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出版者:Wiley

作者:Simon O. Haykin

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2009-3-16

价格:USD 197.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471697909

丛书系列:

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• 专业参考书
• Engineering
• 通信系统
• 信号处理
• 调制解调
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• 信道编码

《信号的艺术：从振动到信息洪流的漫游》 在信息爆炸的时代，我们每天都被无数的信号所包围，从微弱的无线电波到跳动的光纤脉冲，它们共同编织着现代社会的神经网络。然而，这些无处不在的信号，其背后蕴含着怎样的奥秘？它们是如何被创造、传输、处理，最终抵达我们的耳畔、指尖，成为我们理解世界、连接彼此的桥梁？《信号的艺术：从振动到信息洪流的漫游》将带你踏上一段深度探索信号世界的旅程，揭示那些驱动信息时代运转的根本原理与精妙设计。 本书并非枯燥的技术手册，而是一次充满好奇心的求索，一次对“沟通”本质的深入挖掘。我们将从最基础的物理现象——振动——开始，观察它如何成为一切信号的源头。从简单的钟摆摆动，到复杂的声波传播，再到宏观的电磁波在宇宙中的旅行，我们会一步步理解振动模式的多样性及其携带信息的潜力。你会惊叹于声音为何能穿越时空，光为何能承载色彩，以及万物为何都在以某种形式“振动”着。 随着我们对振动有了更深刻的理解，我们将进入信号的“语言”——数学模型。傅里叶变换、拉普拉斯变换等强大的数学工具将不再是令人望而生畏的符号，而是帮助我们解析复杂信号、理解其频率构成、预测其行为的关键钥匙。我们将学习如何将看似杂乱无章的信号分解成最基本的正弦波成分，如何分析信号的频谱特征，以及如何通过这些特征来识别、过滤和增强信号。这就像学习一门新的语言，一旦掌握了语法和词汇，就能读懂其中蕴含的深刻含义。 信号的传输是连接信息的关键环节。从早期电报的单一导线，到如今覆盖全球的无线网络和光纤通信，传输技术的演进本身就是一部技术进步的史诗。本书将深入探讨各种传输介质的特性，理解它们如何影响信号的衰减、失真和干扰。我们会剖析电缆中的电信号是如何在数千公里外依然清晰可辨，无线电波如何在空气中自由穿梭，光信号又是如何以接近光速的速度在玻璃纤维中跳跃。你将了解到，每一次信号的传输，都凝聚着科学家和工程师们无数的智慧与汗水，以克服物理世界的种种挑战。 然而，信号在传输过程中并非一帆风顺，噪声、干扰和失真无时无刻不在考验着信号的完整性。本书将重点阐述信号处理的核心理念与技术。我们会学习如何设计滤波器，去除不必要的噪声，让有用的信息得以凸显。我们将探索调制与解调的艺术，如何将信息“包装”起来，以便在拥挤的信道中高效传输，并在接收端“还原”它们。从模拟信号到数字信号的转变，是信息时代的一次伟大飞跃，本书将深入分析数字信号的优势，以及编码、解码、量化等关键技术，解释为何我们今天的通信如此可靠和高效。 无线通信作为现代信息社会的重要支柱，本书将给予其充足的篇幅。从早期的无线电广播，到如今的蜂窝网络、Wi-Fi，再到未来的5G甚至6G，我们将追溯其发展脉络，理解蜂窝网络的基站如何协同工作，无线信号如何在复杂环境中实现多址接入，以及天线的设计如何影响信号的覆盖范围和质量。你会了解到，每次拨打电话，每一次上网，背后都有一套极其精密的系统在运作，确保你的信息准确无误地送达。 光学通信，特别是光纤通信，是实现超高速、大容量信息传输的基石。本书将深入介绍光信号的产生、传输和检测原理。我们将了解激光器如何发出稳定的光束，光纤如何引导光信号在长距离内传播，以及光电探测器如何将微弱的光信号转换成电信号。你将明白，互联网如此迅疾的背后，离不开这些闪烁着光芒的细丝，它们承载着我们日益增长的信息需求。 除了物理传输，信号的“内容”——信息本身，也需要被有效管理和组织。本书将触及信息论的基础概念，例如香农熵，它帮助我们量化信息量，理解信息传输的理论极限。我们还将探讨数据压缩技术，如何用更少的比特来表示相同的信息，从而节省存储空间和传输带宽。此外，纠错码的原理也将被详细解析，解释为何即使信号受到一定程度的干扰，我们发送的信息仍能被准确恢复，这对于可靠通信至关重要。 本书还将展望通信技术的未来发展趋势。人工智能与通信的融合，例如智能信道估计、自适应调制解调，将如何进一步提升通信系统的性能？物联网（IoT）的爆发将带来海量设备接入，通信系统又将如何应对这一挑战？量子通信是否会为信息安全带来革命性的改变？我们将在对现有通信原理的深刻理解基础上，对这些前沿领域进行富有洞察力的探讨。 《信号的艺术：从振动到信息洪流的漫游》旨在为读者构建一个清晰、连贯且深入的通信系统知识框架。无论你是对电子工程、计算机科学感兴趣的学生，还是希望了解信息时代幕后运作的行业人士，亦或是仅仅对“沟通”这个永恒主题充满好奇的探索者，本书都将为你打开一扇通往信号世界的大门。在这里，你将学会倾听宇宙的低语，理解信息的脉搏，最终欣赏到连接世界的“信号的艺术”。

