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出版者:云南大学

作者:孙晓明，陈吉顺主

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:20

装帧:

isbn号码:9787810688192

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• 信息技术
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• 网络协议
• 实践应用

现代通信系统原理与实践 书籍简介 本书旨在深入剖析现代通信系统的基本原理、关键技术及其在实际工程中的应用。它不仅仅是一本理论教材，更是一本面向工程师和技术爱好者的实践指南，力求在扎实的理论基础上，系统地展现当代通信技术从信号产生、调制解调、信道传输到最终接收与处理的全过程。 第一部分：通信系统基础理论 第一章：信号与系统回顾 本章首先回顾了信号分析的基础工具，包括连续时间信号和离散时间信号的表示方法，如傅里叶级数、傅里叶变换及其在频域分析中的重要性。重点讲解了线性时不变（LTI）系统的概念，并通过卷积积分和卷积和来描述系统的动态特性。深入讨论了系统的频率响应、带宽、瞬态响应与稳态响应，为后续的信道建模奠定理论基础。此外，还引入了随机过程的基本概念，如功率谱密度（PSD）和自相关函数，为处理噪声和信息源的随机性做好铺垫。 第二章：信息论基础 信息论是量化信息和衡量通信系统性能的基石。本章详细阐述了香农的信息论核心思想。首先定义了信息量、熵（信息源的平均不确定性）及其性质。随后，深入探讨了信源编码（无损和有损）的理论极限，包括信源编码定理。接着，引入互信息和信道容量的概念，重点分析了有噪声信道下的香农-哈特利定理，揭示了在给定信噪比下信道的最大传输速率。本章内容有助于读者理解任何通信系统设计的根本性能边界。 第三章：调制技术与频谱效率 本章聚焦于如何将基带信号转换成适合在物理信道上传输的带通信号。我们系统地介绍了线性调制技术，如幅度调制（AM）、双边带（DSB）、单边带（SSB）和残余边带（VSB），并详细分析了它们的功率谱特性和解调方法。随后，转向非线性调制技术，包括频率调制（FM）和相位调制（PM），探讨了它们在抗噪声性能方面的优势，特别是卡森法则在FM带宽估算中的应用。最后，对数字调制技术进行了导论，为下一章节的数字通信做准备。 第二部分：数字通信系统深度解析 第四章：基带传输与信道编码 数字通信的实现始于基带信号的成形和传输。本章探讨了如何有效地将离散数据映射到连续信号波形。详细分析了奈奎斯特准则，解释了码间串扰（ISI）的产生原因及其抑制技术，如升余弦滤波器。在信道编码方面，本章区分了信源编码和信道编码的目的。重点讲解了信道编码的基础知识，包括线性分组码（如汉明码、循环冗余校验码CRC）和卷积码，并介绍了维特比算法在最优解码中的应用，强调了编码增益的概念。 第五章：数字带通传输与同步技术 本章将数字信号带入射频（RF）领域。详细介绍了数字调制技术，如振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）和相移键控（PSK，包括BPSK, QPSK）。随后，深入研究了更高效的MPSK和正交幅度调制（QAM），通过星座图清晰地展示了它们在有限带宽内承载更多比特信息的能力。关键难点在于同步问题，本章专门辟出章节讲解载波恢复（如科斯塔斯环）和位定时同步的原理与实现，这是数字接收机正常工作的先决条件。 