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isbn号码:9787997151304

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• 网络通信
• 通信原理
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• 信道编码

现代工程技术丛书：高效信息传输与网络构建的基石 书名：信号处理与信息论基础 作者： 张建国 教授，李明 博士 出版社： 工业科学技术出版社 出版日期： 2023年10月 --- 导言：数字时代的必然选择 在信息爆炸的今天，我们生活的方方面面都依赖于可靠、高效的信息传输和处理。从基础的无线电波到复杂的卫星通信，再到支撑万物互联的物联网（IoT）架构，其核心驱动力始终是深入理解和优化信息的编码、调制、传输与解码过程。本书《信号处理与信息论基础》正是为工程师、研究人员以及对现代信息科学怀有浓厚兴趣的读者，提供一套全面、严谨且极具实践指导意义的理论框架。 本书旨在填补现有教材中理论深度与工程应用脱节的鸿沟。我们摒弃了仅仅罗列公式的传统做法，转而侧重于阐述核心概念背后的物理意义和数学逻辑，帮助读者构建起从理论抽象到实际系统设计的完整认知链条。 --- 第一部分：信号与系统的数学基础重塑 (约 300 字) 本部分是理解所有后续高级主题的基石。我们从离散时间信号与系统的角度出发，引入傅里叶分析的强大工具。 关键章节聚焦： 1. 连续时间与离散时间信号的统一视角： 详细探讨了采样定理的严谨推导，不仅解释了奈奎斯特速率，更深入分析了欠采样和混叠现象在实际系统（如ADC/DAC）中的处理策略。 2. Z变换与离散傅里叶变换（DFT）： 我们不仅介绍了Z变换的收敛域分析，还着重讲解了如何利用DFT进行高效的频谱分析。重点讨论了循环卷积的性质及其在有限长序列处理中的应用，为后续的滤波设计奠定基础。 3. 线性时不变（LTI）系统的脉冲响应分析： 通过对卷积积分的深入剖析，清晰展示了系统特性如何完全由其脉冲响应决定。我们引入了系统的因果性、稳定性和最小相位设计准则，这些是构建任何可靠电子系统的先决条件。 本书特色： 每一章均配有大量基于MATLAB/Python的仿真实例，用直观的图形展示理论概念，例如，通过可视化展示不同采样率对信号重建的影响。 --- 第二部分：现代信息论的核心原理与极限 (约 450 字) 信息论是量化“信息”本身的关键科学。本部分深入探究香农（Shannon）理论的精髓，为系统性能设定理论极限。 关键章节聚焦： 1. 熵与信息量化： 详细阐述了自信息、互信息和条件熵的概念。我们超越了简单的概率计算，着重讨论了熵在数据压缩中的物理意义——即无损压缩的理论极限。 2. 信源编码定理（无损压缩）： 深入剖析霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）的原理和效率比较。重点分析了如何通过局部最优编码策略逼近理论熵极限。 3. 信道容量与噪声模型： 这是本书的核心难点之一。我们严谨推导了香农-哈特利定理，清晰界定了在特定带宽和信噪比（SNR）约束下，信道所能可靠传输的最大信息速率。我们对比了加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道（如瑞利分布）的容量差异，并讨论了容量的实际可达性。 