Telecommunications and Data Communications Handbook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Horak, Ray

出品人:

页数:791

译者:

出版时间:

价格:$99.95

装帧:Paper

isbn号码:9780470041413

丛书系列:

图书标签:

• Telecommunications
• Data Communications
• Networking
• Wireless Communication
• Signal Processing
• Digital Communication
• Network Security
• Optical Communication
• Communication Systems
• Information Technology

电子通信与数据传输原理：深度解析与前沿应用 （一本聚焦于现代通信系统底层理论、技术演进及未来趋势的专业著作） 第一部分：通信系统的基石——理论与信号基础 第一章：信息论与信道编码的再审视 本章深入探讨现代通信系统的理论极限，超越香农公式的基础阐述，着重分析在实际非理想信道（如存在记忆效应和非高斯噪声的复杂环境）下的信息传输效率。我们将详细剖析先进的信道编码技术，包括低密度奇偶校验码（LDPC）在近香农极限性能上的突破，以及极化码（Polar Codes）在控制信道应用中的独特优势。重点讨论了速率匹配、速率提升与交织器设计对实际系统性能的细微影响，并辅以最新的研究进展，例如引入机器学习优化编码结构的可能性。此外，本章还将对预编码（Precoding）和后处理技术在抑制信道衰落方面的实际应用案例进行深入分析，为读者构建坚实的理论基础。 第二章：数字调制技术的多维空间探索 本章超越传统的QAM/PSK介绍，聚焦于高阶调制和复杂波形设计在频谱效率提升中的作用。详细阐述了正交频分复用（OFDM）系统的关键技术挑战，包括载波间干扰（ICI）、定时同步误差（Timing Offset）以及峰均功率比（PAPR）的管理策略，并对比了面向未来的多载波方案，如广义频分复用（GFDM）和滤波器组多载波（FBMC）在时域和频域上的优越性。在电磁兼容性（EMC）和功耗角度，深入分析了恒包络调制（如$pi/4$-DQPSK）在特定物联网场景中的应用价值。同时，本章会详尽解析MIMO系统中的空间调制（Spatial Modulation）与传输空时分组码（STBC）的原理及其在多用户干扰抑制中的配合机制。 第三章：随机过程与噪声分析在通信中的实践应用 本章侧重于将随机过程理论应用于实际通信链路的设计与分析。详细讨论了平稳随机过程、各态历经性（Ergodicity）在信道建模中的重要性。关键在于，本章不仅介绍了高斯白噪声（AWGN）模型，更着重于对更现实的衰落模型，如瑞利（Rayleigh）、莱斯（Rician）以及更复杂的阴影衰落（Shadowing）的概率密度函数进行详尽推导与仿真验证。特别地，本章会介绍如何利用雅可比矩阵和高维随机变量的特性，精确评估接收信号的误码率（BER）性能下限，为链路预算和系统裕度设计提供严格的数学工具。 --- 第二部分：现代系统架构与传输介质 第四章：无线信道建模与传播特性深度剖析 本章将无线信道视为一个多输入多输出（MIMO）的时间变系统。从电磁波的传播机理出发，系统性地介绍了自由空间、地面反射、折射与绕射现象的建模，并详细对比了几种主流的经验信道模型（如Okumura-Hata模型）的适用范围及其局限性。重点在于时域和频域的信道冲激响应分析，包括延迟扩展（Delay Spread）和多普勒扩展（Doppler Spread）对系统性能的影响。本章还涵盖了毫米波（mmWave）通信中波束成形（Beamforming）的几何光学与物理光学近似方法，以及大规模MIMO（Massive MIMO）中信道状态信息（CSI）的获取与反馈机制的挑战。 第五章：光纤通信系统的容量与非线性效应 本章深入探讨了高速光通信链路的设计与优化。详细分析了色散（Chromatic Dispersion）和偏振模色散（PMD）的补偿技术，包括色散补偿光纤（DCF）和电子色散补偿（EDC）。在超高比特率传输（如400G及以上）的背景下，本章聚焦于非线性效应，如自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）的机理及其对信号完整性的破坏。本章对相干光通信（Coherent Optical Communication）中的数字信号处理流程，如插值、同步和均衡技术进行了详尽的算法描述，并探讨了空分复用（SDM）技术在光纤容量提升中的潜力。 