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出版者:东北大学出版社

作者:张振川 编

出品人:

页数:259

译者:

出版时间:2004-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787811020595

丛书系列:

图书标签:

• 程控交换
• 电话交换
• 通信原理
• 交换技术
• 数字交换
• 通信工程
• 电信技术
• 信号系统
• 交换机
• 网络技术

《数字通信系统导论》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字通信系统入门知识体系。从信息论的基础概念出发，逐步引申到数字信号的产生、编码、调制、传输、解调以及接收等关键环节，并对现代数字通信系统中普遍采用的先进技术进行介绍。全书共分为十四章，逻辑清晰，条理分明，力求使读者在掌握理论知识的同时，也能对实际工程应用产生初步的认识。 第一章：信息论基础 本章将从信息论的奠基性理论入手，为后续章节的数字通信系统构建坚实的基础。我们将首先探讨“信息”的本质，引入信息熵的概念，理解其如何量化不确定性以及信息量的度量。接着，将介绍信源编码的目标——无损或有损压缩，并阐述香农第一定理（信源编码定理），解释信源可以被压缩到的理论极限。在此基础上，我们将讨论信道容量的概念，理解它代表了信道能够可靠传输信息的最大速率，以及香农第二定理（信道编码定理）所揭示的，通过引入冗余，可以使信息以任意低的错误概率传输。此外，本章还会简要介绍信源的分类，如离散无记忆信源、马尔可夫信源等，为后续分析打下基础。 第二章：离散信源的编码 本章将聚焦于如何将信息源的原始数据转化为适合传输的编码序列。我们将深入讲解无损信源编码的常用方法，包括霍夫曼编码，分析其构建最优二叉树的过程及其优点。同时，我们也将介绍算术编码，探讨它如何实现更高效的编码，尤其是在处理符号概率不均等情况下。对于有损信源编码，本章将初步介绍其基本思想，如基于感知失真模型的方法，为后续介绍更复杂的图像和音频编码技术打下基础。本章的重点在于理解不同编码方法的原理、优缺点及其在实际应用中的选择依据。 第三章：模拟信号的采样与量化 本章将详细阐述将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键步骤：采样和量化。我们将首先深入讲解采样定理（奈奎斯特-香农采样定理），阐明采样频率与原始信号最高频率之间的关系，以及过采样和欠采样的后果。接着，我们将探讨采样信号的重建原理，理解如何从采样序列中恢复原始模拟信号。在量化部分，我们将介绍均匀量化和非均匀量化，分析其对量化噪声的影响，并介绍μ律和A律等压缩特性，理解其如何改善低电平信号的量化效果。本章的目的是让读者深刻理解模拟信号数字化的过程及其固有的误差来源。 第四章：数字基带传输 本章将深入探讨数字信号在信道中传输时所面临的问题以及相应的解决方法。我们将分析基带传输的特点，介绍不同基带脉冲波形的特点，如矩形脉冲、升余弦脉冲等，并深入研究码间串扰现象，理解其产生的原因及其对信号传输的影响。为了克服码间串扰，本章将详细介绍使用具有特定脉冲成形特性的滤波器，如升余弦滤波器，来实现最小码间串扰。此外，我们还将探讨同步技术的重要性，包括位同步和符号同步，以及实现这些同步的方法。 第五章：数字信道编码 本章将介绍如何通过在信息码元中引入冗余，来提高数字信号在有噪声信道中的传输可靠性。我们将从检错码的概念入手，介绍奇偶校验码、二的校验码等简单检错码。接着，我们将深入讲解纠错码，重点介绍线性分组码，包括其代数结构、生成矩阵和校验矩阵的意义。我们将详细讲解汉明码的设计原理和纠错能力，以及它在实际通信中的应用。此外，本章还将初步介绍卷积码的基本概念，包括其编码器结构和约束长度，为后续更复杂的纠错编码技术做铺垫。 第六章：数字带通传输 本章将转向更实际的通信场景，即数字信号在带通信道中的传输。我们将介绍调制的意义，即将基带数字信号转换到高频载波上进行传输，以克服信道限制并实现多路复用。