4. 信道编码（纠错编码）的理论与实践： 介绍了信道编码的基本思想——通过增加冗余来对抗噪声。详细讲解了线性分组码、循环码（如CRC），并引入了现代的迭代译码技术，如LDPC码和Turbo码，分析它们如何在高复杂度的代价下接近香农极限。 本书特色： 提供了多个信息论在实际加密、数据存储和移动通信中的应用案例分析，例如，如何利用信息熵评估密码学的安全性强度。 --- 第三部分：信号的调制、传输与匹配滤波 (约 400 字) 本部分将理论与工程实践紧密结合，关注如何将抽象的“信息”转化为可观测、可传输的物理信号。 关键章节聚焦： 1. 确定性信号的频谱分析与带限传输： 回顾了调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）的基本原理，并侧重于分析它们在频带利用率上的优劣。 2. 数字调制技术（数字化的核心）： 深入讲解了数字基带信号的传输，包括脉冲成形技术（如升余弦滤波器）对码间串扰（ISI）的抑制作用。随后，详细分析了MPSK（多进制相移键控）和MQAM（多进制幅度相位键控）的星座图、误码率（BER）性能及频谱效率。 3. 最优接收器设计： 详细推导了匹配滤波器（Matched Filter） 的结构和重要性，证明其在已知信号和高斯噪声环境下实现最优的信噪比增益。随后，基于匹配滤波器的原理，推导了最优判决器的结构（如最大似然判决）。 4. 多址接入技术的初步探讨： 简要介绍了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的基本概念，为后续更复杂的资源分配问题打下基础。 本书特色： 重点演示了误码率（BER）曲线的绘制与实际测量值的对比，强调了调制指数、噪声功率谱密度对系统性能的决定性影响。 --- 第四部分：随机过程与噪声分析 (约 350 字) 任何真实的传输信道都充满不确定性。本部分引入随机过程理论，以严谨的数学工具描述和分析噪声。 关键章节聚焦： 1. 随机变量与随机过程基础： 阐述了平稳性、遍历性等关键概念。通过定义功率谱密度（PSD）和自相关函数，将随机过程从时域带入频域进行分析。 2. 高斯噪声与背景噪声源： 详细分析了热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、散粒噪声等在通信系统中的表现形式。重点讨论了高斯白噪声（AWGN） 的数学模型，以及它如何成为系统性能分析的基准。 3. 带限噪声的处理： 讨论了当噪声通过实际的带通滤波器（如接收机的中频电路）时，噪声的特性如何变化，以及如何使用复基带等效模型来简化分析，保持模型的数学简洁性。 4. 随机过程在调制解调中的应用： 结合第二、三部分的内容，分析了在随机数据序列输入下，系统的输出信噪比和平均性能指标（如均方误差）的统计特性。 本书特色： 通过大量的概率密度函数（PDF）图和累积分布函数（CDF）的分析，帮助读者直观理解随机事件在通信链路中对决策产生的影响。 --- 结语：通往高级系统的桥梁 《信号处理与信息论基础》聚焦于信息传输与处理领域最本质的数学工具和理论极限。本书的深度和广度使其成为系统设计人员深入理解现代数字通信、编码理论、以及数据科学中信息度量方法的必备参考书。掌握本书内容，读者将能够自信地评估任何信息系统的理论性能上限，并为下一代高速、低功耗的传输技术打下坚实的基础。