第六章：有线数据网络的核心：以太网与数据链路层协议 本章聚焦于局域网和城域网中数据链路层的机制。详细剖除了IEEE 802.3 标准下不同速率以太网（10G/40G/100G）的物理层接口与MAC层的仲裁机制。重点分析了关键的链路管理协议，如生成树协议（STP）在网络冗余中的作用和快速重路由机制。此外，本章也深入探讨了载波以太网（Carrier Ethernet）在电信网络中的承载技术，包括服务等级协议（SLA）的保证、VLAN的灵活配置与隧道技术（如QinQ）在运营商网络中的应用，强调了链路层协议在确保服务质量（QoS）方面的关键作用。 --- 第三部分：网络与移动通信的演进 第七章：分组交换网络的原理与流量工程 本章系统性地讲解了现代互联网的核心——IP 路由与交换技术。详细阐述了OSPF、IS-IS等链路状态协议的收敛过程，并对比了BGP在自治系统间路由选择中的策略。在流量工程方面，本章探讨了多路径路由技术（如ECMP）的应用及其在负载均衡中的局限性。本章的重点还包括拥塞控制算法的演进，从TCP Reno到BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）的转变，分析了这些算法如何在不牺牲网络稳定性的前提下提升传输效率。此外，网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）的概念及其对传统网络架构的颠覆性影响将被深入分析。 第八章：移动通信系统（4G/5G）的空口与接入技术 本章专注于蜂窝移动通信系统中物理层和接入层的设计哲学。在4G LTE部分，详述了OFDMA和SC-FDMA在上下行链路中的差异化应用，以及MIMO和载波聚合（Carrier Aggregation）对吞吐量的提升。转向5G NR，本章深入解析了灵活双工（Flexible Duplexing）、子载波间隔（Subcarrier Spacing）的选择对不同服务场景（eMBB, uRLLC, mMTC）的适配性。特别关注了波束管理（Beam Management）在毫米波频段的必要性，以及新型的信道编码（LDPC/Polar）如何在物理层保障极低延迟和高可靠性。 第九章：网络安全与隐私保护在通信中的嵌入 本章讨论了在数据传输过程中保障信息安全的必要技术手段。详细分析了IPsec（AH/ESP）和TLS/SSL协议栈在不同网络层次的安全机制，包括握手过程、密钥协商（如Diffie-Hellman）和完整性校验。在无线领域，本章深入探讨了3GPP安全架构中的用户面和控制面加密算法（如AES-GCM），以及针对中间人攻击（MITM）和身份伪造的认证协议。本章的实践部分将涵盖安全域隔离、微分隐私（Differential Privacy）在数据收集中的初步应用，旨在提供一个全面的通信安全视角。 --- 第四部分：未来展望与新兴领域 第十章：物联网（IoT）与低功耗广域网（LPWAN）的技术选型 本章探讨了面向海量低速率、低功耗连接需求的通信解决方案。系统对比了NB-IoT、LoRaWAN、Sigfox等主流LPWAN技术的物理层设计、频谱使用模式和网络架构的差异。重点分析了如何在极端的功耗预算下实现可靠的数据传输，包括脉冲编码、跳频技术的优化应用。此外，本章还探讨了时间敏感网络（TSN）在工业物联网（IIoT）中对超高确定性通信的需求，以及TSN如何通过时间同步和流量整形技术实现毫秒级乃至微秒级的抖动控制。 第十一章：人工智能赋能的通信系统优化 本章探讨了机器学习和深度学习技术如何从根本上改变通信系统的设计和运行模式。分析了如何使用深度强化学习（DRL）来优化无线资源管理，例如动态功率控制和波束选择，以适应快速变化的信道环境。在信号处理层面，本章展示了深度神经网络在信道均衡、盲源分离以及抗干扰方面的潜力，尤其是在处理非线性、时变信道时表现出的优越性。本章的结论部分将聚焦于“自组织、自适应、自优化”的未来无线网络愿景，探讨AI在网络切片管理和故障预测中的集成方案。 第十二章：量子计算对现代加密与通信的潜在冲击 本章面向未来，探讨了量子计算对当前通信安全基础设施的挑战，特别是Shor算法对RSA和ECC公钥密码体系的威胁。详细阐述了后量子密码学（PQC）的几种主要方向，如格基密码、基于哈希的签名和多元多项式密码学的数学基础与实现难度。同时，本章也将概述量子密钥分发（QKD）的技术原理（如BB84协议），并分析其在安全通信链路建设中的可行性与当前商业化的瓶颈，为读者提供一个面向未来十年的技术预警与准备视角。

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