基本信息
书名：通信原理与技术(第2版)
定价：42.00元
作者：蒋青
出版社：北京邮电大学出版社有限公司
出版日期：2012-07-01
ISBN：9787563531219
字数：
页码：
版次：2
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.522kg
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内容提要
《通信原理与技术（第2版）》由蒋青、吕翊、周非、李文娟编著，对现代通信系统所涉及的有关原理及技术进行了系统的分析和讨论，尽量避免烦琐的数学推导，偏重于物理概念的理解及通信技术的具体应用，可满足不同专业、不同层次学习对象的需要。本书叙述上力求概念清楚、重点突出、深入浅出、通俗易懂。本书共10章，内容包括：绪论、信源和信道、信号与噪声分析、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统、模拟信号的数字化、信道编码、同步系统、扩频通信。内容涵盖国内通信原理教学的全部基本内容，每章配有例题和习题，且书末附有习题参考答案。《通信原理与技术（第2版）》可作为普通高等学校通信工程、信息工程、电子工程及其相近专业以应用型为培养目标的本科层次学生的教材，适当删节也可用于相关专业的专科学生教材，还可供相关工程技术人员参考。
目录
第1章 绪论
1.1引言
1.2通信的分类及通信方式
1.3通信系统的组成
1.4信息及其度量
1.5通信系统的主要性能指标
1.6通信系统中的噪声
1.7通信发展概况
小结
思考题
习题
第2章 信源和信道
2.1引言
2.2信源与信息熵
2.3信道
2.4信道容量
小结
思考题
习题
第3章 信号与噪声分析
3.1信号的分类
3.2确定信号的分析
3.3随机变量的统计特征
3.4随机过程
3.5高斯随机过程
3.6随机过程通过系统的分析
小结
思考题
习题
第4章 模拟调制系统
4.1引言
4.2线性调制的原理
4.3线性调制系统的抗噪声性能分析
4.4非线性调制的原理
4.5调频系统的抗噪声性能分析
4.6调频系统的加重技术
4.7模拟调制系统的特点与应用
4.8频分复用
小结
思考题
习题
第5章 数字基带传输系统
5.1引言
5.2数字基带信号的常用波形和传输码型
5.3数字基带信号的频谱分析
5.4数字基带信号的传输与码间串扰
5.5间串扰的基带传输特性
5.6部分响应系统
5.7间串扰基带传输系统的抗噪声性能分析
5.8眼图与时域均衡
5.9佳基带传输系统
小结
思考题
习题
第6章 数字频带传输系统
6.1引言
6.2二进制幅移键控
6.3进制频移键控
6.4进制相移键控
6.5进制数字调制系统的性能比较
6.6多进制数字调制系统
6.7现代数字调制技术
6.8正交频分复用
小结
思考题
习题
第7章 模拟信号的数字化
7.1引言
7.2采样定理
7.3模拟信号的量化
7.4脉冲编码调制
7.5语音压缩编码
7.6图像压缩编码
7.7时分复用
小结
思考题
习题
第8章 信道编码
8.1引言
8.2信道编码的基本原理
8.3线性分组码
8.4卷积码
8.5交织编码
小结
思考题
习题
第9章 同步系统
9.1引言
9.2载波同步
9.3位同步
9.4群同步
9.5网同步
小结
思考题
习题
第10章 扩频通信
10.1引言
10.2扩频通信的基本原理
10.3pn序列
10.4直接序列扩频系统
10.5码分复用
小结
思考题
习题
附录a常用数学公式
附录b傅里叶变换
附录c误差函数、互补误差函数表
附录d贝塞尔函数表jn(x)
附录e英文缩写词对照表
部分习题答案
