通信原理簡明教程（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄔正義 著

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 模擬通信
• 數字通信
• 通信基礎
• 電磁場與電磁波

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111541172

版次：2

商品編碼：12021356

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： “十二五”江蘇省高等學校重點教材

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：161

內容簡介

　　本書的基本內容與第1版一緻，包括通信的基本概念、模擬調製係統、信源編碼、數字信號的基帶傳輸係統、數字信號的調製傳輸係統、差錯控製與信道編碼、同步原理等。與第1版相比，本書加強瞭對現代通信中的關鍵技術的介紹，對通信原理的一些基本概念不再停留在簡單的名詞解釋上，而是緊密聯係實際問題，使學生能舉一反三。本書增加瞭2DPSK的差分解調的譯碼方法和基帶傳輸的部分響應係統的內容，提高瞭理論的完整性。本書還增加瞭計算機仿真習題。

目錄

前言
第1章通信的基本概念
1.1通信與通信係統
1.1.1通信
1.1.2通信係統
1.2信息與信息的量度
1.2.1信息、信號與消息
1.2.2信息的量度
1.3信道與信道容量
1.3.1信道的數學模型
1.3.2信道容量
1.4通信係統的主要性能指標
1.4.1通信係統的有效性
1.4.2通信係統的可靠性
*1.5隨機信號分析基礎
1.5.1隨機變量與平穩隨機過程
1.5.2信號的能量譜與功率譜
1.5.3高斯白噪聲
習題
第2章模擬調製係統
2.1調製原理
2.1.1調製的作用
2.1.2調製方法的分類
2.2幅度調製
2.2.1標準調幅
2.2.2抑製載波的雙邊帶調幅
2.2.3單邊帶調幅
*2.2.4殘留邊帶調幅
2.2.5相乾解調與包絡檢波
2.3幅度調製係統的抗噪聲性能分析
2.3.1綫性調製相乾解調的抗噪聲
性能
2.3.2常規調幅包絡檢波的抗噪聲
性能
2.4角度調製
2.4.1相位調製與頻率調製
2.4.2調頻信號的頻譜和帶寬
*2.4.3調頻信號的産生和解調
2.4.4各種模擬調製係統的性能比較
習題
第3章信源編碼——模擬信號的
數字化與數據壓縮
3.1信源編碼的基本概念
3.2脈衝編碼調製
3.2.1抽樣與抽樣定理
3.2.2量化
3.2.3編碼與解碼
3.2.4PCM係統的抗噪聲性能
3.3差分脈衝編碼調製
3.3.1差分脈衝編碼調製原理
3.3.2DPCM係統的抗噪聲性能
3.4增量調製
3.4.1增量調製原理
3.4.2DM係統的抗噪聲性能
習題
第4章數字信號的基帶傳輸
4.1數字基帶信號
4.1.1數字基帶傳輸的碼型選擇
4.1.2數字基帶信號的頻譜
4.2數字基帶傳輸係統
4.2.1數字基帶傳輸係統的構成
4.2.2無碼間串擾的基帶傳輸係統
特性
4.2.3數字基帶傳輸係統的抗噪聲
性能
4.3數字基帶傳輸係統的測量與調整
4.3.1眼圖
4.3.2均衡器
習題
第5章數字信號的調製傳輸
5.1二進製數字調製
5.1.1二進製幅移鍵控
5.1.2二進製頻移鍵控
5.1.3二進製相移鍵控
5.1.4二進製差分相移鍵控
5.2二進製數字調製的抗噪聲性能
5.2.12ASK信號的抗噪聲性能
5.2.22FSK信號的抗噪聲性能
5.2.32PSK和2DPSK信號的抗
噪聲性能
5.2.4二進製數字調製係統的性能
比較
5.3多進製數字調製
5.3.1多進製幅度鍵控
5.3.2多進製頻移鍵控
5.3.3多進製相移鍵控
5.4新型數字調製技術
5.4.1正交幅度調製
5.4.2最小頻移鍵控
習題
第6章差錯控製與信道編碼
6.1數字通信係統的差錯控製
6.1.1差錯控製的手段與方式
6.1.2幾種常用的檢錯編碼
6.1.3差錯控製編碼原理
6.2綫性分組碼
6.2.1普通綫性分組碼
6.2.2循環碼
6.3捲積碼
6.3.1捲積碼的編碼
6.3.2捲積碼的譯碼
6.4先進信道編碼技術
習題
第7章同步原理
7.1概述
7.2載波同步
7.2.1直接産生法
7.2.2插入導頻法
7.3位同步
7.3.1外同步法
7.3.2自同步法
7.4群同步
7.4.1起止式同步法
7.4.2集中插入法
7.4.3分散插入法
習題
附錄
附錄A誤差函數值錶
附錄B貝塞爾函數值錶
附錄C中英文術語與縮略語對照錶
參考文獻

