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出版者:

作者:艾建春 编

出品人:

页数:289

译者:

出版时间:2009-8

价格:29.80元

装帧:

isbn号码:9787508466866

丛书系列:

图书标签:

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《现代通信原理与应用》 概述： 本书深入浅出地阐述了现代通信系统的基本原理、核心技术及广泛应用。从信息论的基石出发，逐步构建起通信系统的理论框架，涵盖了信号的产生、传输、接收、解调、编码、调制、以及多址技术等关键环节。书中不仅注重理论的严谨性，更强调实践的指导意义，结合大量实例和应用场景，展现了通信技术在日常生活和社会发展中的重要作用。本书旨在为读者提供一个全面而深刻的通信技术知识体系，培养其分析和解决通信工程问题的能力。 第一部分：通信基础理论 第一章：信息论与信源编码 信息的基本概念： 本章首先介绍信息的定义，以及如何用信息量来量化信息。我们将探讨信息熵的概念，这是衡量不确定性的重要指标，并学习如何计算不同随机变量的信息熵。 信源的分类与建模： 详细介绍离散信源和连续信源的特点，并通过马尔可夫链等模型来描述信源的统计特性。读者将了解如何根据信源的特点选择合适的模型进行分析。 信道容量： 深入理解信道容量这一核心概念，它是衡量信道传输信息能力的上限。我们将介绍香农-哈特利定理，这是计算离散无记忆信道和连续信道的容量的经典公式。 信源编码定理： 探讨信源编码的基本原理，即如何用最少的比特数来表示信息。本章将详细介绍变长编码（如霍夫曼编码）和定长编码的原理、优缺点及应用。重点分析霍夫曼编码的构建过程和性能评估。 熵率与无损压缩： 学习熵率作为信源的平均信息量的概念，并了解无损数据压缩技术（如LZ77、LZW算法）的原理，以及它们如何利用信源的统计特性来提高编码效率。 第二章：信道编码与纠错 差错的产生与度量： 分析通信过程中差错产生的根源，如噪声、干扰等，并介绍误码率（BER）和符号错误率（SER）等衡量信道传输质量的指标。 线性分组码： 详细介绍线性分组码的构造原理，包括生成矩阵、校验矩阵等概念。我们将学习如何进行编码和译码，并分析其纠错能力。重点介绍汉明码等典型线性分组码。 循环码： 学习循环码的特点和编码实现方式，包括其生成多项式和移位寄存器实现。重点介绍BCH码和RS码（Reed-Solomon码）作为强纠错能力的循环码，并探讨其在CD、DVD、卫星通信等领域的应用。 卷积码： 介绍卷积码的编码原理，包括卷积编码器的结构和约束长度。重点讲解Viterbi算法，这是实现卷积码最优译码的关键算法，并分析其性能。 Turbo码与LDPC码： 深入探讨现代高性能纠错码，如Turbo码和LDPC码。分析它们的迭代译码原理和优越的纠错性能，并介绍它们在3G/4G/5G通信、Wi-Fi等无线通信系统中的应用。 第三章：信号的表示与变换 傅里叶级数与傅里叶变换： 介绍周期信号的傅里叶级数展开和非周期信号的傅里叶变换，揭示信号的频谱特性。学习如何分析信号的频率成分，理解其在通信系统中的重要作用。 拉普拉斯变换与Z变换： 介绍拉普拉斯变换在分析连续时间系统中的应用，以及Z变换在分析离散时间系统中的应用。它们能更方便地处理系统的瞬态响应和稳定性问题。 相关与卷积： 深入理解相关和卷积的数学概念，并分析它们在信号检测、滤波、系统分析等通信工程中的核心作用。 采样定理： 详细阐述奈奎斯特采样定理，解释了如何将连续时间信号离散化而不丢失信息，这是数字通信的基础。学习欠采样和过采样的概念及其适用场景。 数字信号表示： 介绍数字信号的表示方法，包括量化、编码等过程，以及数字信号在存储和处理上的优势。 第二部分：调制与解调技术 第四章：模拟调制技术 幅度调制 (AM)： 介绍调幅的基本原理，包括普通调幅 (DSB-LC)、双边带抑制载波 (DSB-SC) 和单边带 (SSB) 调制。分析它们的频谱特性、功率效率和带宽需求，并探讨其在广播等领域的应用。 角度调制 (FM & PM)： 深入讲解调频 (FM) 和调相 (PM) 的原理，分析它们的频谱特点和抗噪声性能。重点介绍FM在广播电视、无线通信中的广泛应用，并与AM进行性能比较。 调制与解调电路： 简要介绍实现模拟调制的典型电路结构，如振荡器、混频器等。同时，分析AM和FM解调器的基本原理和实现方法。 第五章：数字调制技术 基带传输： 介绍不经过载波调制的数字信号传输方式，包括常见的基带脉冲成形技术，如归零 (RZ)、不归零 (NRZ) 码。分析其信号谱特性和码间串扰问题。 带通传输： 详细阐述数字信号如何加载到高频载波上进行传输。 振幅键控 (ASK)： 介绍ASK的原理，包括2ASK、M-ASK等。分析其实现简单性但对噪声敏感的特点。 频率键控 (FSK)： 讲解FSK的原理，包括2FSK、M-FSK等。分析其相对ASK具有更好的抗噪声性能。 相位键控 (PSK)： 深入介绍PSK的原理，包括BPSK、QPSK、M-PSK等。