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坦白说，我买这本书主要是被它“Communication Systems”这个标题所吸引，总觉得里面应该能找到一些关于人与人之间、人与信息之间沟通的本质和方法。我更关注的是信息如何被有效地表达、传递和接收，以及如何确保信息的准确性和理解性。我希望书中能探讨一些关于信息论的基础概念，比如熵、信源编码、信道编码等，但希望是以一种比较易于理解的方式呈现，而不是枯燥的数学推导。我希望它能涉及一些关于信息压缩的技术，让我们能以更有效的方式存储和传输信息。同时，我也对信息如何克服干扰和噪声，以及如何进行错误检测和纠正感兴趣。我期待书中能有一些关于用户体验和信息设计的讨论，比如如何设计更直观、更易于操作的通信界面，如何让信息传递更具吸引力，以及如何更好地理解和处理复杂的信息。我希望这本书能帮助我从一个更广泛的角度去理解“通信”，不仅仅是技术层面，也包括人文和社会层面。

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我购买这本书，主要是看中了它在“系统”这个词上。我希望能有一本能够全面、系统地介绍通信系统整体架构的书籍，而不是仅仅局限于某个单一的技术点。我希望能够看到一个清晰的框架，从最底层的物理层开始，逐层向上，解释各个层级的接口、功能以及它们之间的协作关系。我对信号的产生、传输、接收以及处理过程的完整流程非常感兴趣。包括数据在传输过程中如何被编码、调制，如何在信道中传播，以及在接收端如何进行解调、解码并恢复成原始信息。我希望书中能涉及各种通信系统的设计原则和优化方法，比如如何提高传输速率、降低误码率、增加系统容量等。我期待它能提供一些系统设计的通用方法论，以及在不同应用场景下（如固定通信、移动通信、卫星通信）的系统差异和特点。我希望这本书能够帮助我建立起一个关于通信系统的整体认知模型，理解它们是如何作为一个有机整体来工作的。

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我购买这本书的初衷，是想对现代通信网络有一个更深入的理解。我尤其对网络拓扑结构、路由协议以及数据传输的安全性非常感兴趣。我希望能找到关于TCP/IP协议栈的详细讲解，了解它如何在不同的网络层面上协同工作，确保数据的可靠传输。同时，我对各种网络设备，如路由器、交换机、集线器等的功能和配置也充满了好奇。我希望书中能够涵盖无线通信技术的最新进展，包括Wi-Fi、蓝牙以及蜂窝通信技术（4G、5G）的演进过程和关键技术。当然，对于网络安全问题，例如防火墙、入侵检测系统以及加密技术，我也期望能有深入的探讨，毕竟在日益复杂的网络环境中，安全至关重要。我希望能通过这本书，不仅能了解到通信网络的“是什么”，更能理解“为什么”它们会这样设计，以及它们是如何应对不断变化的挑战的。我希望这本书能为我打开一扇通往数字世界核心的窗户，让我对我们赖以生存的信息基础设施有更透彻的认识。

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老实说，我买这本书的时候，其实是抱着一种非常放松的心态，想着随便翻翻，看看能不能学点有趣的东西，了解一下我们生活中无处不在的通信技术是怎么回事。我对那些复杂的数学公式和深奥的理论并没有太大的追求，我更喜欢那种能够用通俗易懂的语言解释原理，并且最好能结合一些生活中的例子，这样更容易理解。比如，我很好奇手机信号是怎么从我的手机发出去，然后又准确无误地到达对方的手机的，中间经历了什么？还有，我们在看电视、听广播的时候，那些信号又是怎么传输过来的？我希望书中能有一些关于电磁波、频率、带宽这些基本概念的科普，用最简单明了的方式介绍它们的作用。如果能有一些关于通信发展历史的小故事，介绍一些伟大的发明家和他们的贡献，那就更好了。我并不需要对通信系统的每一个技术细节都了如指掌，我只想大概了解一下，它大概是怎么运作的，有哪些主要的部分，以及它对我们生活有什么样的影响。

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这本书实在太……嗯，怎么说呢？我拿到手的时候，满心期待地想在里面寻找关于信号调制解调的奥秘，以及那些让信息跨越时空的奇妙技术。我特别希望能够深入了解数字通信系统中，诸如编码、解码、纠错等等核心概念是如何工作的。毕竟，在这个信息爆炸的时代，理解通信的底层逻辑，对我们理解现代科技的运作方式至关重要。我甚至设想过，书中会详细阐述不同类型的通信信道，比如噪声信道、衰减信道，以及工程师们如何设计出能够克服这些限制的强大系统。关于多址技术，比如FDMA、TDMA、CDMA，这些能让成千上万用户共享同一通信资源的精妙设计，我也希望能有详尽的解析。我希望书中能有大量的图示和公式，帮助我更直观地理解这些抽象的概念，并且最好能有一些实际应用的案例分析，比如手机通信、卫星通信，甚至是未来的6G技术，都能在书中找到踪迹。我期待着它能带我领略通信工程的宏伟蓝图，让我对这个充满活力的领域有一个全面的认识。

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