前言/序言

　　本書第1版於2012年2月問世，至今已過去四年有餘。如今，我們已經跨入瞭一個嶄新的無綫時代：移動通信、智能手機、微信、微博、WiFi、物聯網、雲計算、大數據，傳統的信息傳播手段不斷被新的媒介和通信方式所替代，改變著現代人的生活方式和思維方式。
　　電子技術、網絡、計算機與控製技術緊密聯係，電氣、電子信息和自動化等專業與通信專業的知識相互滲透、穿插與交融，因此，即使不是通信專業的學生，也迫切需要學習和補充最新的現代通信方麵的專業知識，需要掌握信息傳遞的基本原理和規律，以完善自身的專業知識結構，適應社會發展的需要。
　　目前已齣版的通信方麵的本科教材大部分是為通信專業編寫的，有相當一部分教材齣自研究型大學的專傢學者，這些教材係統性、理論性都很強，成為通信專業的經典教材，如清華大學曹誌剛教授編著的《現代通信原理》、西安電子科技大學樊昌信教授主編的《通信原理》、南京郵電學院張力軍教授主編的《通信原理》等，被許多985和211高校通信專業采用作為基本教材。但這些教材普遍以理論為主，需要教學時數多在64學時以上，對學生的數學基礎和先修課程的學習有較高的要求，而工程應用與實例的介紹較少，因此不太適閤給應用型技術大學的許多電類非通信專業學生直接使用。概括起來主要原因有兩個：一方麵，應用型本科非通信專業的學生對通信原理知識的要求並不需要過於係統和全麵，用於這方麵教學的學時數也十分有限，他們迫切需要的是一本內容簡明、結構清晰、需要的教學時數比較少的通信原理入門教程；另一方麵，純理論化的教學使學生在學習過程中增加瞭難度，缺乏實際應用和感性認識的初學者往往會産生畏難情緒，不能很好地激發學習熱情，課堂教學的效果差強人意。為瞭減輕教師教學和學生學習的負擔，切實有效地提高課堂教學效率和質量，我們一直在進行這方麵的教學改革的探索與研究。
　　本書自第1版齣版以來，經過實際教學使用，證明我們的思路是正確的。簡明教程的推齣，厘清瞭“通信原理”教學的基本思路，厘清瞭理論教學與工程應用實踐教學兩者之間的關係，得到瞭學生和教師各方麵的肯定和支持。為瞭進一步提高這本教材的質量，更好地推廣和體現它的特色和長處，使更多的本科院校的師生能夠享受這一成果，我們在第1版的基礎上進行瞭修訂。這一工作得到瞭江蘇省教育廳的直接支持，2014年被列為江蘇省重點教材項目。
　　本次修訂，我們主要在以下幾個方麵做瞭較大的更改和增刪。
　　（1）加強現代通信中的關鍵技術介紹，將現代通信技術與通信發展曆史結閤起來，使學生通過本書的學習，對人類社會通信發展的全過程有一個清晰的瞭解，明確學習目的，更好地掌握學習重點，開拓思路，提高學習興趣。
　　（2）對通信原理的一些基本概念不再停留在簡單的名詞解釋上，而是與教學中發現的實際問題聯係起來，使學生能運用自己已經掌握的知識來學習新的知識。
　　(3)第1章通信的基本概念中的信道與信道容量，第2章模擬調製係統中的幅度調製等部分在文字和敘述上做瞭較大篇幅的修改；第3章的標題改為“信源編碼——模擬信號的數字化與數據壓縮”，這樣可以使學生更加明確本章的基本教學目的；第4章的4��2��2無碼間串擾的基帶傳輸係統特性中補充瞭幾類部分響應係統的內容；第5章增加瞭2DPSK的差分相乾解調的譯碼方法。
　　（4）對第1版教材中齣現的一些明顯的問題和錯誤做瞭認真的校正，特彆是一些圖中的符號和標識。統一瞭專用術語的錶述，對錶述不清的概念進行瞭重寫，力爭淺顯易懂，提高可讀性。
　　除此之外，還對各章的習題進行瞭認真復查，重新核對瞭每一道習題的文字敘述，力求更加準確。根據應用型本科教學需要，調整瞭部分習題，並增加計算機仿真題和實際應用題，便於學生利用計算機和Matlab軟件對調製、傳遞函數、時域波形和頻域功率譜繪製等環節有直接的感性認識和理解。
　　在講述通信原理過程中，需要通過一些信號的波形來說明問題，這時，信號可能是電壓，也可能是電流，還可能是功率，我們關注的主要是信號的波形特徵，與起始時間和絕對大小並無多大關係，對於這類圖，我們統一采用這樣的方法來處理：
　　縱坐標用虛綫（或實綫）錶示，不帶箭頭，不標物理量單位，不標原點。橫坐標為帶箭頭的實綫，物理量一般為時間t。例如圖5��33。
　　書中有大量的英文縮略語，為瞭便於學生學習，附錄C給齣瞭中英文術語與縮略語對照錶，文中不再一一進行標注。
　　第2版教材編寫工作中，湯曉燕主要負責第3章和第2、6、7章的修訂；陳琦瑋主要負責第4、5、6章的修訂；鄔正義負責第1章和第2、6、7章部分內容的修訂，並對全書統一定稿；同時，周學禮和錢楓也參與瞭部分章節的資料收集工作。由於工作變動的原因，張莉老師未參加本次的修訂工作。
　　教材編寫始終是一項艱巨的任務，尤其是在今天科學技術飛速發展、高等教育日趨普及的大形勢下。雖然我們在此項工作中傾注瞭全部心血，但仍難免會有差錯和謬誤存在，在此由衷地歡迎讀者和同行批評指正，以便今後修訂得更好。本書編寫過程中參考或引用瞭已經齣版的各類專業書籍和文獻的內容，已在書後以參考文獻的形式一一列齣，對這些文獻的作者錶示深深的謝意！
　　作者於昆承湖畔

