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出版者:

作者:隗永安

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-03-01

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787810574198

丛书系列:

图书标签:

• 通信原理
• 现代通信
• 信号与系统
• 信息论
• 无线通信
• 数字通信
• 模拟通信
• 通信工程
• 电磁场与电磁波
• 信道编码

《现代通信原理》图书简介（不含原书内容） 书名： 现代通信原理 内容定位： 本书旨在深入探讨信息时代背景下，经典通信理论向现代、高效、智能系统演进的关键技术与前沿方向。它着重于从系统构建、信号处理的数学基础到面向特定应用场景的优化策略进行全面、系统的梳理与阐述，为通信工程师、研究人员及高年级学生提供一个扎实且与时俱进的知识框架。 第一部分：信息论与信源编码的精深探究 本部分聚焦于信息的度量、传输的极限，以及如何以最经济的数字形式表征信息源。 1. 香农理论的现代诠释与扩展： 超越基础的熵、互信息概念，本书将深入分析在有限带宽、有限能量约束下，香农信道编码定理（Shannon-Hartley Theorem）在实际系统中的应用瓶颈与突破口。重点探讨了在大数据和物联网场景中，如何精确估计和建模非平稳、高维信息源的统计特性，为后续的信道传输效率设定理论上限。 2. 高效信源压缩技术： 详细解析了超越经典霍夫曼和算术编码的现代压缩算法。内容涵盖了基于变换的编码，如在图像和视频压缩中占据核心地位的离散小波变换（DWT）及其在优化量化噪声方面的策略；以及基于模型的统计编码，特别是在语音和生物信息学中应用的上下文自适应算术编码（CAE）和基于预测的线性（LPC）模型压缩。书中将大量篇幅用于讨论有损压缩中的信息失真度量标准（如SSIM、PSNR在不同感知模型下的局限性），并引入了感知编码（Perceptual Coding）的设计哲学。 第二部分：信道编码的纠错艺术与前沿构造 本部分不再停留于代数译码的基础，而是将重点放在如何设计出能在高斯信道乃至更复杂衰落信道中逼近香农极限的高性能编码与译码系统。 1. 代数与图译码的深度融合： 本书系统回顾了代数编码（如BCH、Reed-Solomon）的构造与译码代数基础。随后，核心内容转向基于图结构的译码范式。详细剖析了Turbo码的迭代译码原理，包括Max-Log-MAP算法的实现细节与性能优化。更进一步，本书将LDPC码（低密度奇偶校验码）的稀疏矩阵表示、校验矩阵的构造算法（如PEG算法）以及高性能的概率图译码器（如BP、SPA译码）作为重点讲解，论述其在5G及卫星通信中的核心地位。 2. 信道编码的系统级优化： 探讨了在有限延迟和实时性要求下的快速译码算法。针对快衰落信道，分析了联合迭代译码（JID）的概念，即编码与均衡、解码的相互信息传递机制。此外，书中还引入了极化码（Polar Codes）的构造原理，作为下一代通信标准中实现理论极限潜力的关键技术，并探讨了其在特定码率下的逼近性能分析。 第三部分：现代调制与多址接入的频谱效率革命 本部分关注如何在有限的频谱资源上，通过精妙的信号波形设计和接入策略，实现高数据速率和高频谱效率。 1. 高阶调制与非正交波形设计： 本书深入分析了从QPSK到高阶QAM的原理，但更侧重于非正交传输技术。详细阐述了OFDM（正交频分复用）的原理、循环前缀（CP）的设计原则、载波间干扰（ICI）的抑制，以及在工业物联网（IIoT）中对传统OFDM的改进，如时频重叠的FBMC（滤波器组多载波）。此外，书中对非正交多址接入（NOMA）的功率分配、用户调度和串行干扰消除（SIC）技术进行了细致的建模和仿真分析。 2. 认知与智能无线电： 探讨了如何通过认知无线电（CR）技术动态利用频谱资源。核心内容包括频谱感知技术（如能量检测、小样本信号检测），以及基于机器学习的动态频谱接入决策系统。这部分将通信理论与人工智能技术结合，以应对日益拥挤的无线电环境。 3. 多天线技术（MIMO）的维度扩展： MIMO不再仅仅是空间复用和分集增益的简单叠加。本书重点分析了大规模MIMO（Massive MIMO）的物理层挑战，包括信道状态信息（CSI）的获取、预编码（Precoding）的设计（如迫零、莱斯信道下的迫零优化），以及数字预编码与模拟预编码的混合架构。同时，对毫米波（mmWave）通信中的大规模波束赋形（Beamforming）技术在硬件实现上的挑战和解决方案进行了详细论述。 第四部分：系统性挑战与前沿交叉领域 本部分面向未来通信系统的需求，讨论了理论在实际复杂环境下的应对策略。 1. 杂乱衰落信道建模与均衡技术： 本书超越了简单的瑞利或莱斯信道模型，重点分析了室内非视距（NLOS）传播和移动性导致的快速变化信道的统计建模。针对信道时间色散问题，深入解析了迫零（ZF）均衡、最小均方误差（MMSE）均衡的原理，并引入了基于神经网络的深度学习信道反卷积方法，用于应对极其复杂的非线性失真。 2. 安全通信与物理层安全： 在信息泄露风险日益增大的背景下，本书将物理层安全作为一个核心议题。分析了窃听者模型（如埃洛夫模型），基于保密熵的分析方法，并探讨了如何通过优化预编码、波束赋形和噪声注入技术，在不依赖高层加密的前提下，提高窃听信道的容量极限，实现信息论意义上的安全传输。 3. 综合性系统仿真与设计范例： 本书的实践导向贯穿始终。最后一部分提供了一系列端到端系统仿真的案例分析，包括5G NR物理层关键模块（如LDPC编码器、OFDM调制器）的参数设置与性能验证。通过实际工程案例的剖析，引导读者将理论知识转化为可部署的系统设计方案。 本书特色： 理论的广度与深度兼顾： 覆盖了从香农极限到最新的极化码、大规模MIMO等前沿技术。 数学严谨性： 运用现代随机过程、矩阵代数和优化理论对复杂系统进行精确建模。 面向工程实践： 强调算法的工程实现可行性与性能权衡，而非纯粹的理论推导。 目标读者： 通信工程、电子工程、信息科学及相关领域的研究生、博士生，以及从事无线通信系统研发、算法设计和标准化工作的专业工程师。

