Digital Communication Systems

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出版者:Wiley
作者:Simon Haykin
出品人:
页数:800
译者:
出版时间:2013-2
价格:$ 257.64
装帧:
isbn号码:9780471647355
丛书系列:
图书标签:
  • 通信
  • 数字信号处理
  • 数字通信
  • 通信系统
  • 信号处理
  • 调制解调
  • 编码理论
  • 信道编码
  • 无线通信
  • 信息论
  • 通信原理
  • 数字信号处理
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具体描述

Offers the most complete, up-to-date coverage available on the principles of digital communications. Focuses on basic issues, relating theory to practice wherever possible. Numerous examples, worked out in detail, have been included to help the reader develop an intuitive grasp of the theory. Topics covered include the sampling process, digital modulation techniques, error-control coding, robust quantization for pulse-code modulation, coding speech at low bit radio, information theoretic concepts, coding and computer communication. Because the book covers a broad range of topics in digital communications, it should satisfy a variety of backgrounds and interests.

好的,这是一本名为《Advanced Signal Processing Techniques for Biomedical Imaging》的图书简介,内容将聚焦于前沿的信号处理方法在医学成像领域的应用,完全不涉及数字通信系统的任何内容。 --- 图书简介:Advanced Signal Processing Techniques for Biomedical Imaging 核心主题:驾驭复杂数据,解锁医学成像的潜能 在当代医学诊断和研究的前沿,医学成像技术(如MRI、CT、超声波以及新型的光学成像模态)已经成为不可或缺的工具。然而,这些模态捕获的数据往往是高维度、低信噪比且充满复杂噪声的。单纯依赖硬件的进步已不足以支撑下一代临床应用的精度和效率。《Advanced Signal Processing Techniques for Biomedical Imaging》正是为应对这一挑战而诞生的权威参考书。 本书超越了传统的傅里叶变换和基础滤波器的范畴,深入探讨了 先进信号处理理论 如何被精准地裁剪和应用于生物医学数据的获取、重建、增强和分析的全流程。我们聚焦于那些能够从海量、嘈杂的临床数据中提取出具有明确生物学意义的特征的技术。 第一部分:基础的重构与优化 本部分为后续高级主题打下坚实的基础,但重点在于如何利用信号处理原理优化图像采集的效率和质量。 1. 稀疏采样与压缩感知在成像中的应用 医学成像的瓶颈往往在于扫描时间过长和辐射剂量过高。我们详细剖析了压缩感知 (Compressed Sensing, CS) 理论在磁共振成像 (MRI) 和X射线断层扫描 (CT) 中的实现。 非均匀采样的信号重构: 探讨了如何利用信号在特定变换域(如小波域、曲线域)的稀疏性,通过迭代算法(如ISTA、FISTA)从远低于奈奎斯特速率的测量数据中精确重构高质量图像。 测量矩阵的设计与优化: 分析了对角化感知矩阵和随机化采样的有效性,及其对重构速度和伪影抑制的直接影响。 2. 深度去噪与本征噪声建模 医学图像中的噪声(热噪声、散斑噪声、散粒噪声)性质各异,传统线性滤波器往往会模糊重要的边界信息。 非局部方法 (NLM) 的深化: 介绍了超越简单像素相似度的块匹配和自相似性搜索算法,用于去除复杂结构中的随机噪声。 贝叶斯方法与变分去噪: 详细阐述了基于最大后验概率 (MAP) 估计的去噪框架,特别是将Total Variation (TV) 正则化与更复杂的各向异性惩罚项相结合,以保留边缘锐度的技术。 第二部分:高级图像重建与多模态融合 本部分着重于如何利用先进的数学工具从原始传感器数据(k-space, Radon 空间等)生成具有临床意义的图像,并整合来自不同设备的互补信息。 3. 迭代重建算法的性能提升 现代CT和PET扫描严重依赖迭代算法来校正物理效应和几何误差。 基于物理模型的重建 (Model-Based Reconstruction): 深入探讨了如何精确建模光子衰减、散射效应和探测器响应函数。重点介绍基于拉普拉斯算子正则化和非局部自相似性先验的迭代优化流程。 高效求解器设计: 分析了共轭梯度法 (CG)、快速交替最小二乘法 (FALSA) 以及如何利用GPU加速这些计算密集型的迭代过程,以实现实时或近实时重建。 4. 图像配准与多模态信息融合 在功能性成像和手术规划中,准确地对齐来自不同时间点或不同模态的图像至关重要。 基于特征点的配准: 讨论了如何利用局部描述符(如SIFT、SURF的生物医学变体)来提取鲁棒的解剖标志点,并应用稳健的几何变换模型。 基于信息论的融合: 重点介绍互信息 (Mutual Information, MI) 和归一化互信息 (NMI) 在没有精确解剖对应时的刚性与非刚性配准中的优化与梯度计算。我们还探讨了如何利用小波变换域中的相关性系数来融合高频细节和低频结构信息。 第三部分:特征提取与结构量化分析 本书的第三部分将信号处理从图像生成阶段推进到定量分析阶段,专注于从图像中提取可测量的生物学特征。 5. 基于形态学的纹理分析与定量成像 (Radiomics) 放射组学 (Radiomics) 的兴起要求我们用高阶统计量来描述图像中的异质性。 高阶灰度共生矩阵 (GLCM) 与灰度级区段统计 (GLSZM): 详细解释了这些高阶统计量如何量化肿瘤内部的纹理、对比度和异质性,并分析了它们对不同滤波前处理的敏感性。 曲率与拓扑分析: 探讨了如何利用微分几何和曲面拟合技术来测量组织边界的平滑度、褶皱程度和血管树的复杂分叉模式,这些是衡量病理进程的关键指标。 6. 时频分析在动态成像中的应用 在功能性磁共振成像 (fMRI)、动态增强扫描 (DCE-MRI) 或心电图门控成像中,时间序列数据的分析是核心。 小波变换在瞬态分析中的优势: 阐述了连续小波变换 (CWT) 和离散小波变换 (DWT) 如何用于精确识别心电门控图像中的特定时间点(如QRS波群),并分离不同频率的生理活动信号。 盲源分离 (BSS) 与独立成分分析 (ICA): 重点分析了ICA如何将混合的生理信号(如呼吸、运动伪影、以及感兴趣的神经活动信号)分解为统计上独立的成分,从而实现对纯净功能信号的提取。 总结与展望 《Advanced Signal Processing Techniques for Biomedical Imaging》不仅是一本理论手册,更是一本实用的方法论指南。它要求读者具备扎实的线性代数和概率论基础,并引导他们将这些知识转化为解决实际临床问题的尖端工具。本书旨在弥合理论信号处理专家与医学影像科学家之间的知识鸿沟,为下一代精准诊断和个性化治疗方案的开发提供坚实的信号处理基础。通过掌握这些技术,研究人员和临床工程师将能够从日益增长的医学数据中榨取出更深层次、更可靠的生物学信息。

