具体描述
本书比较全面系统地讲述现代通信系统的基本原理、基本性能和具体应用。全书共分11章，包括绪论、调幅系统、角度调制系统、连续波调制通信系统的性能、模拟信号的数字传输、数字信号的基带传输、数字信号的载波传输、信道复用和多址方式、信道编码、通信系统举例、通信网等。各章均有习题，并附有部分习题答案。 本书着重物理概念的理解而不重数学推导，讲述方法深入浅出。本书通俗易懂、重点突出、便于自学。 本书可作高校通信工程、信息工程、电子工程、计算机、自动化及其他相近专业本科生、高职生、函授生教材，也可供从事这方面工作的广大科技人员参考。
宇宙的低语：电磁波的编织与信息时代的基石 本书聚焦于信息传输的底层物理机制、数学模型以及面向未来的系统架构，深入探讨了信号如何穿越广袤的空间，携带人类文明的智慧火花。 本书并非一部教科书式的理论汇编，而是一场追溯信息本质的探险之旅。我们摒弃了对特定通信系统（如蜂窝网络、光纤接入网）的简单罗列，转而深入挖掘支撑所有现代通信技术的普适性原理与核心约束。我们的目标是揭示，无论载体是无线电波、微波、光子，还是未来的量子比特，信息如何被编码、调制、叠加，并最终在噪声的海洋中被可靠地捕获。 第一部分：信息测度与源头之声——信息论的深层结构 现代通信的起点，是对“信息”本身的精确量化。我们首先从香农的信息论基石出发，但更着眼于信息源的内在冗余与压缩极限。 1. 熵与不确定性：信息量的物理体现 我们超越了简单的比特（bit）定义，探讨了不同信源模型（如马尔可夫信源、高斯信源）下的联合熵、条件熵与互信息。重点分析了在实际工程中，如何通过统计建模来精确估计信息源的熵，这直接决定了无损压缩的理论上限。例如，我们详细剖析了算术编码和因子图在处理高阶信源模型时的效率优势，并将其与经典的霍夫曼编码进行对比，揭示了在高熵率下的性能差距。 2. 信道容量的疆界：噪声与带宽的博弈 香农-哈特利定理是通信的“光速极限”，但本书更关注如何逼近这个极限。我们深入研究了连续信道的特性，尤其是在非平稳和时变噪声环境下的容量评估。我们将解析高斯白噪声（AWGN）模型作为基准，然后转向更复杂的瑞利衰落（Rayleigh Fading）和莱斯信道（Rician Fading）。书中通过大量的数学推导，展示了信道传输函数对信号频谱的影响，以及如何通过信道冲激响应来理解多径效应导致的码间串扰（ISI）。 3. 编码的艺术：从纠错到信道塑形 本部分着重于信道编码理论，探讨如何通过引入结构性冗余来对抗噪声。我们不满足于仅介绍卷积码和维特比译码，而是将重点放在了现代高效率编码的范式上： 代数译码的深度解析： 对BCH码和Reed-Solomon (RS) 码的有限域运算、生成多项式构造及其欧几里得算法或舒尔算法的译码过程进行详尽的几何代数阐释，重点说明其在数据存储和深空通信中的不可替代性。 迭代译码的革命： 深度解析Turbo码的对数似然比（LLR）交换机制，并将其与低密度奇偶校验码（LDPC）的概率传播算法（如消息传递算法）进行对比。这部分内容展示了如何通过迭代逼近，使得译码性能无限接近香农极限。 第二部分：载波的变幻——信号表示与调制策略 信息如何被“加载”到物理载波上，是实现有效传输的关键。本部分专注于信号在复基带域和射频域的表示，以及信息如何在这些域中被映射。 1. 信号空间与星座图的几何学 我们从矢量空间理论的角度重构调制。重点不再是简单的幅度或相位变化，而是将调制信号视为$N$维欧氏空间中的点。这使我们能够使用最小欧氏距离的概念来直接评估不同调制方案（如QPSK, 16-QAM, 64-APSK）的抗噪声性能。书中详尽分析了M进制幅度相位键控（MAPSK）和最优最小距离星座设计的原理，特别关注了在恒定平均功率约束下，如何最大化星座点之间的距离。 2. 线性与非线性调制技术 本书对正交幅度调制（QAM）的理论基础进行了深化，探讨了方形QAM与π/4-DQPSK在相位噪声敏感性上的差异。对于脉冲整形滤波，我们着重分析了升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）的脉冲成形特性，以及奈奎斯特准则在限制带外辐射和消除码间串扰中的实际应用。 3. 频域的智慧：正交与多载波传输 我们详细剖析了多载波调制的核心思想，这是一种将高速串行数据流转化为并行低速数据流的技术。重点放在了正交频分复用（OFDM）的数学构建上。书中不仅涵盖了IFFT/FFT在实现高效解调中的核心作用，更深入探讨了如何利用循环前缀（CP）来抵抗多径时延扩展，以及子载波的功率分配优化在提高系统整体效率中的策略。 第三部分：时空的对抗——多址接入与信道估计 通信系统的效率不仅取决于单个链路的质量，还取决于如何共享有限的物理资源——时间和频率。 1. 多址接入的频谱博弈 本部分考察了多址接入（Multiple Access）技术如何允许多个用户共享同一信道。我们对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）的局限性，并重点分析了码分多址（CDMA）中的伪随机序列（PN序列）的生成、正交性保持以及近远功率不平衡对系统性能的影响。 2. 认知与自适应性：系统对环境的反馈 现代通信系统的核心在于自适应。我们探讨了信道状态信息（CSI）在系统中的重要性。重点研究了信道估计的技术，包括基于最小均方误差（MMSE）准则的均衡器设计，以及如何利用导频序列在快速变化的无线信道中追踪衰落特性。此外，波束赋形的原理也被引入，分析了如何通过空间域的信号处理来提高接收信噪比（SNR）。 3. 媒介访问控制（MAC）的效率优化 在共享媒介中，如何确定“谁在何时发送”是关键。本书考察了随机接入协议的演进，从ALOHA及其衍生协议，到基于CSMA/CA的协调机制。我们关注如何在延迟限制与吞吐量最大化之间找到平衡点，尤其是在突发性数据传输场景下的优化策略。 本书旨在为读者构建一个从信息论到物理层实现的完整、严谨的技术图谱，强调信号处理的数学基础和系统设计的工程权衡，为深入理解任何先进的通信架构（无论是高速有线传输还是下一代无线网络）提供坚实的理论武装。
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