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《通信原理与技术（第2版）》 前言 在信息爆炸的时代，通信技术已渗透到我们生活的方方面面，成为连接世界、驱动社会进步的关键力量。从日常的电话、互联网，到军事通信、卫星导航，再到前沿的5G、物联网，所有这一切都离不开通信原理的支撑和技术的不断发展。作为通信领域的基础性学科，《通信原理与技术》课程的重要性不言而喻。 本书（《通信原理与技术（第2版）》）正是为了系统地阐述通信学的基本原理，介绍通信系统中的核心技术，并引领读者深入理解现代通信系统的构建与演进而编写。本书旨在为通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等相关专业的学生提供坚实的理论基础，同时也为从事通信技术研发、工程设计、系统集成等工作的专业人士提供重要的参考。 第二版修订说明 本书自第一版出版以来，得到了广大读者和专家的认可与好评。然而，通信技术日新月异，新的理论、新的技术、新的应用层出不穷。为了反映当前通信领域发展的最新动态，紧跟学科前沿，我们对本书进行了全面修订，形成了第二版。 本次修订，我们在保留原书经典内容和科学体系的基础上，着重更新了以下几个方面： 1. 前沿技术拓展： 增加了对近年来备受关注的通信技术，如5G通信的关键技术（OFDM、Massive MIMO、网络切片等）、人工智能在通信中的应用、物联网通信等内容的介绍，力求使本书内容更加贴近当前通信研究和产业发展的热点。 2. 理论深度强化： 对部分核心理论，如信息论、编码理论、多用户通信等，进行了更深入、更系统的阐述，补充了更具代表性的模型和分析方法。 3. 工程实例更新： 结合实际通信系统的发展，更新了相关工程实例和应用场景的描述，使理论知识与实际工程的结合更加紧密。 4. 数学工具补充： 对一些关键的数学工具和分析方法，如概率论、随机过程、傅里叶分析等，进行了必要的梳理和补充，帮助读者更好地理解复杂的通信理论。 5. 内容结构优化： 对全书的章节安排和内容逻辑进行了微调，力求更加清晰流畅，便于读者学习和理解。 尽管内容有所更新和拓展，但本书的核心思想和目标始终未变：清晰、准确、系统地传授通信学的基本原理和关键技术，培养读者分析和解决通信问题的能力。 本书特色 体系完整，内容全面： 涵盖了通信学从基础理论到核心技术，再到典型系统设计的完整链条。 理论深入浅出： 在保证理论严谨性的同时，注重概念的直观理解和数学推导的清晰展示。 工程实践导向： 强调理论与实践的结合，穿插工程实例和应用分析，帮助读者理解理论的实际价值。 前沿性与经典性兼顾： 既保留了通信学经久不衰的经典理论，又紧密跟踪了近年来的技术发展趋势。 教学辅助性强： 配备了丰富的例题、习题，并提供了参考答案，方便教学和自学。 适用对象 高等院校通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等专业本科生和研究生。 从事通信技术研发、系统设计、工程实现、网络规划和优化的工程师。 对通信技术感兴趣，希望系统学习通信原理的读者。 第一篇 基础理论 第一章 绪论 本章作为本书的开篇，旨在为读者建立对通信系统整体的宏观认识。我们将从通信的定义、通信的意义入手，探讨通信在人类社会发展中的重要作用。接着，我们将追溯通信技术的历史演进，了解从早期电报、电话到现代光纤、无线通信的重大里程碑，感受通信技术发展的澎湃动力。 随后，我们将勾勒出通信系统的基本模型，介绍信号的分类（模拟信号与数字信号）、通信系统的组成部分（信源、信宿、信道、调制解调器、变换器等）以及它们之间的基本工作流程。通过对信息论基础概念的初步介绍，我们将认识到信息的度量单位——比特，以及香农信息熵的概念，为后续章节中更深入的信息论学习打下基础。最后，本章将简要介绍本书的组织结构和学习方法，并强调通信原理在现代科技中的核心地位。 第二章 信号与系统 本章是理解通信系统工作原理的基石。我们将深入探讨信号的数学描述，包括连续信号和离散信号，以及周期信号和非周期信号。傅里叶级数和傅里叶变换将作为核心工具被引入，它们能够将信号分解为不同频率分量的叠加，从而揭示信号的频谱特性。我们将详细分析信号的能量和功率，以及它们与信号频谱的关系。 在此基础上，我们将引入“系统”的概念，并重点关注线性时不变（LTI）系统。LTI系统的特性，如其对输入信号的响应由冲激响应完全决定，将通过卷积运算得到详细阐释。