《信號的藝術：信息傳遞的奧秘與實踐》 第一章：信息之源——信號的本質與分類 信息的載體，我們稱之為信號。在信息的傳遞過程中，信號扮演著至關重要的角色，它如同流動的血液，承載著韆變萬化的數據，從源頭奔湧而齣，跨越時空的阻隔，抵達接收者。本章我們將深入探討信號的本質，揭示其內在的規律與多樣性。 信號，可以被理解為描述某一物理量隨時間或空間變化的函數。這個物理量可以是電壓、電流、聲波的壓力變化、光強的閃爍，甚至是生物體的電信號。我們通過對這些物理量的精確測量和分析，來捕捉和理解信息。 信號的分類繁多，理解這些分類有助於我們更好地掌握其特性。根據信號的連續性，我們可以將其分為連續信號和離散信號。 連續信號：在時間上和幅度上都是連續變化的信號。例如，模擬語音信號、溫度變化、心電圖等。它們的取值範圍是連續的，並且在任何時刻都有確定的值。 離散信號：在時間上是離散的，但幅度可能是連續的（稱為取樣信號），或者在時間上和幅度上都是離散的（稱為數字信號）。例如，計算機存儲的聲音文件，經過采樣和量化的音頻數據。數字信號是現代通信的基礎，因為它具有易於存儲、處理和糾錯的優點。 除瞭連續性和離散性，我們還可以根據信號的周期性來區分： 周期信號：其波形在時間上會不斷重復的信號。最典型的例子是正弦波，它具有清晰的振幅、頻率和相位。周期信號的分析往往可以分解為一係列基本正弦波的疊加。 非周期信號：在時間上不重復的信號。例如，一段突發的脈衝信號，或者一段不規則的對話。非周期信號的分析通常需要用到傅裏葉變換，將其視為無窮多頻率分量的疊加。 從信號的能量角度來看，信號還可以分為能量信號和功率信號： 能量信號：指在整個時間軸上的總能量是有限的信號。例如，單個的脈衝信號，其能量在時間上是集中的。 功率信號：指在整個時間軸上的總功率是有限的信號，但其總能量可能是無限的。例如，周期信號，其能量會隨著時間的推移不斷纍積，但單位時間內的平均功率是有限的。 此外，我們還需要認識到信號的隨機性。許多實際信號，如噪聲，具有隨機的性質，其值在任何時刻都無法精確預測，但其整體統計特性（如均值、方差）是可以描述的。對隨機信號的理解，對於提高通信係統的魯棒性和抗乾擾能力至關重要。 理解這些信號的基本概念，是構建高效通信係統的基石。它使我們能夠理解信號如何在各種介質上傳播，如何被編碼和解碼，以及如何在復雜的環境中保持其完整性。 第二章：信號的變換——從時域到頻域的透視 將信號從其原始的“時間”維度轉換到“頻率”維度，是理解信號內在結構和頻譜特性的關鍵。這種轉換，如同用不同的視角去觀察同一個物體，能夠揭示齣肉眼不可見的本質。本章我們將聚焦於信號的傅裏葉變換，探索其在信號分析中的強大作用。 傅裏葉變換，是信號分析中最核心、最強大的數學工具之一。它允許我們將一個復雜的信號分解成一係列不同頻率的正弦波（或餘弦波）的疊加。簡單來說，傅裏葉變換揭示瞭一個信號在不同頻率上的“成分”和“強度”。 對於一個連續時間信號 $x(t)$，其傅裏葉變換 $X(jomega)$ 定義為： $X(jomega) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-jomega t} dt$ 其中，$omega$ 是角頻率，代錶信號變化的快慢。$e^{-jomega t}$ 是一個復指數函數，它能夠提取齣信號中對應於頻率 $omega$ 的成分。$X(jomega)$ 則錶示信號在頻率 $omega$ 上的幅度（幅值）和相位（相對位置）。 反過來，我們也可以通過傅裏葉逆變換將頻域的錶示 $X(jomega)$ 重新還原為時域的信號 $x(t)$： $x(t) = frac{1}{2pi} int_{-infty}^{infty} X(jomega) e^{jomega t} domega$ 這錶明，時域信號和頻域錶示是信息完全等價的兩種描述方式。 傅裏葉級數則適用於周期信號。對於一個周期為 $T$ 的周期信號 $x(t)$，它可以被錶示為一係列不同頻率的直流分量、基波（頻率為 $2pi/T$）及其諧波（基波頻率的整數倍）的正弦和餘弦函數之和。 傅裏葉變換的應用廣泛而深刻： 頻譜分析：通過傅裏葉變換，我們可以直觀地看到一個信號由哪些頻率的成分組成，以及每個頻率成分的相對強度。這對於識彆信號的特性、過濾掉不需要的頻率成分（如噪聲）至關重要。例如，音頻信號的頻譜分析可以讓我們看到低音、中音、高音的分布。 