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出版者:A-Jin Publishing

作者:Won Y. Yang

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2009

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788957612781

丛书系列:

图书标签:

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数字通信的基石：从理论到实践的系统指南 本书深入探讨数字通信系统的核心原理、设计方法以及关键技术，旨在为读者构建一个坚实而全面的理论框架，并引导读者将这些理论知识转化为实际应用。我们将从信息论的基础概念出发，逐步揭示数字信号的编码、调制、信道传输、解调以及误差检测与纠正等一系列核心环节。通过详实的理论推导、直观的图示以及贴合实际的案例分析，本书将带领读者系统性地掌握数字通信系统的构建流程，理解不同技术方案的优劣，并能够根据具体应用场景进行最优选择。 第一章：数字通信的理论基石——信息论与信源编码 本章将为读者奠定坚实的理论基础。我们将从信息熵的概念入手，理解信息量的度量方式，以及熵在信息论中的核心地位。随后，我们将深入探讨信源编码的原理，包括无损信源编码（如哈夫曼编码、算术编码）和有损信源编码（如离散余弦变换DCT、小波变换）。读者将了解如何通过有效的信源编码压缩数据冗余，提高信息传输效率，并认识到不同编码方式在速率失真特性上的权衡。本章将详细阐述这些编码算法的数学原理、实现过程以及在实际应用中的典型案例，例如图像和音频压缩。 第二章：信道编码——抵抗噪声干扰的屏障 在数字通信系统中，噪声和干扰是无法避免的挑战。本章将聚焦于信道编码技术，这是保护信息免受这些干扰影响的关键。我们将从线性分组码开始，详细介绍其生成矩阵、校验矩阵、汉明距离等基本概念，并深入讲解一些经典的线性分组码，如循环码、BCH码和RS码。读者将理解这些码字如何在发送端增加冗余信息，以及接收端如何利用这些冗余信息检测和纠正错误。此外，本章还将介绍卷积码，理解其编码器的状态转移和多项式表示，以及维特比译码算法的工作原理。通过对各种信道编码技术的深入剖析，读者将能够理解其纠错能力、编码效率与译码复杂度的关系，并学习如何根据信道特性选择合适的纠错编码方案。 第三章：数字调制技术——将信息映射到信号 本章将是理解数字信号如何在物理信道上传输的关键。我们将深入探讨各种数字调制技术，它们的核心思想是将数字比特序列映射到连续的模拟信号波形上。首先，我们将介绍基本的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK），理解其基本原理和星座图表示。随后，我们将重点讲解更高级的调制技术，如正交振幅调制（QAM），它能够通过组合幅度和相位来提高频谱效率。读者将学习到不同调制方案的功率谱密度、带宽效率以及在噪声信道下的性能表现。本章还将涉及差分编码调制（如DPSK）以及一些更先进的调制技术，如GMSK，并分析它们在实际通信系统中的应用优势。 第四章：通信系统的性能分析——误码率与信噪比 本章将专注于数字通信系统的性能评估。我们将引入误码率（BER）作为衡量系统性能的核心指标，并推导不同调制解调方案在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的理论误码率表达式。读者将理解信噪比（SNR）对系统性能的决定性影响，并学习如何通过提高信噪比来降低误码率。