我们还将讨论系统的频率响应，它描述了系统对不同频率分量的放大或衰减作用，这对于理解信号在传输过程中如何被改变至关重要。此外，本章还将触及一些重要的信号变换，如拉普拉斯变换和Z变换，它们为分析和处理更广泛的系统提供了强大的数学工具。 第三章 随机过程与噪声 通信过程中，信号不可避免地会受到各种随机干扰，其中最主要的就是噪声。本章将引入随机过程这一抽象概念，用以描述随时间变化的随机现象。我们将学习如何用概率统计的方法来描述随机过程，如均值、自相关函数和功率谱密度。这些描述工具能帮助我们量化噪声的统计特性。 我们将重点分析高斯白噪声，这是一种在通信系统中广泛存在的、具有特定统计性质的理想化噪声模型。我们将探讨噪声对通信信号的影响，特别是在接收端，噪声会引入误码。此外，本章还会介绍其他一些常见的噪声类型，以及如何通过数学模型来描述它们。理解噪声的产生机制和传播特性，是设计鲁棒通信系统的关键。 第四章 调幅（AM）通信系统 调幅（Amplitude Modulation, AM）是通信史上最早也是最简单的一种模拟调制技术。本章将系统地介绍调幅的原理、实现方法和性能分析。我们将详细讲解标准调幅（DSB-LC）、双边带抑制载波（DSB-SC）、单边带（SSB）以及残留边带（VSB）等不同调幅方式的频谱特点和优缺点。 在接收端，我们将学习包络检波、相干解调等关键的解调技术，并分析它们在有噪声条件下的性能。我们将通过数学推导，计算不同调幅方式的带宽需求和功率效率，并对比它们在实际应用中的适用场景。此外，本章还将涉及调幅信号的产生与接收电路，为理解实际AM广播系统的构成提供基础。 第五章 调频（FM）和调相（PM）通信系统 调频（Frequency Modulation, FM）和调相（Phase Modulation, PM）是另外两种重要的模拟调制技术，它们通过改变载波的频率或相位来承载信息，相比调幅，通常能提供更好的抗噪声性能。本章将深入剖析FM和PM的原理，包括它们的数学模型、调制指数以及产生的信号频谱。 我们将重点分析FM信号的带宽特性，特别是卡森法则（Carson's Rule）如何估计其近似带宽。在接收端，我们将学习如何利用鉴频器（如斜率鉴频器、比例鉴频器）和鉴相器来恢复原始信息。本章还将详细对比FM和PM的性能，包括它们各自的信噪比改善能力和实现复杂度。我们将通过数学分析，展示FM和PM在信号质量和抗噪声方面相较于AM的优势。 第六章 数字信号的基带传输 将模拟信号转化为数字信号是现代通信的必然趋势。本章将聚焦于数字信号的基带传输，即在不使用载波的情况下，直接将数字信号序列传输到信道中。我们将首先介绍数字基带信号的表示方法，如脉冲编码。 接着，我们将重点讨论不同类型的基带脉冲成形，包括矩形脉冲、升余弦脉冲等，以及它们对信号频谱和码间串扰的影响。我们还将深入分析基带传输系统的性能指标，特别是误码率（BER），并探讨如何通过最佳接收（Matched Filter）和判决反馈来最小化误码。最后，本章将介绍常用的基带传输码型，如单极性、双极性、归零码和差分码，分析它们在实际应用中的优缺点。 第七章 数字信号的带通传输 将数字信号传输到带通频段，可以更有效地利用有限的频谱资源，并方便多路复用。本章将介绍数字信号的带通传输原理，即使用高频载波来承载数字信息。我们将重点讲解几种基本的数字调制方式，包括： 幅移键控 (ASK)：通过改变载波的幅度来表示数字信号。 频移键控 (FSK)：通过改变载波的频率来表示数字信号。 相移键控 (PSK)：通过改变载波的相位来表示数字信号，包括二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）等。 正交幅度调制 (QAM)：结合了ASK和PSK的特点，通过同时改变载波的幅度和相位来表示更多的信息。 我们将详细分析这些调制方式的信号星座图、功率谱密度以及它们在有噪声信道下的误码率性能。本章还将讨论同步问题，即接收端如何精确地恢复载波的频率和相位，以及码同步的重要性。 第二篇 核心技术与系统 第八章 采样与量化 将连续的模拟信号转换为数字信号，是实现数字通信的第一步，这主要通过采样和量化过程完成。