係統分析：許多通信係統（如濾波器、放大器）可以用其“頻率響應”來描述。傅裏葉變換可以幫助我們理解輸入信號經過一個係統後，其不同頻率成分會如何被改變（放大、衰減或移相）。 信號去噪：如果已知噪聲主要集中在某些頻率範圍，而我們想要保留的信號主要集中在其他頻率範圍，那麼通過傅裏葉變換到頻域，我們可以選擇性地衰減或去除噪聲所在的頻率成分，然後通過傅裏葉逆變換迴到時域，得到去噪後的信號。 信號壓縮：某些信號在頻域中可能隻集中在少數幾個頻率上，這為信號壓縮提供瞭可能。通過隻保留重要的頻率成分，可以大大減少存儲和傳輸的數據量。 離散傅裏葉變換（DFT） 是傅裏葉變換在計算機數字信號處理中的具體實現。由於計算機隻能處理離散時間、離散幅度的信號，因此我們需要將連續信號進行采樣和量化，然後應用DFT。快速傅裏葉變換（FFT） 則是DFT的一種高效算法，極大地降低瞭計算復雜度，使得實時信號處理成為可能。 捲積定理是傅裏葉變換理論中的一個重要組成部分。它指齣，在時域中的捲積運算，對應於在頻域中的乘積運算。這意味著，分析一個綫性時不變係統（LTI係統）的輸齣，可以將其輸入信號的傅裏葉變換與係統的頻率響應相乘，然後進行傅裏葉逆變換。這大大簡化瞭復雜係統的分析過程。 掌握信號在時域和頻域之間的轉換，就像擁有瞭一把能夠解剖信號、洞察其內在結構的鑰匙。它為我們理解和設計各種通信係統提供瞭堅實的理論基礎。 第三章：信息編碼——將思想轉化為通信的語言 信息本身是抽象的，要實現有效的傳輸，必須將其轉化為一種物理的、可傳遞的形式。信息編碼，便是這一轉化過程的藝術。本章我們將探討信息編碼的基本原理，以及幾種常見的編碼方式，它們如同為信息量身定製的“服裝”，確保信息在旅途中不被損壞、不易混淆，並能被準確無誤地解讀。 編碼的根本目的在於： 1. 錶示與傳輸：將信息（如文字、聲音、圖像）轉化為數字信號或其他適閤傳輸的格式。 2. 效率：用最少的比特數來錶示相同的信息，提高傳輸速率。 3. 可靠性：增加冗餘信息，以便在傳輸過程中檢測和糾正錯誤。 4. 安全性：對信息進行加密，防止未經授權的訪問。 信源編碼（熵編碼）： 信源編碼的目標是去除信息中的冗餘，使得錶示信息所需的平均比特數最少，接近信息的“熵”。熵是信息論中衡量信息量大小的度量。 變長編碼：最常見的信源編碼方法。例如，霍夫曼編碼，它根據符號齣現的概率來分配不同長度的碼字。齣現頻率越高的符號，分配的碼字越短；齣現頻率越低的符號，分配的碼字越長。這可以顯著降低整體的平均碼長。 算術編碼：一種更高級的變長編碼，能夠實現比霍夫曼編碼更接近理論熵的壓縮率。它將整個消息看作一個實數，並在0到1之間進行編碼。 信道編碼（糾錯編碼）： 在信息傳輸過程中，由於噪聲和乾擾，信號可能會發生錯誤。信道編碼的目標是在信息中添加一定的冗餘，使得接收方能夠檢測甚至糾正這些錯誤，從而提高傳輸的可靠性。 綫性分組碼： Hamming碼：一種經典的、簡單有效的糾錯碼，能夠檢測並糾正一位錯誤。它通過在原始數據中加入奇偶校驗位來實現。 循環碼：一種特殊的綫性分組碼，具有良好的糾錯性能和高效的編碼/解碼算法。 BCH碼：一類強大的糾錯碼，可以糾正多位錯誤。 Reed-Solomon碼：一種非二元循環碼，在CD、DVD、衛星通信和數據存儲等領域有著廣泛應用，其糾錯能力非常強。 捲積碼：與分組碼不同，捲積碼的輸齣碼字不僅取決於當前輸入的信息比特，還取決於前麵若乾個輸入的信息比特。捲積碼的編碼器可以看作一個有限狀態機。 Viterbi譯碼：一種最大似然譯碼算法，用於解碼捲積碼。它能夠找到最有可能的傳輸序列，從而實現高效的糾錯。 Turbo碼：一種性能非常接近香農限的先進編碼技術，廣泛應用於3G、4G等移動通信係統中。它由兩個並行的捲積編碼器和交織器組成，通過多次迭代譯碼來逼近最佳性能。 LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）：另一種性能非常接近香農限的編碼技術，在Wi-Fi、5G等現代通信標準中扮演著重要角色。其特點是校驗矩陣的“稀疏性”，使得其譯碼算法（如消息傳遞算法）在計算上相對高效。 波形編碼/綫路編碼（基帶傳輸）： 在將數字信號傳輸到物理媒介之前，需要將其轉換為適閤該媒介傳輸的波形。這個過程稱為綫路編碼或波形編碼。 單極性碼：如NRZ（非歸零碼），用高電平錶示1，低電平錶示0。容易實現，但直流分量大，時鍾恢復睏難。 雙極性碼：如AMI（傳號反轉碼），用高電平錶示1，低電平錶示-高電平，0錶示零電平。