具体描述
本书是介绍数字广播与数字电视技术的一本通用基础教材。全书共分6章，书中在介绍模拟信号数字化的基本原理的基础上，详细地介绍了广播电视系统中广泛应用的信源编码和信道编码方法；其中特别对视频、音频压缩编码原理和相关国际标准（如MPEG等）、对常用的纠检错编码（如线性分组码、卷积码等）作了重点的分析。另外，根据广播电视信号传输的特点，还介绍了基带传输、载波传输的有关问题和各种常用数字调制方法以及多路复用和数字复接技术等。
本书可供广播电视技术各专业、信息工程、通信等专业大中专生、高职生、函授生作为教材，也适合在职技术人员作为培训教材或参考书。
现代通信系统与信息论基础 书籍简介 本书深入探讨了现代通信系统的核心理论与关键技术，内容涵盖了从信息源编码到信道编码、调制解调等多个维度，旨在为读者构建一个扎实、全面的通信科学知识框架。本书的编写严格遵循工程实践与前沿学术研究相结合的原则，力求在理论深度与应用广度之间取得最佳平衡。 第一部分：信息论的基石 本部分聚焦于通信系统的理论极限与信息度量。 第一章：信息源的数学描述与熵 本章首先界定了信息的基本概念，讨论了信息的量化方法。详细阐述了香农信息量（自信息）的定义及其性质，并引出信息熵这一核心概念，作为衡量信息源不确定性的重要指标。我们将通过离散信源（如二元信源、马尔可夫信源）和连续信源的实例，深入解析熵的数学特性，包括联合熵、条件熵和互信息。特别强调了互信息在度量两个随机变量之间依赖程度上的重要性。最后，本章将初步探讨熵在数据压缩中的理论指导意义。 第二章：信道容量与信道编码定理 本章的核心在于理解信息在信道中传输的潜力与限制。首先，系统性地介绍了各种信道模型，包括离散无记忆信道（DMC）和高斯信道。重点分析了信道容量的概念，即在给定信道下，单位时间内无差错传输信息的最大速率。随后，将详细阐述香农-哈特利定理，揭示了信噪比（SNR）与带宽对信道容量的决定性影响。本章的理论高潮在于对有噪信道编码定理的阐述，证明了只要传输速率低于信道容量，理论上就存在一种编码方案，使得传输错误率可以任意小。 第二章的延伸：编码理论导论 在阐述完香农理论的极限后，本章过渡到如何设计接近这些极限的实际编码方案。讨论了线性分组码的基础结构，包括生成矩阵和校验矩阵。详细介绍了经典的汉明码，分析了其纠错能力和码率。此外，还将引入循环码的概念，并着重介绍BCH码的构造原理及其在纠错性能上的优势。 第二部分：信号处理与调制技术 本部分转向信号如何在物理媒介上传输，关注信号的表示、变换以及抗干扰能力。 第三章：随机过程与噪声理论 通信系统的工作环境充满了随机性，本章构建了描述这些随机现象的数学工具。首先回顾概率论的基础，引入随机过程的概念，如平稳过程和遍历过程。详细分析了高斯随机过程的特性，因为它在通信系统中具有普适性。核心内容将集中于噪声的描述，包括加性高斯白噪声（AWGN）模型，并讨论如何使用功率谱密度（PSD）来表征信号和噪声的频率分布特性。本章还将涉及维纳-霍夫理论在最佳线性滤波（如维纳滤波器）设计中的应用，以期在噪声环境中最大化信噪比。 第四章：信号的基带传输与脉冲成形 本章关注信号在不涉及载波频率变化时的传输，即基带传输。讨论了如何将离散的数字信号映射为适合基带传输的脉冲序列。详细分析了码间串扰（ISI）的产生机理及其对系统性能的影响。引入了奈奎斯特（Nyquist）准则，阐述了消除ISI的条件，并探讨了升余弦滤波器在实际系统中的应用，以实现信号在带宽和时域约束下的最佳匹配。本章还将初步介绍数字基带传输中的判决接收机原理。 第五章：数字调制技术 本章是通信系统的核心模块之一，专注于如何将数字信息加载到模拟载波上以进行有效传输。系统地介绍了振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）等基本调制方式。深入分析了正交幅度调制（QAM），解释了M进制调制在频谱效率上的优势。对于每种调制方式，本书都将详细分析其星座图、功率谱密度，并推导出在AWGN信道下的误码率（BER）性能，重点比较不同调制方案在同等带宽或同等功率下的效率取舍。 第六章：最优接收机原理 本章探讨了在给定信道模型和调制方式下，如何设计接收机以实现最小的错误概率。核心内容是最大似然准则（ML）和最大后验概率准则（MAP）下的最优接收器。详细推导了相干解调器的结构，并分析了其性能的理论最优性。随后，将讨论非相干解调器的原理与性能损失，特别是针对BFSK等场景。本章的理论深度在于将统计决策理论应用于信号检测问题，为理解现代通信系统的判决过程奠定坚实基础。 第三部分：信道编码的进阶应用 本部分将超越分组码的范畴，探讨更先进的、能够更接近香农极限的信道编码技术。 第七章：卷积码与 Viterbi 译码 本章将注意力转向卷积码，它将当前的输入不仅与当前的校验位相关联，还与过去的输入相关联。详细介绍卷积码的结构、树状图和网格图表示。重点深入讲解Viterbi 算法，这是实现卷积码最优软判决/硬判决解码的动态规划方法。通过实例分析，读者将理解Viterbi算法如何在网格图中寻找最佳路径，从而实现高效的纠错。 第八章：迭代译码与现代信道编码展望 本章聚焦于20世纪末以来，推动通信系统性能大幅提升的迭代译码技术。首先介绍Turbo码的结构——包括交织器、两个并行的卷积编码器以及迭代译码的“退出图”（EXIT Chart）分析工具。随后，讨论低密度奇偶校验码（LDPC码）的稀疏校验矩阵特性及其基于概率推理的译码算法（如置信传播算法，BP）。本章将对比Turbo码和LDPC码的优缺点，并展望这些先进编码技术在未来5G及更高标准中的应用前景。 结语 全书通过严密的逻辑结构，将信息论的抽象概念、信号处理的工程实现以及信道编码的性能优化紧密结合起来，旨在培养读者对现代通信系统全局的理解能力，而非仅仅停留在单一技术的表层操作。
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