我们将详细讲解三种基本的数字调制方式：调幅（ASK）、调频（FSK）和调相（PSK），并分析其调制原理、星座图、功率谱密度和抗噪声性能。在此基础上，我们将介绍更高效的调制方式，如正交幅度调制（QAM），理解其如何结合幅度和相位信息来提高频谱利用率。本章的重点在于理解不同调制方式的优劣以及在不同应用场景下的选择。 第七章：最佳接收 本章将聚焦于接收端如何从噪声干扰的信号中尽可能准确地恢复出原始信息。我们将引入最优接收机的概念，并基于贝叶斯判决理论，推导出最大似然（ML）准则和最大后验（MAP）准则，理解它们如何最小化错误概率。我们将重点分析在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，如何实现最佳的线性解调器，包括匹配滤波器和维特比算法（虽然维特比算法更多应用于解码，但其背后原理与最优接收密切相关）。本章的目的是让读者理解从统计角度如何实现信号的最佳检测。 第八章：同步技术 同步是数字通信系统中至关重要的一环，本章将对同步技术进行详细的阐述。我们将首先分析同步的重要性，包括位同步、符号同步以及载波同步。接着，我们将介绍不同的同步实现方法，包括早期检测法、延迟锁相环（DLL）和锁相环（PLL）等，并分析它们的原理和优缺点。对于载波同步，我们将介绍其在相干解调中的关键作用，并讨论相位噪声对同步性能的影响。 第九章：多路访问技术 在实际通信系统中，多个用户往往需要共享同一个通信信道，本章将介绍实现这一目标的多路访问技术。我们将详细介绍频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的原理和特点，并分析它们各自的优缺点和适用场景。此外，本章还将介绍更现代的多路访问技术，如正交频分多址（OFDMA），理解其如何通过将信道划分为多个正交的子载波来实现高效的多路复用。 第十章：信道模型与性能分析 本章将深入探讨不同通信信道的模型及其对数字通信系统性能的影响。我们将介绍AWGN信道、衰落信道（如瑞利衰落、莱斯衰落）以及多径传播信道等。对于每种信道模型，我们将分析其统计特性，并探讨这些特性如何影响信号的传输质量，例如信号衰减、相位失真和符号间干扰。本章的目的是使读者理解信道特性是设计和优化通信系统的关键因素。 第十一章：差错控制编码的进阶 在本章中，我们将对第五章介绍的差错控制编码进行更深入的探讨。我们将详细介绍纠错能力更强的编码技术，如 BCH 码和 RS 码（Reed-Solomon 码），理解它们的代数构造原理和强大的纠错能力。我们将重点分析 RS 码在纠正突发错误方面的优势，并介绍其在 CD、DVD、数据存储和卫星通信等领域的广泛应用。此外，本章还将介绍 Turbo 码和 LDPC 码等现代高性能纠错码，阐述它们的设计思想和卓越的性能表现，并简要介绍它们在 3G/4G/5G 通信中的应用。 第十二章：高级调制与编码技术 本章将介绍更先进、更复杂的调制和编码技术，旨在提高频谱效率和传输可靠性。我们将介绍自适应调制与编码（AMC）的思想，理解其如何根据信道条件动态调整调制方式和编码率，以在不同信道状态下实现最优的性能。此外，本章还将探讨一些联合优化调制和编码的方法，以及它们如何进一步提升通信系统的整体性能。 第十三章：通信系统的性能评估 本章将回归到对整个数字通信系统性能的评估。我们将介绍重要的性能指标，如误比特率（BER）、误分组率（GPR）、信噪比（SNR）和频谱效率等。我们将学习如何根据不同的信道模型和系统参数，对通信系统的性能进行理论分析和仿真评估。本章还将探讨性能的权衡，例如在传输速率、可靠性和系统复杂度之间的选择。 第十四章：现代通信系统概览 在全书的最后，我们将对现代通信系统进行一个概览性的介绍，勾勒出数字通信技术在当今社会中的应用图景。我们将简要介绍无线通信系统（如蜂窝网络、Wi-Fi）、卫星通信系统、光纤通信系统以及其他新兴通信技术的发展趋势，并讨论数字通信技术在物联网、人工智能等领域的潜在影响。本章旨在激发读者对数字通信技术未来发展的兴趣和思考。 通过对以上各章的学习，读者将能够构建起一个完整、系统的数字通信系统知识框架，理解数字通信系统设计的核心原理、关键技术以及性能评估方法，为进一步深入学习或从事相关领域的研发工作奠定坚实的基础。