可以消除直流分量，但連續的0會丟失時鍾信息。 歸零碼（RZ）：每個碼元內部都有歸零過程，可以自同步。 Manchester碼：一個碼元內有一個跳變，始終可以實現自同步，且無直流分量，但編碼效率低（每比特用兩個信號狀態錶示）。 差分編碼：如差分曼徹斯特碼，利用相鄰碼元之間的變化來錶示信息，提高瞭抗乾擾能力。 第四章：信號的調製——讓信息“穿上”載波的外衣 信息信號往往具有較低的頻率，直接傳輸效率低下且容易受到乾擾。調製，就是將信息信號“嵌入”到一個高頻的載波信號中，使其能夠高效、可靠地在物理媒介上傳播。本章我們將深入瞭解各種調製技術，以及它們如何巧妙地將信息“搭載”到載波之上。 調製的本質是改變載波信號的某個參數（如幅度、頻率、相位），使其按照信息信號的變化而變化。 模擬調製：信息信號是模擬的。 1. 調幅（AM, Amplitude Modulation）： 載波信號的幅度隨信息信號的變化而變化，而頻率和相位保持不變。 $s_{AM}(t) = A_c [1 + m_a x(t)] cos(2pi f_c t)$ 其中，$A_c$ 是載波幅度，$f_c$ 是載波頻率，$x(t)$ 是基帶信息信號，$m_a$ 是調製指數。 優點：電路簡單，易於實現。 缺點：抗乾擾能力差，功率利用率低。 2. 調頻（FM, Frequency Modulation）： 載波信號的頻率隨信息信號的變化而變化，而幅度保持不變。 $s_{FM}(t) = A_c cos(2pi f_c t + 2pi k_f int_0^t x( au) d au)$ 其中，$k_f$ 是頻率靈敏度。 優點：抗乾擾能力強，音質好。 缺點：解調電路復雜，帶寬要求高。 3. 調相（PM, Phase Modulation）： 載波信號的相位隨信息信號的變化而變化，而幅度保持不變。 $s_{PM}(t) = A_c cos(2pi f_c t + phi(t))$ 其中，$phi(t)$ 與信息信號成正比。 優點：抗乾擾能力強。 缺點：解調相對復雜。 數字調製：信息信號是數字的（離散的）。 1. 幅移鍵控（ASK, Amplitude Shift Keying）： 載波信號的幅度有幾個離散的取值，分彆代錶不同的數字碼元。最簡單的ASK是二進製ASK，用兩種不同的幅度（通常一個是載波幅度，另一個是零或一個較小的幅度）來錶示0和1。 優點：實現簡單。 缺點：抗乾擾能力較差。 2. 頻移鍵控（FSK, Frequency Shift Keying）： 載波信號的頻率有幾個離散的取值，分彆代錶不同的數字碼元。二進製FSK用兩個不同的頻率來錶示0和1。 優點：比ASK抗乾擾能力好，實現相對簡單。 缺點：帶寬效率不如QAM。 3. 相移鍵控（PSK, Phase Shift Keying）： 載波信號的相位有幾個離散的取值，分彆代錶不同的數字碼元。 BPSK（二進製相移鍵控）：用兩個相反的相位（如0度和180度）錶示0和1。 QPSK（四相相移鍵控）：用四個不同的相位（如0、90、180、270度）來錶示兩個比特（00、01、10、11）。 優點：比ASK和FSK具有更好的帶寬效率和抗乾擾能力。 4. 正交幅度調製（QAM, Quadrature Amplitude Modulation）： QAM結閤瞭ASK和PSK的優點，它同時改變載波信號的幅度和相位，從而在同一個頻率上承載更多信息。 例如，16-QAM用16個不同的幅度和相位組閤來錶示4個比特。QAM是現代通信係統中應用最廣泛的調製技術之一，如Wi-Fi、4G/5G等都大量使用QAM。 優點：高帶寬效率，高數據傳輸速率。 缺點：對硬件要求高，對噪聲和失真更敏感。 多載波調製： 將高速率的數據流分割成多個低速率的數據流，並將每個低速率數據流調製到不同的子載波上進行傳輸。 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）： OFDM是將原始高速率信號分成若乾個低速率信號，然後將這些低速率信號調製到一係列高密度的、相互正交的子載波上進行並行傳輸。OFDM的子載波相互正交，使得它們之間不會産生乾擾。 優點： 抗多徑衰落能力強：在存在多徑的信道中，OFDM可以將一個符號的傳輸時間延長，從而大大減弱符號間乾擾（ISI）。 頻譜效率高：子載波之間相互正交，可以非常密集地排列，提高瞭頻譜利用率。 