作者简介

目录信息

Chapter 1. Introduction
Chapter 2. Fourier Analysis of Signals and Systems
Chapter 3. Probability Theory and Bayesian Inference
Chapter 4. Stochastic Processes
Chapter 5. Information Theory
Chapter 6. Conversion of Analog Waveforms into Coded Pulses
Chapter 7. Signaling over AWGN Channels
Chapter 8. Signaling over Band-Limited Channels
Chapter 9. Signaling over Fading Channels
Chapter 10. Error-Control Coding
Appendix A. Advanced Probabilistic Models
Appendix B. Bounds on the Q-Function
Appendix C. Bessel Functions
Appendix D. Method of Lagrange Multipliers
Appendix E. Information Capacity of MIMO Channels
Appendix F. Interleaving
Appendix G. The Peak-Power Reduction Problem in OFDM
Appendix H. Nonlinear Solid-State Power Amplifiers
Appendix I. Monte Carlo Integration
Appendix J. Maximal-Length Sequences
Appendix K. Mathematical Tables
Glossary
Bibliography
Index
Credits
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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《Digital Communication Systems》这本书,对于我来说,最大的亮点在于其对概率论和统计学在通信系统中的应用的阐述。书中在讲解各种通信模型时,都非常注重从概率统计的角度出发,对噪声的影响、信号的衰落以及误码率的计算进行了严谨的数学建模。例如,在讲解AWGN信道时,作者详细推导了高斯噪声的概率密度函数,并在此基础上计算了不同调制方式(如BPSK, QPSK, 8-PSK, QAM)的误码率。对于相干解调和非相干解调的性能差异,书中也通过概率分析给出了清晰的比较。我尤其欣赏书中对贝叶斯判决准则的详细讲解,这对于理解最优接收机的设计至关重要。书中还涉及了最大似然(ML)和最大后验概率(MAP)估计,并将其应用于符号判决和信道参数估计。对于通信系统中常见的随机过程,如马尔可夫链和泊松过程,书中也给出了必要的介绍,并阐述了它们在建模通信信道和用户接入等问题中的应用。书中对信息论的基础概念,如熵、互信息和信道容量的介绍也相当不错,虽然篇幅不长,但足以让我领略到信息论在通信系统设计中的指导意义。总的来说,这本书在理论深度上做得相当不错,尤其是在概率统计方法的运用上,为我理解通信系统的性能极限和设计最优算法提供了重要的理论工具。