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这本书的写作风格实在是太接地气了，完全没有那种高高在上的学术腔调，读起来感觉就像是经验丰富的工程师在手把手教你实战技巧一样。作者在讲解每一个理论节点时，总能巧妙地穿插一些行业内的真实案例和“踩坑”经验，这让枯燥的技术细节瞬间变得生动起来。比如，在介绍某个通信协议的优化时，作者并没有直接抛出公式，而是先描述了一个因协议效率低下导致的实际通信延迟问题，然后才引出解决方案，这种叙事手法极大地增强了学习的代入感和目的性。我常常发现自己因为被某个案例吸引而一口气读完了一大章节，而不是机械地应付任务。这种“故事化”的教学方法，极大地降低了理解门槛，让那些原本以为遥不可及的复杂系统，变得触手可及。

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这本书在逻辑组织上的严谨性，可以说是教科书级别的典范。章节之间的衔接过渡非常自然流畅，每前进一步都建立在前一节知识的巩固之上，形成了一个坚不可摧的知识塔基。我最欣赏的是作者处理复杂逻辑关系时的“解构”能力，面对一个庞大的系统，作者总能将其拆解成若干个可独立理解的小模块，并在每个模块内部用清晰的层级结构进行阐述。这种由宏观到微观、再由微观汇总至宏观的结构设计，极大地帮助读者梳理思维脉络，避免了在知识的海洋中迷失方向。读完任何一个部分，都能清晰地知道自己学到了什么，以及这些知识将如何服务于后续更高级的主题，整体阅读体验的连贯性极佳。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，那种沉稳的深蓝搭配烫金的字体，拿在手里就有一种庄重感，仿佛捧着一本穿越时空的经典。我尤其欣赏作者在排版上的匠心独运，内页的纸张选材极佳，触感细腻光滑，即便是长时间阅读也不会感到疲惫。而且，图表的绘制清晰度达到了惊人的水准，那些复杂的电路结构图和逻辑流程图，被处理得井井有条，即便是初次接触这些概念的人，也能通过这些精美的插图迅速建立起直观的认识。装帧上的每一个细节，从书脊的牢固程度到扉页的设计，都透露出出版方对知识的敬畏之心。翻阅时那种轻微的纸张摩擦声，都让人感到一种踏实的阅读体验，这绝不是那种粗制滥造的教材可以比拟的，它更像是一件值得珍藏的艺术品，摆在书架上都为空间增添了一份专业气息。

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如果你想了解行业内的最佳实践和规范性操作，这本书简直是一本宝典。它里面详细罗列了大量的技术规范和标准引用，并且清晰地解释了这些规范背后的工程考量和权衡取舍。对于每一个关键操作环节，作者都提供了多套可行的解决方案，并对每套方案的性能指标、资源消耗、部署难度进行了详尽的对比分析。这远超出了普通教材的范畴，更像是一份企业级技术选型的决策参考手册。我尤其看重它对“为什么”的解释，它没有仅仅告诉你“应该怎么做”，而是深入剖析了“为什么必须这样做”——这种对底层设计哲学的揭示，对于培养真正的工程思维至关重要。这本书提供的不仅仅是知识，更是一种严谨、务实、以结果为导向的专业态度。

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这本书的深度和广度令人叹服，它不仅仅停留在对基础概念的介绍，更像是为我们打开了一扇通往行业前沿的大门。我特别欣赏作者在某些章节中对未来技术趋势的探讨和前瞻性分析。例如，在涉及网络架构演进的部分，作者不仅详细梳理了传统架构的局限性，还对基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的未来发展路径进行了深入的剖析和预测，甚至引用了最新的学术论文和行业标准草案作为佐证。这种对知识体系的宏观把握和微观深挖相结合的写作策略，使得这本书不仅适合入门者打下坚实基础，更适合资深从业者用来拓宽视野、进行战略思考。它迫使我跳出日常工作的局限，从更宏大的视角去审视整个通信领域的技术生态。

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