易於實現均衡：均衡器隻需要對單個子載波進行調整，大大簡化瞭均衡器的設計。 OFDM是4G、5G、Wi-Fi等現代無綫通信係統的核心技術。 選擇閤適的調製方式，是權衡傳輸速率、帶寬、抗乾擾能力以及實現復雜度的關鍵。它們如同為信息選擇閤適的“交通工具”，確保信息能夠安全、高效地到達目的地。 第五章：信號的傳輸——穿越物理世界的橋梁 一旦信號被編碼和調製，它就需要通過物理媒介傳輸到目的地。物理媒介的特性，如帶寬、損耗、噪聲和失真，都會對信號的傳輸質量産生影響。本章我們將探討信號在不同物理媒介中的傳輸特性，以及如何剋服傳輸中的挑戰。 傳輸媒介： 1. 導引型傳輸媒介：信號在固體介質中傳輸，其路徑受到引導。 雙絞綫：成本低，易於安裝，但傳輸距離有限，易受電磁乾擾。常用於電話綫、以太網。 同軸電纜：比雙絞綫具有更高的帶寬和更好的抗乾擾能力，但成本較高，安裝不如雙絞綫方便。常用於有綫電視、早期網絡。 光縴：以光信號的形式傳輸信息，具有極高的帶寬、極低的損耗、不受電磁乾擾、保密性好等優點。是現代高速通信（如互聯網骨乾網、長途電話）的首選媒介。 2. 非導引型傳輸媒介：信號在自由空間（空氣、真空）中以電磁波的形式傳輸。 無綫電波：頻率範圍廣，覆蓋範圍大。從短波到微波，適用於廣播、電視、手機通信、Wi-Fi、衛星通信等。 微波：頻率較高，傳輸方嚮性強，帶寬大，常用於點對點通信、雷達、衛星通信。 紅外綫：傳輸距離短，方嚮性強，常用於遙控器、短距離數據傳輸。 可見光：用於光通信（Li-Fi）等。 傳輸損耗： 信號在傳輸過程中，其能量會隨著距離的增加而衰減，這稱為傳輸損耗。損耗的大小取決於傳輸媒介的類型、信號的頻率以及傳輸距離。 衰減：信號的幅度減小。 頻率衰減：在高頻段，衰減通常比低頻段更大。 為瞭剋服傳輸損耗，需要使用放大器來周期性地放大信號。 噪聲： 在傳輸過程中，信號會受到各種無用的、隨機的電磁乾擾，這些乾擾統稱為噪聲。噪聲會降低信號的質量，增加誤碼率。 熱噪聲（約翰遜噪聲）：由導體內自由電子的隨機熱運動産生。 散粒噪聲：由載流子（電子或空穴）在半導體器件中的隨機運動産生。 外部噪聲：來自外部的電磁乾擾，如雷電、其他電子設備的輻射。 乾擾：來自其他信號的有害影響，如串擾。 減小噪聲影響是通信係統設計的關鍵挑戰之一。 失真： 信號在傳輸過程中，其波形形狀發生改變，這稱為失真。失真會改變信息的原始形態，影響接收端的準確解讀。 幅度失真：不同頻率成分的信號幅度衰減不同。 相位失真：不同頻率成分的信號相位延遲不同。 非綫性失真：傳輸媒介的非綫性特性導緻信號産生額外的頻率成分（諧波和互調産物）。 均衡器是用來補償傳輸損耗和失真的關鍵設備，它通過調整信號的幅度和相位，使其在接收端盡可能地恢復原始形態。 多徑效應（Multipath Effect）： 在無綫傳輸中，信號在到達接收端之前，可能會經過不同的路徑（如通過地麵反射、建築物反射）。這些不同路徑的信號到達接收端的時間略有不同，導緻接收端接收到的是原始信號的多個副本，這些副本之間會發生乾涉，産生符號間乾擾（ISI），嚴重影響通信質量。OFDM技術就是為瞭剋服多徑效應而設計的。 信號完整性： 在高速數字信號傳輸中，信號的完整性至關重要。即使傳輸媒介本身沒有明顯的損耗，但由於信號上升/下降沿的快速變化，可能會在傳輸綫上産生反射、振鈴、串擾等問題，導緻信號的形狀失真，誤碼率升高。這需要精心的電路設計、布局布綫和阻抗匹配技術來保證。 理解信號在物理世界中的傳輸特性，有助於我們選擇閤適的傳輸媒介，設計高效的調製解調方案，並采取有效的措施來剋服損耗、噪聲和失真，最終實現可靠的信息傳遞。 第六章：信號的接收與處理——重拾信息的真實麵貌 經過漫長的旅程，信號終於抵達目的地。接收端的任務，就是從接收到的信號中，盡可能準確地提取齣原始信息。這個過程，如同從嘈雜的環境中分辨齣想要聽到的聲音，充滿瞭精妙的設計和巧妙的算法。本章我們將深入瞭解信號接收與處理的各個環節。 天綫： 作為信號的“耳朵”，天綫負責接收空間中的電磁波，並將其轉換為電信號。天綫的選擇取決於信號的頻率和傳輸方嚮。 前端處理： 接收到的信號往往非常微弱，且可能混雜有大量噪聲。前端處理的首要任務是放大和濾波。 放大器（LNA, Low Noise Amplifier）： 低噪聲放大器對接收到的微弱信號進行放大，同時盡量減少引入額外的噪聲。其噪聲係數（Noise Figure）是衡量其性能的關鍵指標。 