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这本书给我最大的启发在于，通信不仅仅是信息的传递，更是一种智慧的设计。作者在讲解信息论部分时，并没有止步于香农定理的数学推导，而是着重分析了它对于通信系统设计的重要性。他用通俗易懂的语言，解释了“信道容量”的概念，以及它如何为我们设定了一个信息传输的理论上限。 让我印象深刻的是，在介绍编码技术时，作者特别强调了“差错控制”的重要性。他用生动的例子，说明了在实际通信中，信号会受到各种干扰，如果不对这些干扰进行有效的控制，再好的编码技术也可能功亏一篑。这本书让我明白了，通信的“好坏”不仅仅取决于传输速度，更在于传输的“可靠性”和“鲁棒性”。这种对通信深层次的思考，让我对这个领域有了更全面的认识。

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这本书的魅力在于它并非仅仅罗列知识点，而是注重思想的启发。在讲到信道编码的时候，作者并没有直接给出各种编码的细节，而是先探讨了“为什么需要编码”这个问题。他深入浅出地分析了噪声对信号传输的影响，以及如何通过引入冗余来提高传输的可靠性。我印象最深刻的是他对“汉明码”的讲解，通过一个简单的例子，生动地展示了如何检测和纠正单个比特的错误。这个过程就像在信息这条路上设置了“检查站”，即使有“小偷”（噪声）篡毁了部分信息，我们也能及时发现并修复。 更让我惊喜的是，作者在书中还穿插了一些通信技术的历史发展脉络。比如，在介绍模拟通信到数字通信的转变时，他详细阐述了数字通信相比于模拟通信的优势，以及它如何彻底改变了信息传播的面貌。这种叙述方式，让我不仅理解了技术的“是什么”，更明白了技术的“为什么”和“怎么来的”。阅读过程中，我时不时会停下来思考，作者是如何一步步将这些复杂的技术演进的过程串联起来的。他对通信系统整体架构的理解，以及对不同技术之间相互关联的把握，都展现了他深厚的功底。

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对于我这样一个对通信领域充满好奇但又缺乏系统学习背景的读者来说，这本《现代通信原理》无疑是一本非常宝贵的入门读物。作者在介绍各个技术模块时，都非常注重它们的内在联系和逻辑递进。比如，在讲解完调制解调的原理后，他立刻就引出了关于“带宽”和“功率”的权衡，以及如何在有限的资源下实现高效的通信。我感觉自己不是在被动地接受信息，而是在参与一场思维的探索。 书中的图表设计也相当出色，很多复杂的概念，通过一幅图就能瞬间豁然开朗。比如，关于ASK、FSK、PSK等调幅、调频、调相的调制方式，作者都用简洁明了的时域和频域波形图来展示，对比清晰，很容易就能看出它们之间的差异和各自的特点。这种“图文并茂”的方式，极大地降低了学习的门槛，让我能够更直观地理解那些原本可能让人望而却步的抽象概念。

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拿到这本《现代通信原理》的时候，我其实是抱着一种忐忑的心情。毕竟通信这块儿，知识密度大，概念又容易混淆，总担心自己会跟不上。但翻开第一章，就被作者严谨的逻辑和清晰的脉络所吸引。他没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从最基础的概念讲起，比如信号的本质是什么，信息又是如何被编码的。这一点对于我这种想从头梳理一遍知识体系的读者来说，简直是雪中送炭。 就拿信号与系统的部分来说，作者用了大量的类比和图示，把傅里叶变换、拉普拉斯变换这些看似抽象的概念讲得活灵活现。我尤其喜欢他对“系统”的解释，把它比作一个加工厂，输入是原材料（信号），输出是加工后的产品（处理过的信号）。通过不同的“生产线”（系统），原材料会发生各种变化。这种形象的解读，让我一下子就明白了系统在通信过程中的核心作用。而且，他在讲解过程中，还会适时地引用一些实际的通信场景，比如模拟电视信号的传输，或者收音机接收信号的原理，让理论不再是枯燥的符号，而是与我们的生活息息相关。

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读完这本书，我最大的感受是通信的“艺术性”。作者在论述过程中，不仅仅是技术的堆砌，更融入了他对通信本质的深刻理解。他在介绍多路复用技术时，将不同的信号“打包”传输的场景，比作是在一条公路上让多辆汽车有序行驶，既提高了效率，又避免了相互干扰。这种生动的比喻，让我对信息传输的精妙之处有了全新的认识。 而且，作者在书中对于各种通信标准和协议的介绍，都能够引人深思。他不仅仅是描述它们的功能，更会探讨它们在特定历史时期出现的背景，以及它们如何解决当时通信面临的关键问题。这让我意识到，任何一项通信技术的产生，都不是凭空出现的，而是人类智慧不断解决实际问题的结晶。这本书让我不仅仅掌握了通信的“术”，更理解了通信的“道”。

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