第六章：扩频通信与多址接入技术 为了在共享频谱资源的环境下实现抗干扰和多用户接入，扩频技术应运而生。本章详细介绍了伪随机序列（PN序列）的特性，并深入解析了直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）的原理。重点分析了扩频技术带来的抗多径衰落和抗干扰能力。在此基础上，自然延伸到多址接入技术，详尽对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）的优缺点及其在现代移动通信系统中的演进。 第三部分：信道建模与性能优化 第七章：无线信道特性与衰落模型 无线信道是通信系统中最复杂、最不确定的部分。本章专注于对无线信道的物理特性进行精确建模。讨论了信号传播的损耗模型，包括自由空间传播和阴影衰落（大尺度衰落）。核心内容是小尺度衰落的分析，包括多径效应导致的频率选择性衰落和快衰落。本章详细介绍了瑞利分布和莱斯分布在建模不同环境下的应用，并引入了时延扩展、相干时间等关键参数的工程意义。 第八章：抗衰落与抗干扰技术 针对信道固有的不确定性，本章介绍了一系列旨在提升系统鲁棒性的关键技术。首先是分集技术，包括空间分集（利用多个天线）、频率分集和时域分集，并深入分析了选择性合并（Selection Combining）和最大比合并（Maximal Ratio Combining）的性能提升。其次，探讨了信道均衡技术，特别是线性均衡器和迫零均衡器的设计思路，以消除ISI的影响。最后，简要介绍了自适应技术在信道估计和跟踪中的作用。 第九章：正交频分复用（OFDM）系统原理 OFDM已成为宽带无线通信的核心技术，如Wi-Fi和4G/5G标准。本章将OFDM作为一种重要的多载波调制技术进行系统阐述。解释了OFDM如何通过将高速数据流分解到多个正交的窄带子载波上来有效抵抗频率选择性衰落。本章重点解析了循环前缀（CP）的作用——消除符号间干扰，以及快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）在OFDM收发机中的高效实现。 第四部分：现代通信系统的实现与展望 第十章：接收机设计与性能评估 本章将理论知识应用于实际接收机的设计。讨论了相干解调与非相干解调的原理和适用场景。深入剖析了不同调制方式下的误码率（BER）性能曲线，并与理论香农极限进行对比。重点分析了实际接收机中噪声源的建模，如热噪声、量化噪声等，以及如何通过工程手段（如低噪声放大器LNA的选择）优化接收机的系统噪声系数。 第十一章：软件定义无线电（SDR）导论 SDR代表了现代通信系统实现方式的重大变革。本章介绍了SDR的架构，强调了通用处理器替代专用硬件在灵活性和可升级性上的优势。讨论了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）在SDR前端的关键作用。通过实例说明如何利用FPGA和DSP技术在软件层面实现复杂的调制解调、滤波和同步算法，展示了数字信号处理在现代通信中的核心地位。 第十二章：前沿通信技术概述 本章对未来通信技术进行展望。简要介绍了多输入多输出（MIMO）系统的基本概念及其空间复用和分集增益的原理。探讨了认知无线电（CR）在频谱共享方面的潜力。最后，对下一代移动通信（如5G及后续技术）中采用的新的频谱、编码和网络架构进行了前瞻性分析，激励读者关注通信领域的持续创新。 本书结构严谨，内容覆盖了从信号的物理本质到复杂的系统实现，对每一项关键技术都进行了深入的理论推导和工程化的解释，是希望全面掌握现代通信技术栈的专业人士的理想参考读物。

