计算机控制系统理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:230

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出版时间:2008-2

价格:27.00元

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isbn号码:9787111229810

丛书系列:

图书标签:

• 控制系统
• 自动控制
• 计算机控制
• 理论与应用
• 控制工程
• 系统分析
• 现代控制
• MATLAB
• Simulink
• 反馈控制

深入探索：信息时代下的信号处理与通信技术 图书名称： 现代信息工程中的信号、系统与通信 图书简介： 本书聚焦于信息科学与工程领域的核心基石——信号处理与现代通信技术，旨在为读者提供一个从基础理论到前沿应用的全面而深入的视角。在信息爆炸的今天，如何有效地采集、分析、传输和重构信息是所有工程实践面临的关键挑战。本书正是为了应对这一挑战而精心编撰，它不仅仅是理论的堆砌，更是对信息如何在物理世界中流动、转化和被有效利用的深刻洞察。 第一部分：信号与系统的数学基础——信息的形态与演化 信息在物理世界中通常以信号的形式存在，而系统则是处理这些信号的载体。本部分将奠定坚实的数学基础，为后续复杂技术的理解做好铺垫。 第一章：连续时间信号与系统的分析 本章从经典的傅里叶分析入手，深入探讨了信号在频域中的特性。我们将详细解析狄拉克函数、单位脉冲响应以及卷积的概念，这是理解线性时不变（LTI）系统的关键。通过对拉普拉斯变换及其逆变换的透彻讲解，我们揭示了系统稳定性、瞬态响应和稳态响应如何通过复平面上的极点与零点位置来精确预测。特别地，本章引入了频谱分析在滤波设计中的基础作用，并结合实际案例展示了如何利用傅里叶级数和傅里叶变换来分解周期和非周期信号的内在频率结构。 第二章：离散时间信号与系统的处理 随着数字化时代的到来，离散时间信号处理成为主流。本章将连续时间概念无缝过渡到离散域，重点介绍Z变换及其在分析离散时间系统中的应用。我们将详述离散卷积、差分方程的求解，以及如何运用Z变换来分析因果性、稳定性与物理可实现性。本章内容强调了数字滤波器的设计原理，包括IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的结构、设计方法（如窗函数法、频率采样法）及其在消除噪声和提取有用信息中的实际效能。 第三章：随机过程理论在信息处理中的应用 真实世界中的信号往往带有随机性。本章将引入概率论的高级概念，构建随机过程的分析框架。我们覆盖了广义平稳过程、窄带随机过程，并深入探讨了维纳过程和马尔可夫过程。重点在于如何利用自相关函数和功率谱密度（PSD）来刻画随机信号的统计特性。本章还讨论了随机过程通过线性系统后的输出统计特性，为白噪声、带通噪声在通信信道中的建模提供了必要的理论工具，是理解现代通信系统性能极限的关键。 第二部分：现代通信系统——信息的有效传输 信息的价值在于其可达性。本部分将构建现代通信系统的完整图景，从信源编码到信道编码，再到调制解调，全面覆盖信息从一端安全、高效传输至另一端的全过程。 第四章：信源编码与数据压缩 在传输信息前，必须对其进行高效表示。本章剖析了信息论的基础——熵，以此确定信息源的理论极限。随后，我们深入研究了无损压缩技术，包括霍夫曼编码、算术编码以及Lempel-Ziv（LZW）系列算法，重点分析其压缩比与复杂度的权衡。对于有损压缩，本章将引入感知模型，探讨如JPEG和MPEG等标准背后的数学原理，特别是离散余弦变换（DCT）在能量集中方面的优势。 第五章：数字调制技术与信道容量 本章是现代数字通信的核心。我们从模拟调制的局限性出发，过渡到数字调制。详细讲解了基带传输技术，如脉冲编码调制（PCM）和线路编码（如曼彻斯特编码）。对于带通传输，我们将系统性地介绍线性调制（ASK, FSK, PSK）和高阶调制（QAM）。本章的亮点在于对功率谱密度、星座图的深入分析，以及如何评估不同调制方式的抗噪声性能（误码率，BER）。我们还将探讨香农-哈特利定理，明确在给定信噪比和带宽约束下的通信极限。 第六章：多址接入与扩频通信 随着用户数量的激增，共享有限信道资源成为必然。本章侧重于多址接入技术（Multiple Access），包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。其中，对CDMA技术的深入分析，特别是伪随机噪声（PN）序列的生成与相关性，以及扩频技术（Spread Spectrum）在抗干扰、隐蔽通信中的独特优势，是本章的重点。 第三部分：信道编码与系统性能提升 传输信道是不可避免地引入噪声和失真的“敌人”。信道编码的目的是在不增加信息速率的前提下，通过增加冗余来抵抗这些干扰。 第七章：经典信道编码理论与实践 本章建立在信息论之上，旨在设计健壮的编码方案。我们首先介绍了线性分组码的基础，包括生成矩阵和校验矩阵的构造，并详细分析了汉明码的纠错能力。随后，我们转向更强大的卷积码，讲解了Viterbi译码算法，这是实现最大似然译码的关键。此外，本章也涵盖了循环冗余校验码（CRC）在检错中的广泛应用。 第八章：现代前向纠错技术 为了逼近香农极限，需要更复杂的编码结构。本章深入探讨了Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）。我们将解释迭代译码的思想，展示这些现代编码器如何在实际通信系统中实现接近理论极限的误码率性能。LDPC码的稀疏性带来的并行处理优势，以及Turbo码在高斯信道下的卓越表现，将通过实例进行详细剖析。 第四部分：先进专题与工程实现 本部分将理论应用于更复杂的现代系统，探讨了信道均衡、MIMO技术以及数字信号处理在硬件实现中的挑战。 第九章：信道均衡与干扰消除 在多径衰落信道中，信号会产生码间串扰（ISI）。本章介绍了消除ISI的技术。我们从线性均衡器（如迫近均衡器）开始，分析其对噪声的敏感性，进而过渡到非线性均衡技术，特别是著名的迫零（ZF）均衡和最小均方误差（MMSE）均衡器。对于多用户场景，本章还涉及干扰对消的概念。 第十章：多输入多输出（MIMO）通信系统 MIMO技术是现代无线通信（如4G/5G）实现高频谱效率的核心。本章讲解了MIMO的基本模型、空间复用（Spatial Multiplexing）和空时分组码（STBC）。重点在于如何利用多根天线在空间维度上扩展容量，并介绍空分多址（SDMA）的基本原理，为读者理解高阶无线系统打下坚实基础。 结语： 本书的结构设计旨在引导读者从对信息的“感知”（信号与系统），到对信息的“保护”（信源与信道编码），再到对信息的“投送”（现代调制与多址接入）。通过整合数学严谨性与工程实用性，本书力求成为信息工程领域专业人士和高年级本科生、研究生理解和掌握现代通信系统工作原理的权威参考资料。学习本书后，读者将不仅理解“为什么”系统是这样设计的，更能掌握“如何”设计出更高效、更可靠的信息传输方案。

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