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我最近在阅读《Digital Communication Systems》这本书,它在数字调制解调技术这一块的内容,给我留下了深刻的印象。书中从最基础的ASK(幅移键控)开始,循序渐进地介绍了FSK(频移键控)、PSK(相移键控)以及QAM(正交幅度调制)等各种调制方式。对于每一种调制方式,书中都详细解释了其基本原理,例如如何用载波的幅度、频率或相位来携带信息。我特别喜欢书中对星座图的讲解,它用直观的图示展示了不同调制方式下的信号点分布,并分析了星座图的密度对系统性能的影响。书中还对相干解调和非相干解调的性能进行了详细的比较,并给出了误码率的数学推导。此外,书中还涉及了一些更高级的调制技术,例如MPSK(M进制相移键控)和MQAM(M进制正交幅度调制),并分析了它们在提高频谱利用率方面的优势。虽然书中在某些调制技术的实现细节上,例如快速傅里叶变换(FFT)在OFDM中的应用,没有过多的展开,但它成功地让我理解了数字调制解调的基本原理和核心概念,为我进一步研究和设计通信系统打下了良好的基础。

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我最近翻阅的《Digital Communication Systems》这本书,在多载波通信和OFDM技术这一块的内容,给我留下了深刻的印象。书中对OFDM的基本原理,即通过将高速数据流分割成多个低速数据流,并分别加载到多个正交的子载波上进行传输,进行了非常清晰的阐述。它详细解释了正交性是如何实现的,以及子载波间隔的选择对系统性能的影响。关于循环前缀(CP)的作用,书中也进行了深入的分析,包括它如何有效地抵抗码间串扰(ISI)和符号间干扰(ICI),以及CP长度的选择与信道时延扩展之间的关系。对于OFDM系统的性能评估,书中也给出了一些分析方法,例如在AWGN信道和衰落信道下的误码率计算。此外,书中还介绍了一些OFDM的变种,如DFT-S-OFDM(单载波OFDM)和FBMC(滤波器组多相通信),并简要对比了它们各自的优缺点。虽然这本书在OFDM的实际实现细节方面,例如IFFT/FFT的计算效率和硬件实现,没有过多展开,但它成功地让我理解了OFDM的核心思想和其在现代无线通信系统(如4G LTE和5G NR)中的重要地位。这对于我理解这些前沿技术打下了良好的基础,也激发了我进一步探索OFDM调制解调的具体算法和工程实现。

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《Digital Communication Systems》这本书,在通信系统中的多径传播和均衡部分,让我学到了很多。书中对多径传播的成因,例如信号在传播过程中遇到障碍物反射,形成了多个路径到达接收端,导致信号失真,进行了详尽的解释。它详细介绍了如瑞利衰落和莱斯衰落等典型的多径衰落模型,并分析了这些衰落模型对信号包络和相位的影响。我特别喜欢书中对码间串扰(ISI)的讲解,它通过眼图的分析,清晰地展示了ISI是如何破坏信号的完整性,并导致误码率的升高。为了解决ISI问题,书中详细介绍了各种均衡技术,从最简单的零强制均衡器(ZF)到更优的最小均方误差均衡器(MMSE),以及最大似然序列估计(MLSE)。对于MLSE的维特比算法,书中进行了非常详细的讲解,并通过图示和伪代码,将复杂的算法流程分解成易于理解的步骤,让我能够快速掌握其核心思想。此外,书中还介绍了自适应均衡器的概念,以及它们如何在信道变化时自动调整均衡器参数,从而保证通信系统的性能。虽然书中在某些高级均衡技术(如信道反推均衡)的细节上没有过多的展开,但它成功地让我理解了多径传播的严重性以及解决该问题的关键技术。

