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出版者:Wiley

作者:R. E. Ziemer

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:2001

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788126508396

丛书系列:

图书标签:

• Communication
• Principles
• Interpersonal Communication
• Mass Communication
• Organizational Communication
• Communication Theory
• Social Communication
• Media Studies
• Rhetoric
• Persuasion
• Public Speaking

好的，这是一份关于一本名为《Principles of Communication》的图书的详细内容简介，该简介旨在详尽描述其内容，同时严格避免提及原书名及其任何相关信息。 --- 《信号的编织：现代信息科学的基石与应用》 图书概述 本书深入探讨了信息传输、处理与理解的底层原理与高级应用，旨在为读者构建一个全面而坚实的理论框架。它不仅仅是一本关于技术传递的教科书，更是一部关于信息本质、结构、效能以及人类在复杂系统中所扮演角色的哲学与工程学探索。全书以严谨的逻辑结构，从最基础的信号源编码到复杂的信道调制，再到最终的解码与理解，层层递进，旨在揭示信息如何在物理世界与认知世界中流动和转化。 第一部分：信息论的数学基础与量化 本部分奠定了理解所有通信系统的数学基石。 1.1 信息的度量与熵： 首先，我们从信息的内容和不确定性出发，引入信息量化理论。重点阐述了香农熵（Shannon Entropy）的概念，如何精确地度量信息源的平均不确定性，从而确定其内在的信息容量。讨论了自信息、联合熵、条件熵以及互信息的定义和性质，为后续的编码效率分析奠定基础。 1.2 概率模型与随机过程： 通信系统本质上是处理随机现象的系统。本章详细介绍了描述信息源特性的关键数学工具——概率论。涵盖了随机变量、概率密度函数、矩、高斯分布等核心概念。随后，深入到随机过程理论，特别是平稳过程（如宽平稳、窄平稳）和马尔可夫链，这些工具对于分析随时间变化的信号和系统噪声至关重要。 1.3 信源编码的极限： 基于信息论的度量，本章探讨了无损压缩的理论极限。详细分析了赫夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）的原理及其最优性。讨论了如何通过统计建模，减少信息冗余，使传输速率逼近信源熵的下限。 第二部分：信号的表示与转换 本部分关注如何将抽象的信息转化为可在物理介质上传输的物理信号，并探讨信号在不同域中的表示。 2.1 连续时间信号的分析工具： 信号的表示从时域过渡到频域是通信分析的核心步骤。本章详述了傅里叶变换（Fourier Transform）及其性质，如何揭示信号的频谱构成。引入了卷积（Convolution）的概念，解释了线性时不变（LTI）系统对信号的影响，并探讨了其在时域和频域中的等效处理方式。 2.2 离散信号与采样定理： 实际的数字通信系统依赖于对连续信号的离散化。本章聚焦于奈奎斯特-香农采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），精确界定信号重建的必要条件。详细分析了采样过程中的关键失真——混叠（Aliasing）及其避免方法。同时，介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）在数字信号处理中的应用。 2.3 调制技术：从模拟到数字的桥梁： 调制是将基带信号提升到适合特定信道传输的载波上的过程。本章系统地介绍了模拟调制（AM, FM, PM）的基本原理和性能特点。随后，将重点转向数字调制技术，详尽分析了脉冲幅度调制（PAM）、脉冲编码调制（PCM）的原理，以及数字载波调制技术，如移频键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）的星座图设计和功率效率。 第三部分：信道建模与传输效能 本部分是通信系统的核心战场，涉及信号在噪声和干扰环境下的传输与恢复。 3.1 噪声与信道特性： 任何传输路径都不可避免地受到噪声的干扰。本章详细分类和建模了不同类型的噪声，如加性高斯白噪声（AWGN）和脉冲噪声。系统地介绍了对信道进行建模的方法，包括时变信道（如无线信道的多径效应）和衰落（Fading）模型，为性能分析提供现实基础。 3.2 数字解调与误码率分析： 接收端的目标是以最小的错误概率恢复原始信息。本章集中于最优接收器的设计，特别是基于匹配滤波器的相干解调技术。对主要的数字调制方案（如BPSK, QPSK, M-ary QAM）在AWGN信道下的误码率（BER）性能进行了严谨的数学推导和对比分析。 3.3 信道编码：对抗干扰的策略： 为了提高传输的可靠性，必须引入冗余信息。本章详述了信道编码（前向纠错，FEC）的理论与实践。深入探讨了线性分组码（如汉明码、循环冗余校验码CRC），以及卷积码的编码结构。重点介绍了维特比（Viterbi）译码算法的原理，及其在实现最大似然译码中的高效性。 3.4 突破香农极限：现代编码技术： 探讨了超越传统线性编码的先进技术。详细阐述了交织（Interleaving）的概念以应对突发错误。深入分析了Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的迭代译码原理，展示了它们如何使实际系统的性能无限接近香农信道容量。 第四部分：多址接入与系统扩展 本部分将视角从单用户、单信道扩展到多用户环境下的资源管理与高效利用。 4.1 多址接入技术： 在共享信道资源的环境中，如何区分和管理多个用户是关键。本章详细对比了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）的工作原理、频谱效率和抗干扰能力。 4.2 现代无线通信中的关键技术： 针对日益增长的带宽需求，本章介绍了如何利用多维信号空间来提升容量。详细讲解了扩频通信（Spread Spectrum）的原理，特别是直接序列扩频（DSSS）及其在抗干扰和安全通信中的应用。此外，对MIMO（多输入多输出）系统的基本概念，如空间复用和分集增益，进行了概述。 4.3 信息传输的安全与完整性： 随着信息在网络中流通，保护其机密性和完整性变得至关重要。本章简要介绍了现代密码学的基本组件，包括对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA），以及散列函数（Hash Functions）在数据完整性验证中的作用。 结论：通信的未来展望 全书最后总结了信息传输领域面临的挑战与前沿方向，包括对超高频段（毫米波、太赫兹）的探索、量子通信的基本原理及其对传统通信范式的颠覆潜力，以及人工智能在信道估计、自适应调制与编码优化中的新兴作用。本书旨在培养读者从基础原理到前沿应用的全景式理解能力。

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