時空的對抗——多址接入與信道估計 通信係統的效率不僅取決於單個鏈路的質量，還取決於如何共享有限的物理資源——時間和頻率。 1. 多址接入的頻譜博弈 本部分考察瞭多址接入（Multiple Access）技術如何允許多個用戶共享同一信道。我們對比瞭頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）的局限性，並重點分析瞭碼分多址（CDMA）中的僞隨機序列（PN序列）的生成、正交性保持以及近遠功率不平衡對係統性能的影響。 2. 認知與自適應性：係統對環境的反饋 現代通信係統的核心在於自適應。我們探討瞭信道狀態信息（CSI）在係統中的重要性。重點研究瞭信道估計的技術，包括基於最小均方誤差（MMSE）準則的均衡器設計，以及如何利用導頻序列在快速變化的無綫信道中追蹤衰落特性。此外，波束賦形的原理也被引入，分析瞭如何通過空間域的信號處理來提高接收信噪比（SNR）。 3. 媒介訪問控製（MAC）的效率優化 在共享媒介中，如何確定“誰在何時發送”是關鍵。本書考察瞭隨機接入協議的演進，從ALOHA及其衍生協議，到基於CSMA/CA的協調機製。我們關注如何在延遲限製與吞吐量最大化之間找到平衡點，尤其是在突發性數據傳輸場景下的優化策略。 本書旨在為讀者構建一個從信息論到物理層實現的完整、嚴謹的技術圖譜，強調信號處理的數學基礎和係統設計的工程權衡，為深入理解任何先進的通信架構（無論是高速有綫傳輸還是下一代無綫網絡）提供堅實的理論武裝。

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