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《Digital Communication Systems》这本书,在随机信号与噪声这一章节的内容,让我受益匪浅。书中从概率论的基础出发,详细讲解了随机变量、概率密度函数、累积分布函数等基本概念,并将其应用于描述通信系统中的各种信号和噪声。它详细阐述了高斯噪声的特性,以及它在通信系统中的重要性,并推导了高斯噪声的概率密度函数。我特别喜欢书中对信噪比(SNR)的讲解,它清晰地解释了SNR是如何衡量信号质量以及噪声对信号的影响程度,并给出了不同SNR下通信系统性能的分析。此外,书中还涉及了其他类型的噪声,例如瑞利噪声和泊松噪声,并分析了它们在不同通信场景下的应用。对于通信系统中的信号建模,书中也给出了详细的介绍,例如脉冲信号、周期信号等,并分析了这些信号在经过不同信道后的变化。虽然书中在某些更复杂的随机过程(如马尔可夫链)的细节上没有过多的展开,但它成功地让我理解了随机信号与噪声在通信系统中的重要性,以及如何通过数学方法来描述和分析它们,为我后续的学习打下了坚实的基础。

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我最近在阅读《Digital Communication Systems》一书,其中关于差错控制编码(ECC)的讲解,让我印象深刻。这本书对纠错码的原理和应用进行了深入的探讨,从基础的线性分组码讲到更先进的卷积码和Turbo码。书中详细介绍了生成矩阵、校验矩阵以及最小距离译码等概念,并通过举例说明了如何构造和译码汉明码。对于卷积码,书中则详细阐述了其编码器的结构、状态图以及维特比译码算法,算法的步骤非常清晰,并且配有大量的图示,这对于理解这个复杂的算法非常有帮助。此外,书中还对Turbo码的迭代译码原理进行了介绍,虽然篇幅不长,但足以让我了解其基本思想和性能优势。它还提到了LDPC码,并简单介绍了其编码和译码思想。这本书在讲解过程中,非常注重数学推导的严谨性,但同时又不失趣味性,能够很好地激发读者的学习兴趣。对于希望深入理解通信系统如何应对噪声和干扰,以及如何提高数据传输可靠性的读者来说,这本书在差错控制编码方面的内容绝对是值得仔细研读的。

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《Digital Communication Systems》这本书,在纠错编码这一块的内容,我感觉它处理得非常到位。书中从纠错编码的基本概念讲起,例如检错码和纠错码的区别,以及监督校验和(SCC)等简单方法的局限性。然后,它深入讲解了线性分组码,包括生成矩阵、校验矩阵、以及如何进行译码(如最小距离译码)。书中对汉明码(Hamming code)进行了详细的介绍,并给出了具体的构造和译码过程,这让我非常直观地理解了纠错码是如何工作的。更重要的是,书中还花了大量篇幅讲解了卷积码,从卷积编码器的结构和状态图,到维特比译码算法,都进行了细致的推导和图示。我特别喜欢书中对维特比算法的讲解,它将复杂的算法分解成易于理解的步骤,并用清晰的图表展示了每一步的决策过程,这让我这个初学者也能很快掌握其核心思想。此外,书中也对霍夫曼编码和算术编码等熵编码技术进行了介绍,虽然这些不是纠错编码,但它们在数据压缩和提高传输效率方面也起着重要作用。总的来说,这本书在纠错编码部分的讲解,从基础概念到关键算法,都做到了深入浅出,逻辑清晰,为我理解现代通信系统中广泛使用的Turbo码和LDPC码等先进编码技术打下了坚实的基础。