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这本书的结构设计得非常规整，每个章节都像是一个独立的知识模块，用严谨的语言阐述着计算机网络的方方面面。我的 initial thought 是，这会是一本可以快速查找和解决特定问题的工具书。我原本期待的是，当我遇到某个网络应用场景时，比如需要配置防火墙规则，或者需要理解 DNS 解析过程，能够迅速在书中找到对应的解决方案或详细的操作指南。但实际上，它更像是一本百科全书，从网络协议的起源讲到数据链路层的帧格式，再到网络层的路由算法，内容非常全面。然而，这种全面性也带来了一个挑战：它在深入讲解某个概念时，往往会延伸到相关的底层原理，这对于只想了解“如何用”的读者来说，可能会觉得信息密度过大，而且有些理论性内容与实际应用之间的联系不够直观。例如，在讲解 TCP 协议时，它详细描述了三次握手和四次挥手的过程，以及拥塞控制的算法，但对于如何根据这些原理去优化网络应用的通信性能，或者如何识别和解决 TCP 连接异常等实际问题，着重笔墨的篇幅相对较少，导致我很难将理论知识直接转化为解决实际问题的能力。

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这本书的排版风格是那种非常传统的教科书样式，内容呈现得一丝不苟，每一个概念都力求严谨。我当时急切地希望能够学习一些关于网络安全攻防的实用技巧，例如如何防范常见的网络攻击，如何进行渗透测试，或者如何利用开源工具来加固网络。我设想书中会提供一些典型的攻击场景分析，并给出相应的防御策略，或者详细介绍一些安全审计和漏洞扫描的方法。然而，当我翻开这本书，看到的更多是对网络协议安全性方面的理论性讨论，比如对称加密和非对称加密的原理，数字签名和证书的应用，以及 TLS/SSL 协议的工作流程。这些内容虽然对于理解网络安全的基础很重要，但对于我这样想要立即掌握实际操作技能的读者来说，显得不够“接地气”。书中并没有太多关于如何实际部署安全措施，如何配置防火墙，或者如何应对实际的网络攻击事件的案例分析，更多的是在解释理论框架。这让我觉得，虽然对网络安全的理论有了更深的认识，但在实际操作层面，我仍然需要寻找其他的资源来弥补这方面的空白，书中提供的直接可操作的指导性内容确实不多。

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这本书的包装确实很朴实，拿到手的时候，封皮的触感有一种老派的纸张质感，不是那种光鲜亮丽的现代风格。我当时本来期待着能看到一些最新的技术图解，比如那些五颜六色的协议栈示意图，或者生动形象的数据包传输动画模拟。然而，翻开后，里面的文字风格更加偏向于严谨的学术论述，章节的划分也很清晰，但一开始就引入了不少基础概念的解释，比如 OSI 模型和 TCP/IP 模型的详细对比，以及各种网络协议的层级关系。我本以为会直接跳到应用层面，比如如何配置路由器、如何搭建一个简单的网站服务器，或者如何利用现有工具进行网络故障排除。但内容更多的是在解释“为什么”和“是什么”，而不是“怎么做”。例如，在讲到 IP 地址分配时，它详细地解释了 A、B、C 类地址的历史演变和私有地址的引入原因，而不是直接告诉你如何划分一个子网。虽然这有助于理解网络的底层逻辑，但对于我这种更想快速上手实践的读者来说，进度稍显缓慢。而且，书中大量的公式和图表，虽然看起来很专业，但很多我需要反复阅读才能理解其含义，这让我觉得学习过程有些吃力，需要投入大量的时间去消化。

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收到这本书的时候，我最大的期待是能学到一些能够直接应用到实际工作中的技巧，比如如何优化 Wi-Fi 信号，如何解决网络连接缓慢的问题，或者如何理解并利用一些常见的网络诊断工具。毕竟，“应用教程”这个名字本身就暗示着实用性。然而，当我翻开第一页，映入眼帘的是关于数据传输速率、带宽和延迟的理论性阐述，以及对各种传输介质（如双绞线、光纤）物理特性的深入分析。这让我有点摸不着头脑，因为我更想知道的是，当我的网络速度变慢时，我应该先检查哪些地方，应该使用什么命令来诊断。书中虽然也提到了局域网和广域网的概念，但更多的是从架构和设计的角度去阐述，而不是从用户角度去解决实际问题。比如，在讲解网络设备时，它会详细描述交换机和路由器的硬件构成和工作原理，但对于如何配置这些设备以提升性能，或者如何排查它们可能出现的故障，篇幅却显得有些不足。我曾设想过书中会有大量的实操案例，例如一步一步教我如何设置家庭 NAS，或者如何安全地进行远程访问，但这些内容在我阅读的章节中几乎没有出现，更多的是对概念和原理的阐述。

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拿到这本书时，我正计划着深入了解如何构建一个高效的网络环境，比如如何优化企业内部的网络拓扑，或者如何设计一个能够支持大规模并发访问的应用架构。我希望这本书能够提供一些前沿的架构设计理念，或者一些具体的实践案例，让我能够借鉴学习。但翻阅后发现，这本书的侧重点似乎更在于基础理论和协议的深度解析。它详细地介绍了各种网络模型，如 OSI 和 TCP/IP，并且对每个层次的协议都进行了深入的剖析，比如 IP 协议的封装、ARP 的工作机制、ICMP 的应用等。虽然这些内容对于理解网络的底层运作非常有帮助，但对于我想要了解的网络架构设计和优化方面，内容相对有限。书中更多的是在描述“是什么”，而对于“如何做”的指导性内容，例如如何根据业务需求选择合适的网络拓扑，如何进行负载均衡和容灾设计，或者如何利用 SDN 等新技术来提升网络灵活性，这些更具前瞻性和实践性的内容，篇幅并不突出，让我感觉离我的预期目标还有一段距离，更像是在为网络工程师打下坚实的理论基础，而不是提供一个直接可用的架构蓝图。

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