濾波器： 濾波器用於濾除不需要的頻率成分，特彆是與接收信號頻率不匹配的乾擾和噪聲。帶通濾波器是最常用的類型，它允許特定頻率範圍內的信號通過，而抑製其他頻率的信號。 解調： 解調是調製的逆過程，它從接收到的經過調製的載波信號中恢復齣原始的基帶信息信號。 模擬解調： 包絡檢波：用於解調AM信號，通過檢波器和低通濾波器提取包絡信息。 FM解調：如斜率檢波、鎖相環（PLL）解調、比例積分（Ratio Detector）解調等，用於從頻率變化中恢復信息。 PM解調：通常利用鎖相環（PLL）等技術。 數字解調： ASK解調：通常涉及幅度檢測和門限判決。 FSK解調：可以通過頻帶濾波器、鑒頻器或鎖相環來檢測頻率的變化。 PSK解調：常使用相乾解調（需要本地載波與接收信號載波嚴格同步）或非相乾解調（不需要嚴格同步，但性能稍差）。 QAM解調：通過正交解調，將接收到的信號在同相（I）和正交（Q）兩個維度上進行分離，然後分彆進行幅度和相位判決。 時鍾恢復與載波同步： 在數字通信中，為瞭正確地識彆每個碼元，接收端需要精確地知道信息到達的時間點，這稱為時鍾恢復。同時，在相乾解調中，還需要恢復齣與發送端同步的本地載波信號，這稱為載波同步。這些過程通常通過鎖相環（PLL）等反饋控製係統來實現。 判決與譯碼： 在數字解調後，我們得到的是一個模擬信號或受到噪聲影響的數字信號。判決過程就是根據接收到的信號特徵（如幅度、相位），判斷齣最可能代錶的數字碼元。 硬判決：直接輸齣0或1。 軟判決：輸齣一個錶示判決置信度的值（例如，輸齣一個錶示“1”的可能性大小的值）。軟判決能夠提供更多信息給後續的譯碼器，從而提高整體的糾錯性能。 信道譯碼： 接收到的數字信號可能已經包含瞭在信道編碼階段添加的冗餘信息。信道譯碼器利用這些冗餘信息來檢測和糾正傳輸過程中産生的錯誤。 硬判決譯碼：基於接收到的硬判決比特流進行譯碼。 軟判決譯碼：基於接收到的軟判決信息進行譯碼，能夠獲得更好的糾錯性能。 各種糾錯碼（如Hamming碼、Reed-Solomon碼、Turbo碼、LDPC碼）都有相應的譯碼算法，如維特比算法（用於捲積碼）、伯格斯算法、消息傳遞算法（用於LDPC碼）等。 信源譯碼： 在信道譯碼正確後，得到的是已經糾正瞭傳輸錯誤的原始數字信息。信源譯碼器則負責將這些數字信息恢復成原始的模擬信息（如語音、圖像）或文本信息。這通常是信源編碼的逆過程，如霍夫曼譯碼、算術譯碼等。 信號處理： 在恢復齣原始信息後，還可以進一步進行各種信號處理操作，以提升信息的可視化、可用性或實現特定功能。例如，圖像的銳化、音頻的降噪、語音識彆等。 信號的接收與處理是一個復雜而精密的過程，它依賴於先進的電子器件、高效的算法以及對信號物理特性的深刻理解。正是通過這些環節的協同工作，我們纔能從浩瀚的電磁波中精準地捕獲信息，並重拾其真實的麵貌。 結語 從信息的産生、編碼、調製，到穿越物理世界的傳輸，再到最終的接收與處理，整個通信過程構成瞭一個完整的生態係統。每一個環節都充滿瞭科學的智慧與工程的挑戰。本書旨在以一種清晰、易懂的方式，勾勒齣這一復雜而迷人的通信原理圖景，希望能為所有對信息傳遞的奧秘感興趣的讀者，打開一扇探索的窗戶。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信行業摸爬滾打瞭幾年但一直覺得理論基礎不夠紮實的老兵，我一直想找一本能夠係統梳理我知識體係的書。《通信原理簡明教程（第2版）》這本書，可以說是恰好滿足瞭我的需求。它在保持理論嚴謹性的同時，又極大地降低瞭閱讀門檻。書中的一些章節，例如關於噪聲的分析，它不僅講瞭不同類型的噪聲，還詳細闡述瞭它們在通信係統中的影響以及相應的抑製方法，這對於實際係統設計中如何考慮噪聲乾擾非常有指導意義。我特彆欣賞它在講解編碼技術時，對糾錯碼的介紹，從海明碼到更復雜的捲積碼和Turbo碼，都給齣瞭比較清晰的數學模型和解碼算法的概述。雖然這本書的篇幅算不上巨著，但它涵蓋的內容卻是相當全麵，從基帶傳輸到帶通傳輸，從綫性調製到非綫性調製，再到多址技術等等，都做瞭深入淺齣的闡述。讓我印象深刻的是，書中對最優接收機原理的講解，雖然數學推導有點難度，但作者通過分步解析，讓我能夠理解其背後的邏輯和意義。對於那些希望在通信原理方麵打下堅實基礎的工程師來說，這本書絕對是一份寶貴的參考資料。它不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，在你迷茫的時候，為你指明方嚮。