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我最近在学习数字通信系统,手头有几本书,其中一本是《Digital Communication Systems》。坦白说,这本书的某些章节写得确实很扎实,尤其是关于信道编码的部分,作者深入浅出地讲解了卷积码和译码的原理,还给出了详细的例子,对我理解Turbo码和LDPC码这类现代编码技术打下了坚实的基础。书中对于各种编码器和译码器的复杂度分析也十分透彻,让我对不同编码方案的实际应用有了更直观的认识。而且,它在阐述信道模型时,不仅仅局限于AWGN信道,还拓展到了瑞利衰落和莱斯衰落等更为复杂的场景,并详细推导了在这些信道下的误码率性能。对于信道估计和均衡技术,书中也花了相当大的篇幅,从最基本的线性均衡器,到更高级的MLSE(最大似然序列估计),以及自适应均衡器,都进行了细致的讲解。特别是对于MLSE的Viterbi算法,书中用图示和伪代码的方式,把算法的每一步都清晰地展现出来,让我这个初学者也能很快掌握。另外,在多用户通信和MIMO系统方面,这本书也提供了相当不错的视角,尽管篇幅有限,但它成功地勾勒出了这些前沿领域的核心概念,为我进一步深入研究指明了方向。总的来说,对于想要系统学习数字通信基础知识,特别是信道编码和多径传播影响的读者来说,这本书绝对是值得一看的。它在概念的引入上循序渐进,在理论的推导上严谨而不失深度,并且在案例的选择上贴近实际应用,能够有效地帮助读者建立起对整个数字通信系统的宏观理解。

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我最近阅读的《Digital Communication Systems》一书,在源信源编码和信源压缩的部分,给了我不少启发。书中从信息论的基础出发,详细阐述了信源编码的原理和目的,即如何用尽可能少的比特来表示原始信息,同时尽量减少信息损失。它介绍了香农定理,并解释了信源的熵是如何成为理论上的压缩极限的。我特别关注书中对霍夫曼编码和算术编码的讲解,这两个都是非常经典的熵编码算法。书中对霍夫曼编码的构造过程进行了详细的步骤说明,并给出了如何生成最优编码树的例子。对于算术编码,书中则阐述了它如何通过将整个消息映射到一个小数区间来达到更高的压缩比,并分析了其实现复杂度。此外,书中还涉及了一些其他的信源编码技术,例如差分脉冲编码调制(DPCM)和预测编码,它们在模拟信号的数字化过程中起着重要作用。虽然这本书在这些信源编码技术的实际应用细节上,例如针对不同类型数据的优化策略,没有过多的展开,但它成功地让我理解了信源编码的基本原理和核心概念,为我进一步研究图像、音频和视频等数据的压缩算法打下了良好的基础。

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读完《Digital Communication Systems》这本书,我最大的感受是它在信号处理部分的内容非常详尽。书中的数字基带传输和带通传输章节,对于各种成型滤波器,如矩形脉冲、升余弦滤波器、高斯滤波器等,进行了详细的数学推导和性能分析。尤其是升余弦滤波器的设计和其在抑制码间串扰方面的作用,作者给出了清晰的阐述,并用图表展示了不同滚降系数对频谱泄露和接收端眼图的影响。对于均衡器的设计,书中也花了很大的精力,从零均衡器、迫零均衡器到MMSE均衡器,每一个都进行了详细的推导,并且分析了它们在不同信道条件下的性能。我特别喜欢书中对维特比算法的讲解,它通过生动的例子和清晰的图示,将复杂的算法流程分解成易于理解的步骤,让我这个初次接触维特比算法的人也能很快掌握其核心思想。在章节的结尾,作者还给出了一些实际通信系统中均衡器应用的例子,这使得理论知识与实际工程有了很好的结合。此外,关于采样定理和量化理论的部分,书中也进行了深入的探讨,包括奈奎斯特采样定理的数学证明,以及不同量化方式(均匀量化、非均匀量化)对量化噪声的影响。对于模数转换(ADC)和数模转换(DAC)的过程,以及它们在数字通信系统中的作用,书中也给出了比较全面的介绍。尽管我对某些更高级的信号处理技术(如自适应均衡器)的理解还有些初步,但这本书无疑为我打下了坚实的理论基础,让我对数字信号的产生、传输和接收过程有了更深刻的认识。

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