分析其高频谱效率和良好的抗噪声性能，是目前主流的数字调制方式之一。 正交幅度调制 (QAM)： 结合ASK和PSK的优点，详细介绍QAM的原理，如16-QAM、64-QAM、256-QAM等。分析其极高的频谱效率，是现代高速数据通信的关键技术。 数字解调技术： 介绍各种数字调制方式的解调器原理，包括相干解调、非相干解调以及最佳接收机原理。 高阶调制与性能分析： 讨论高阶数字调制（如M-ary调制）的原理、优点（提高数据速率）和缺点（对噪声更敏感），以及如何在数据速率和误码率之间进行权衡。 第三部分：通信系统组成与应用 第六章：多路复用与多址技术 频分复用 (FDM)： 介绍FDM的基本原理，将信道划分为多个独立的频带，允许多个用户在同一时间传输不同信号。分析其在固定通信网络中的应用，如早期的电话网络。 时分复用 (TDM)： 讲解TDM的基本原理，将时间划分为多个时隙，允许多个用户轮流使用信道。分析其在数字通信系统中的应用，如ISDN。 码分多址 (CDMA)： 深入理解CDMA的核心技术，通过给每个用户分配一个独特的扩频码，使得用户可以在同一时间和同一频带内进行通信，而相互之间的干扰可以被抑制。分析其在2G、3G移动通信系统中的革命性应用。 正交频分复用 (OFDM)： 介绍OFDM的技术原理，将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个正交的子载波上同时传输。分析其对频率选择性衰落的抵抗能力，是4G、5G、Wi-Fi等现代无线通信系统的关键技术。 其他多址技术： 简要介绍混合多址技术（如TD-SCDMA）的原理和特点。 第七章：无线通信系统 蜂窝移动通信： 详细介绍蜂窝移动通信系统的基本架构，包括基站、核心网、切换等概念。分析从1G到5G各代移动通信技术的演进，以及它们在数据速率、用户容量、时延等方面的提升。 卫星通信： 介绍卫星通信系统的组成，包括地面站、通信卫星等。分析其覆盖范围广、不受地域限制的特点，以及在远距离通信、广播、导航等领域的应用。 短距离无线通信： 介绍Wi-Fi、蓝牙、NFC等短距离无线通信技术，分析它们的原理、应用场景和优缺点。 无线传感器网络： 探讨无线传感器网络的架构、通信协议和应用，例如环境监测、智能家居等。 第八章：光纤通信系统 光纤的原理与特性： 介绍光纤作为传输介质的原理，包括全内反射。分析光纤的低损耗、高带宽、抗电磁干扰等优势。 光源与探测器： 介绍光纤通信中常用的光源（如LED、激光器）和光探测器（如PIN管、APD）的工作原理。 光调制与解调： 讲解如何将电信号转换为光信号进行传输，以及如何将接收到的光信号还原为电信号。 光复用技术： 介绍波分复用 (WDM) 技术，允许多个不同波长的光信号在同一根光纤中传输，极大地提高了光纤的传输容量。 光纤通信的应用： 阐述光纤通信在互联网骨干网、城域网、接入网等领域的广泛应用，以及其对现代信息社会的重要性。 第九章：网络通信基础 网络协议栈： 介绍TCP/IP协议族，包括各层协议的功能和相互关系，如IP、TCP、UDP、HTTP等。 数据交换技术： 分类介绍电路交换、报文交换和分组交换的原理，以及它们在不同通信网络中的应用。 局域网 (LAN) 与广域网 (WAN)： 分析LAN和WAN的特点、拓扑结构和常用技术，如以太网。 移动IP与无线网络： 介绍移动IP技术，解决移动设备在不同网络间的漫游问题。探讨无线局域网 (WLAN) 的架构和安全。 第十章：通信系统的设计与优化 链路预算： 学习链路预算的计算方法，评估通信链路的传输质量和覆盖范围。 噪声分析与抑制： 深入分析通信系统中各种噪声源，并介绍降低噪声影响的各种方法，如滤波、信号处理等。 信号失真与补偿： 探讨信号在传输过程中可能出现的失真（如频率选择性衰落、非线性失真）及其补偿技术。 系统性能指标： 总结通信系统常用的性能评价指标，如数据率、误码率、信噪比、时延等，并分析它们之间的权衡关系。 通信系统的新发展趋势： 展望人工智能在通信系统中的应用、软件定义网络 (SDN)、网络功能虚拟化 (NFV) 等前沿技术。 本书特色： 结构清晰，逻辑严谨： 从基础理论到实际应用，层层递进，系统性强。 内容翔实，覆盖面广： 涵盖了通信领域的核心知识点，为读者构建全面的知识体系。 理论联系实际： 结合大量实际案例和工程应用，帮助读者理解抽象的理论概念。 注重可读性： 语言通俗易懂，避免过于晦涩的专业术语，适合不同背景的读者。 兼顾理论与实践： 既强调理论的深度，也关注实际工程中的应用和解决方案。 目标读者： 通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的本科生和研究生。 从事通信设备研发、系统设计、网络建设、维护和运营的工程师。 对现代通信技术感兴趣的行业从业人员和技术爱好者。 通过阅读本书，读者将能够深入理解现代通信系统的运作机制，掌握相关的理论知识和工程技术，为在通信领域进一步的学习和工作打下坚实的基础。

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