評分☆☆☆☆☆

最近因為工作需要，我重新翻閱瞭《通信原理簡明教程（第2版）》。坦白說，第一次接觸通信原理的時候，很多概念都像天書一樣，尤其是那些概率論和隨機過程的推導，看得我頭昏腦脹。但是，這本書的“簡明”二字真的不是說說而已。它在講解過程中，巧妙地避免瞭過於復雜的數學推導，而是側重於概念的理解和原理的闡釋。比如說，在講到信道容量的時候，書中用瞭一個非常生動的類比，將信道比作一條水管，將信息比作水流，通過控製水管的粗細和水流的壓力，來形象地解釋瞭信噪比對信息傳輸速率的影響。這種方式極大地降低瞭我的閱讀障礙。而且，這本書在內容組織上也很有條理，每一章之間銜接自然，過渡流暢。我尤其喜歡它對調製解調方式的介紹，從早期的AM、FM，到後來的PSK、QAM，再到OFDM，每一個都配有清晰的波形圖和星座圖，讓我能夠直觀地感受到不同調製方式的特點和優缺點。書末的附錄也很有價值，裏麵收錄瞭一些常用的通信係統參數和公式，方便查閱。對於那些想要快速入門通信原理，或者需要復習鞏固基礎知識的讀者來說，這本書絕對是一個不錯的選擇。

評分☆☆☆☆☆

最近終於把之前拖瞭好久的《通信原理簡明教程（第2版）》看完瞭，感覺收獲真的太大瞭！我一直覺得通信原理這門課聽起來就很抽象，公式一大堆，腦子裏總是迷迷糊糊的。但這本書真的讓我眼前一亮。它不像我之前看過的那些教材，上來就鋪天蓋地的數學推導，而是循序漸進，從最基礎的概念講起，比如信號的錶示、頻譜分析這些，都用非常形象的比喻和圖示來解釋，讓我這個初學者也能很快理解。特彆是講到數字調製解調那塊，我之前一直搞不清QPSK、8PSK這些到底是怎麼工作的，看完這本書，配閤著那些清晰的流程圖，感覺自己豁然開朗，就像打通瞭任督二脈一樣。而且，它不僅講瞭原理，還經常結閤實際的應用場景，比如Wi-Fi、藍牙這些我們日常生活中接觸到的技術，會順帶提一下相關的通信原理，這樣學習起來就不會覺得枯燥，反而會更有成就感，覺得學到的知識真的有用。書中還附帶瞭一些例題和習題，雖然不多，但質量都很高，能夠很好地檢驗學習效果。我個人比較喜歡的是它對香農定理的講解，解釋得非常到位，讓我深刻理解瞭信息傳輸的極限在哪，以及如何通過編碼來逼近這個極限。總的來說，這本書是我學習通信原理過程中遇到的一個“救星”，強烈推薦給和我一樣的初學者！

評分☆☆☆☆☆

作為一名對前沿通信技術充滿好奇心的愛好者，我總是覺得那些專業的通信教材太過於理論化，與實際應用脫節。《通信原理簡明教程（第2版）》這本書，恰恰彌補瞭這一遺憾。它在深入講解通信原理的同時，非常注重與現代通信技術的結閤。比如，在講解瞭基本的采樣和量化理論後，書中會立即引申到數字信號處理在現代通信中的應用，包括濾波器設計、信道估計等。我個人非常喜歡它在介紹多徑效應和衰落信道時，給齣的實際例子，比如手機信號在城市中受到的乾擾，以及如何通過分集接收等技術來改善通信質量。這些內容讓我覺得學到的知識不再是冰冷的理論，而是能夠解決實際問題的工具。書中對信息論基礎知識的介紹也相當到位，讓我對信息熵、互信息等概念有瞭更深刻的理解。雖然這本書並沒有像某些巨著那樣包含海量的公式推導，但它所傳遞的核心思想和原理卻非常紮實，足以支撐起對更復雜通信技術的理解。對於那些希望在理論學習和實際應用之間找到平衡的讀者，這本書絕對值得推薦。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對通信係統中的各種“黑科技”都充滿瞭好奇，但又苦於沒有一個係統性的入口。《通信原理簡明教程（第2版）》這本書，就像一位耐心細緻的嚮導，帶領我一步步探索通信的奧秘。它的語言風格非常親切，沒有那種高高在上的學術腔調，讀起來很舒服。我尤其欣賞它在講解隨機過程和統計特性時，並沒有僅僅羅列公式，而是花瞭很多篇幅去解釋這些數學工具的物理意義，以及它們在通信係統中是如何被應用的。比如，在介紹高斯白噪聲的時候，書中就詳細解釋瞭為什麼高斯分布和白噪聲模型在通信係統分析中如此重要，以及它們是如何影響信號的傳輸質量的。而且，這本書在講解一些關鍵技術，比如差錯控製編碼時，也提供瞭非常直觀的圖示和僞代碼，讓我即使是初次接觸，也能大緻理解其工作原理。這本書也給我帶來瞭很多“原來是這樣”的時刻，讓我對很多之前模糊不清的概念有瞭清晰的認識。總的來說，它是一本既有深度又不失廣度的入門讀物，對於想要係統學習通信原理，但又不想被繁瑣數學所睏擾的讀者來說，這本書絕對是你的不二之選。