我们将分析不同调制方案在相同SNR下的性能差异，以及它们在实际应用中的权衡。此外，本章还将探讨其他重要的性能指标，如信息传输速率、带宽效率和功率效率，并讨论如何在这些指标之间进行优化。通过本章的学习，读者将能够定量地分析和评估数字通信系统的性能，并为系统设计提供量化依据。 第五章：信道模型与多径效应——真实的通信环境 实际的通信信道并非理想的AWGN信道。本章将介绍各种真实的信道模型，特别是多径传播对数字通信的影响。我们将分析瑞利衰落、莱斯衰落等典型的无线信道模型，理解多径效应如何导致信号的衰落、相干时间的缩短以及符号间干扰（ISI）。读者将学习到如何对这些信道效应进行建模，并理解它们对系统性能造成的劣化。此外，本章还将介绍一些应对多径效应的通信技术，如均衡技术（如线性均衡、决策反馈均衡DFE），以及它们在现代通信系统中的作用。 第六章：同步技术——保持通信双方的协调 在数字通信系统中，发送端和接收端必须保持高度的同步才能正确地接收和译码信息。本章将深入探讨各种同步技术，包括载波同步、位同步（时钟恢复）和帧同步。读者将理解这些同步过程的重要性，以及它们如何影响系统的整体性能。我们将介绍一些经典的同步算法，例如基于锁相环（PLL）的载波同步，以及基于匹配滤波和早晚法的位同步。此外，本章还将涉及如何设计和实现帧同步序列，以确保接收端能够正确地识别数据帧的起始和结束。 第七章：现代通信系统中的先进技术 本章将为读者介绍一些在现代数字通信系统中扮演着至关重要角色的先进技术。我们将从多输入多输出（MIMO）技术开始，理解其如何通过增加天线数量来显著提高频谱效率和链路可靠性。读者将学习到空分多址（SDMA）等MIMO应用，以及其背后的空间复用和空间分集原理。随后，我们将深入探讨正交频分复用（OFDM）技术，理解其如何通过将高速数据流分解成多个低速子载波来克服多径效应和 ISI。读者将学习到OFDM的星座图、子载波间隔以及循环前缀（CP）的作用。此外，本章还将简要介绍一些其他前沿技术，如软件定义无线电（SDR）和认知无线电（CR），以及它们为通信系统带来的灵活性和智能化。 第八章：通信系统的设计与优化 本章将综合前几章的知识，引导读者学习如何设计和优化一个完整的数字通信系统。我们将回顾系统设计的各个环节，包括需求分析、技术方案选择、关键参数设定以及性能仿真与验证。读者将学习到如何根据具体的应用场景（如无线通信、光纤通信、卫星通信等）来选择最合适的编码、调制、多址和抗干扰技术。本章还将探讨系统优化的策略，例如功率控制、速率控制以及资源分配，并强调在不同性能指标之间进行权衡的重要性。通过本章的学习，读者将能够将理论知识融会贯通，独立地设计和评估一个数字通信系统。 通过本书的学习，读者将能够： 深刻理解数字通信系统的基本原理： 从信息论的基石到信道编码、调制解调、同步等核心技术，建立起扎实的理论基础。 掌握各种关键技术的内在机制： 深入理解不同编码、调制、解调和同步算法的设计思想、数学原理和性能特点。 分析和评估通信系统的性能： 能够量化地分析系统在不同噪声和信道条件下的误码率、传输速率等关键性能指标。 理解实际通信环境的挑战： 认识到多径效应、衰落等信道特性对通信系统的影响，并了解应对策略。 具备设计和优化通信系统的能力： 能够根据应用需求，选择和组合不同的技术方案，设计出满足性能要求的数字通信系统。 本书适合于通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的学生，以及从事通信系统设计、开发和研究的工程师。无论您是初学者还是希望深化专业知识的从业者，本书都将是您探索数字通信世界的宝贵伙伴。

