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出版者:电子工业出版社

作者:沈玉书

出品人:

页数:222

译者:

出版时间:2005-1-1

价格:19.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505399563

丛书系列:

图书标签:

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《现代通信系统原理与应用》 图书简介 导言：信息时代的基石 在当今这个高度互联的数字世界中，信息的快速、可靠传输已成为社会运行的命脉。从智能手机的日常通话到全球互联网的数据交换，再到卫星导航的精准定位，这一切的背后都依赖于复杂而精妙的通信系统。本书《现代通信系统原理与应用》正是为了系统阐述支撑这一信息时代的底层科学与工程技术而编写的专业教材与参考手册。它摒弃了对具体硬件安装与维护的描述，将焦点完全集中于信息是如何被编码、调制、传输、接收并最终被准确还原的理论框架、关键技术及其工程实现。 本书内容深度覆盖了从经典的模拟通信理论到前沿的数字通信技术，旨在为电子工程、信息科学与技术、通信工程等专业的研究生、高年级本科生以及相关领域的工程师提供一个全面、深入的学习路径。我们相信，理解通信的“道”比仅仅掌握某一特定设备的“术”更为重要。 --- 第一部分：信息论与信号基础 本部分为后续深入学习建立坚实的数学和信息论基础。 第一章：信息论基础 本章从香农（Shannon）的信息论出发，严谨地定义了信息的度量。我们深入探讨了信息熵（Entropy）的概念，阐释了它是衡量信息不确定性的核心指标。接着，分析了信源编码（Source Coding）的必要性与效率极限，详细介绍了霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）等无损压缩算法的原理及其在实际系统中的应用，例如如何在保证数据完整性的前提下最大化传输效率。同时，对有损压缩的基本思想和限度进行了探讨，为多媒体通信打下理论基础。 第二章：确定性信号分析 本章聚焦于信号的数学描述和分析工具。我们复习并深化了傅里叶分析在通信系统中的应用，特别是傅里叶级数和傅里叶变换如何揭示信号的频谱特性。重点讲解了系统的线性时不变（LTI）特性，以及卷积的概念在分析系统对信号影响中的核心作用。此外，对周期信号和非周期信号的能量与功率谱密度进行了详细的计算和分析，这些是评估信道特性的基础。 第三章：随机过程理论 通信系统运行在充满噪声和不确定性的环境中，因此随机过程理论至关重要。本章系统介绍了随机变量、联合概率分布和条件概率等基础概念。随后，引入了广义平稳过程（WSS）和遍历性（Ergodicity）等关键特性。着重分析了维纳过程（Wiener Process）和布朗运动，并详细阐述了高斯过程（Gaussian Process）在线性信道建模中的地位。白噪声和带限白噪声的功率谱密度分析，是理解系统噪声性能的必经之路。 --- 第二部分：模拟通信系统 本部分回顾并分析了传统的模拟调制技术，尽管现代系统多采用数字方式，但模拟理论仍是理解频带扩展和噪声影响的基础。 第四章：调幅（AM）系统 本章详细介绍了标准调幅（AM）、双边带抑制载波调幅（DSB-SC）和单边带调幅（SSB）的原理。通过分析调制信号的频谱和功率效率，对比了各自的优缺点。同时，对调幅信号的解调过程进行了深入分析，包括包络检波、同步检波的实现及其在存在噪声环境下的性能差异。 第五章：调频（FM）与调相（PM）系统 本章探讨了角度调制技术。详细推导了窄带调频（NBFM）和宽带调频（WBFM）的数学表达式，分析了它们对瞬时频率和瞬时相位的变化规律。特别关注了调频系统在抵抗噪声方面的优势，并引入了调频系统的“捕获效应”进行定性分析。相调制的原理和与调频的内在联系也在本章得到澄清。 --- 第三部分：数字基带传输 数字通信是现代系统的核心，本部分侧重于信号在信道中以数字形式传输时的处理技术。 第六章：脉冲编码调制（PCM） 本章是数字通信的起点。系统介绍了采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的严格证明及其在连续时间信号离散化中的重要性。随后，详细阐述了量化过程（均匀与非均匀），以及量化噪声的产生和分析。脉冲编码调制（PCM）的编解码过程、信道编码（如CRC）和差分编码的原理被详尽剖析。 第七章：数字基带传输技术 本章关注如何将离散的数字信号有效地映射到基带信号上。我们深入研究了不同的脉冲成形滤波器，如矩形脉冲、升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）等，并分析了它们在限制带宽和消除码间干扰（ISI）之间的权衡。重点讲解了奈奎斯特（Nyquist）提出的零交越准则，这是设计无ISI信道的关键。此外，对均衡器的原理和自适应均衡技术进行了阐述。 --- 第四部分：数字带通传输与抗干扰技术 本部分将基带信号提升至适合射频传输的频带，并引入了先进的编码与调制策略。 第八章：数字带通调制技术 本章系统地介绍了如何将数字信息映射到载波的幅度、频率或相位上。全面覆盖了振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）的基本原理。详细推导了正交幅度调制（QAM）的星座图、欧氏距离和误码率（BER）性能。特别强调了MPSK和MQAM在频谱效率和抗噪声性能之间的相互制约关系。 第九章：最佳接收器与信道编码 本章探讨了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下实现最佳性能的理论极限。详细推导了匹配滤波器（Matched Filter）的结构及其在实现最大信噪比（SNR）接收中的关键作用。随后，引入了概率判决理论，推导了相干和非相干解调的误码率公式。在信道编码方面，重点讲解了前向纠错（FEC）的概念，分析了循环冗余校验码（CRC）的检错能力，并深入探讨了卷积码和维特比（Viterbi）译码算法的工程实现。 --- 第五部分：多址接入与现代系统 本部分将理论应用于实际的复杂多用户环境中，并展望了未来通信的发展方向。 第十章：多址接入技术 现代通信系统必须服务于大量用户。本章对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的核心技术。特别深入分析了扩频技术（Spread Spectrum），如直接序列扩频（DSSS）的原理、PN序列的特性，以及它在抗干扰和安全通信中的优势。对正交频分复用（OFDM）技术的工作原理、循环前缀的引入、及其在应对多径信道衰落方面的卓越性能进行了详尽的阐述，这是4G/5G通信的基础。 第十一章：信道衰落与多径效应 真实世界的无线信道充满挑战。本章专门分析了电磁波在传播过程中遇到的反射、散射和衍射现象，导致信号接收强度发生随机变化的“信道衰落”。分类讨论了快衰落和慢衰落，并引入了瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）分布来精确描述信道模型。针对多径效应带来的符号间干扰，系统地介绍了分集技术（如空间分集和频率分集）和信道均衡技术的应用，以提高系统的可靠性。 结论：超越基础 本书全面、系统地覆盖了现代通信系统的核心理论与关键技术，从信息源头到信道传输，再到接收判决，构建了一个完整的知识体系。它旨在培养读者扎实的数学建模能力和对复杂通信协议的工程理解力，为他们在高速、大容量、高可靠性通信系统设计与优化领域取得突破提供坚实的理论支撑。本书对硬件操作细节不做涉及，完全聚焦于信号处理、信息论和系统性能的分析。

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