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**第一段评价（侧重工程实践和深入分析）** 这本书在介绍信息论基础时，并未满足于教科书式的推导，而是着重于将这些理论与实际的通信系统设计紧密结合起来。我尤其欣赏它对噪声模型和信道编码方案的细致剖析。例如，在讨论香农极限时，作者并没有停留在理论公式上，而是通过一系列精心挑选的工程案例，展示了在实际的衰落信道（如瑞利信道）中，如何权衡编码增益和实现复杂度。书中对于OFDM（正交频分复用）的讲解深入且富有洞察力，它没有简单地罗列公式，而是细致地分析了载波间串扰（ICI）和定时偏移（Timing Offset）对系统性能的影响，并给出了相应的数字信号处理（DSP）解决方案的框架。对于那些希望从“理解原理”迈向“设计系统”的工程师来说，这本书提供的工具箱是极其实用的，它教会的不仅仅是“是什么”，更是“为什么是这样设计”以及“在实际硬件中会遇到什么问题”。书中大量图表的质量非常高，辅助理解了复杂的频谱和时域波形，这在快速迭代的无线通信领域是不可或缺的参考资料。

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**第四段评价（侧重对比分析和应用场景的广度）** 这本书最突出的优点在于其无与伦比的对比分析能力，它在不同通信体制之间的权衡展示得淋漓尽致。无论是对比时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）的资源分配效率，还是深入探讨了水下声学通信与卫星微波通信在信道特性上的巨大差异，作者都保持了极高的客观性和分析深度。特别是关于多址接入方案的部分，它详细讨论了功率控制和近远端效应（Near-Far Effect）在CDMA系统中的实际影响，这在很多入门书籍中是被简化或忽略的。此外，书中对噪声放大和干扰抑制策略的探讨，直接指向了实际系统中链路预算和抗干扰设计的核心挑战。它没有将所有通信都视为理想的加性高斯白噪声（AWGN）环境，而是通过多样的应用场景（从蜂窝网络到短程无线电）来展示不同理论模型在真实世界中的适用边界和局限性。

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**第三段评价（侧重历史脉络和技术演进的叙事风格）** 我非常喜欢这本书处理技术演进的方式，它不像许多技术手册那样冷冰冰地堆砌公式，而是带有一种叙事的色彩，让人能体会到通信技术是如何一步步发展至今的。它不仅告诉我们现在如何使用LDPC或Turbo码，还花了不少篇幅去回顾早期的卷积码和更早的模拟通信时代的概念，这种历史的纵深感使得对当前复杂算法的理解不再是空中楼阁。作者在描述从模拟调频到数字基带的转变时，清晰地勾勒出了采样定理和量化噪声在整个系统升级中的关键作用。这种对“为什么我们选择了这种方案而非另一种”的追溯，极大地增强了阅读的趣味性。它不是一本只关注最新的5G标准的书，而是提供了一个稳固的基石，使读者能够以更宽广的视野去评估未来任何一种新兴的通信范式。对于自学者而言，这种循序渐进、充满背景故事的讲解方式，远比干巴巴的公式罗列更容易坚持下去。

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**第二段评价（侧重理论的严谨性和概念的清晰度）** 对于任何严肃研究通信理论的人来说，这本书的理论深度令人印象深刻。它的数学基础打得非常扎实，从傅里叶变换到随机过程，每一步推导都清晰可循，没有丝毫的跳跃。作者在引入调制技术时，采用了统一的概率论框架，使得从数字基带到模拟射频的过渡显得非常自然和有逻辑。特别是对M-ary PSK和QAM性能的对比分析，不仅给出了误码率（BER）的闭式解，还非常详尽地解释了它们的星座图设计如何影响接收器的判决边界和对相位噪声的敏感度。这本书的结构非常有条理，它引导读者一步步建立起对整个通信链条的宏观认识，然后深入到各个子模块的微观机理。阅读过程中，我很少需要跳到其他参考书去补充概念，因为它几乎覆盖了现代数字通信所需的所有核心理论，并且确保了每一个概念——从互信息到匹配滤波器的最优性——都被置于一个严格的数学背景下进行检验。

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**第五段评价（侧重学习体验和作为参考工具的价值）** 这本书的排版和索引设计简直是为长期参考量身定制的。尽管内容极其庞杂和深入，但章节间的逻辑过渡非常流畅，使得在需要回顾某个特定概念时，能够快速定位到关键的公式和图表。我个人认为它最棒的地方在于，它成功地平衡了理论的深度与教学的可及性——尽管有些高级主题需要读者具备一定的微积分和线性代数基础，但作者总会用清晰的语言来解释这些数学工具是如何被“武器化”以解决通信问题的。这本书的习题设计也极其巧妙，它们不仅是检验知识的工具，更是对核心概念的进一步探索，很多习题的难度和深度甚至达到了研究生课程的水平，迫使读者跳出书本的框架进行思考和推导。毫不夸张地说，这本书已经成为我工作台上随时可以翻阅的“字典”，尤其是在处理参数选择和系统性能预估时，它提供的精确性和可靠性是无可替代的。

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