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阅读体验上，这本书的图文排版给人一种强烈的“年代感”。很多截图看起来像是早期版本的Simulink界面，与当前主流的R2020a之后的版本界面风格大相径庭，这给习惯了现代UI的用户带来了不小的认知负担。更要命的是，代码示例的注释部分，有时过于简略，关键的数学推导过程在转入Simulink模块实现时，中间的桥梁缺失得厉害。例如，在讲解某种信道编码的译码复杂度时，书中直接跳到了对应的Simulink误码率曲线，读者需要自己去回溯或查阅其他资料来理解为何该模块会产生那样的性能曲线。这种“黑箱式”的教学方法，极大地削弱了读者对底层机制的理解深度。对于一本声称覆盖数字通信主题的书籍而言，它似乎有意避开了那些真正考验读者数学功底和工程直觉的部分，转而将精力投入到界面操作的罗列上，这无疑是一种本末倒置，让人读起来如鲠在喉，无法真正领会其精髓。

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这本《MATLAB/Simulink for Digital Communication》的封面设计确实挺吸引人的，那种深邃的蓝色调和清晰的模块图，让人一眼就能感受到内容的专业性和技术感。然而，当我真正翻开书本，试图寻找那些关于现代通信系统设计的核心知识时，却发现有些失落。我原本期待能看到关于5G NR、大规模MIMO（Massive MIMO）或者更前沿的可见光通信（VLC）等最新技术的深入讲解，哪怕是建立在Simulink环境下的仿真案例分析也好。这本书似乎更专注于将Simulink基础操作与一些经典的数字通信原理，比如信道编码（如Turbo码、LDPC码的仿真流程）、调制解调（QPSK、16QAM等在Simulink中的实现细节）进行串联，这对于初学者来说或许是一个不错的入门向导，因为它细致地展示了如何将理论公式转化为可运行的仿真模型。但对于有一定基础，希望将Simulink作为高级设计工具来快速迭代新型通信算法的工程师来说，书中对于那些前沿算法的底层逻辑和性能优化策略的探讨显得有些捉襟见肘，更像是教科书的补充材料，而非解决实际工程难题的利器。总而言之，它在“如何搭建”方面做得不错，但在“如何创新和优化”方面，留下了太多的空白。

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从内容广度的角度来看，该书对于频谱效率、功率效率等通信系统的核心性能指标的讨论，显得非常肤浅和表面化。书中往往只展示一个仿真结果图，然后简单地总结“A方案优于B方案”。但深层次的原因——比如，特定调制方式在非理想载波同步下的性能损失模型，或者在实际多址接入场景中，如何通过调度和功率控制来优化整体吞吐量——这些需要结合通信理论和系统优化知识的深度内容，在书中几乎找不到踪影。它似乎默认读者已经对信息论和无线信道理论有着炉火纯青的掌握，而Simulink仅是用来“画图”的工具。这种结构上的割裂感非常严重，让人感觉作者只是将Simulink的几个常用模块拉出来，套用了一些基础的通信名字，而没有真正将Simulink作为一种强大的“建模语言”来深入挖掘其在复杂系统建模中的潜力。如果想通过这本书来提升自己的系统级设计能力，恐怕需要搭配其他更侧重理论与优化的经典著作。

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这本书的组织结构，说实话，感觉像是将一系列零散的Simulink教程强行缝合在了一起，缺乏一条贯穿始终、逻辑严密的“大动脉”。比如，它可能花了大量的篇幅去讲解如何使用特定的Simulink模块库，像是Scope、Spectrum Analyzer这些可视化工具，这对于刚刚接触Simulink的用户来说或许有帮助，但对于我们这些经常与这些工具打交道的人来说，显得冗余且拖沓。我更希望看到的是，如何利用Simulink的高级功能，比如Stateflow进行复杂的协议状态管理，或者如何结合MATLAB脚本进行参数扫描和自动化测试的流程设计。书中的例子大多停留在基础的AWGN信道下的性能对比，对于实际复杂信道（如衰落信道、多普勒效应）的建模和仿真，处理得过于草率。如果这本书能将重点放在如何构建一个可扩展、可维护的、能够模拟真实世界复杂环境的仿真平台架构上，而不是仅仅停留在“演示”单个算法的运行上，其价值将会提升一个量级。目前来看，它更像是一个“MATLAB/Simulink工具箱使用手册”，而非“数字通信系统设计实战指南”。

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我特意去寻找书中是否有关于硬件在环（HIL）或软件定义无线电（SDR）的章节，因为Simulink的强大之处之一就是其代码生成能力，可以将模型直接编译成C代码部署到目标硬件上。然而，这本书对此领域似乎完全绝口不提。它构建的所有仿真，无论多么精美，都仅仅停留在PC端的“软件仿真”层面，这使得整本书的实用性大打折扣。现代通信工程师的工作重心，越来越偏向于模型驱动设计（Model-Based Design, MBD）和快速原型验证。一本优秀的工具书应该教会读者如何利用Simulink/Stateflow的内置功能，实现从算法到FPGA/DSP代码的无缝转换，并探讨其过程中的潜在陷阱（如浮点数到定点数的转换误差）。这本书未能触及这个关键的“工程落地”环节，使得它更像是一个学术演示工具集，而非面向工业界的生产力工具书。它满足了“仿真”的需求，却遗漏了“实现”的维度。

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