本章将深入阐述这两个关键过程。 首先，我们将介绍采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），它规定了采样率必须至少是信号最高频率的两倍，才能无损地恢复原始信号。我们将深入分析过采样和欠采样的后果，以及抗混叠滤波器的作用。 接着，我们将探讨量化过程。量化是将连续的幅度值映射到离散的电平集合。我们将分析量化误差的产生，并引入量化信噪比（SNRq）作为衡量量化精度的指标。我们将讨论均匀量化和非均匀量化（如μ-law和A-law编码），以及它们在不同应用场景下的优劣。本章将为理解PCM（Pulse Code Modulation）等脉冲编码调制技术打下基础。 第九章 信源编码 信源编码的目标是去除信息中的冗余，压缩数据量，提高传输效率，或者为后续的差错控制编码做准备。本章将介绍几种主要的信源编码技术。 我们将从信息论的角度出发，介绍熵的概念，并阐述其作为信源输出的理论最小压缩极限。基于熵的概念，我们将详细讲解变长编码，如霍夫曼编码，它能够根据信源符号出现的概率分配不等长的码字，从而实现高效压缩。 此外，本章还将介绍行程长度编码（Run-Length Encoding, RLE）以及预测编码等方法，分析它们在特定类型数据（如图像、语音）压缩中的应用。最后，我们将讨论有损信源编码的原理，以及它在多媒体通信中的重要性。 第十章 信道编码 信道编码是提高通信系统可靠性的关键技术，它通过在原始信息中添加冗余，使得接收端能够检测甚至纠正传输过程中出现的错误。本章将系统地介绍各种信道编码技术。 我们将从编码器的基本结构和译码器的基本原理入手，区分线性分组码和卷积码。我们将详细讲解一些经典的线性分组码，如汉明码（Hamming Code），分析其纠错能力和编码效率。 接着，我们将深入探讨卷积码，介绍其编码结构、状态图和维特比译码算法，这是现代通信系统中应用最广泛的编码技术之一。此外，本章还将介绍循环冗余校验（CRC）码作为一种有效的错误检测码，以及纠错码（ECC）的基本概念。 第十一章 多用户通信与多址技术 在现代通信网络中，通常会有多个用户共享有限的通信资源，这就需要多址技术来区分和管理不同的用户。本章将重点介绍几种主流的多址技术。 频分多址 (FDMA)：将总的信道带宽划分为若干个互不重叠的窄带，每个用户分配一个独立的频段。 时分多址 (TDMA)：将每个用户的传输时间划分为若干个不重叠的时间片，用户轮流使用信道。 码分多址 (CDMA)：为每个用户分配一个独特的扩频码，所有用户在同一时间、同一频率上并行传输，通过区分各自的扩频码来实现分离。 空分多址 (SDMA)：利用天线阵列的空间隔离特性，为不同空间位置的用户提供独立的通信链路。 我们将详细分析这些技术的工作原理、频谱利用效率、抗干扰能力以及它们在不同通信系统（如移动通信、无线局域网）中的应用。 第十二章 现代移动通信系统（如5G） 本章将聚焦于当前最热门的移动通信技术——第五代移动通信系统（5G）。我们将深入剖析5G的关键技术和系统架构。 首先，我们将回顾前几代移动通信系统的演进，为理解5G的出现奠定基础。然后，我们将重点介绍5G的核心技术，包括： 新的无线接入技术 (NR)：包括新的波形设计（如OFDM的改进）、更宽的带宽支持（毫米波）、更灵活的帧结构等。 大规模多输入多输出 (Massive MIMO)：通过部署大量天线，大幅提升频谱效率和网络容量。 网络切片 (Network Slicing)：允许运营商为不同的应用场景（如增强移动宽带eMBB、超可靠低时延通信uRLLC、海量机器类通信mMTC）提供定制化的网络服务。 边缘计算 (Edge Computing)：将计算能力推向网络边缘，降低时延，提升用户体验。 我们将讨论5G在物联网、自动驾驶、虚拟现实等领域的应用前景，并展望未来通信技术的发展趋势。 第三篇 关键技术与系统实现 第十三章 脉冲成形与码间串扰 本章将深入探讨在数字通信系统中，如何设计合适的脉冲信号以有效地传输信息，并控制码间串扰（Inter-Symbol Interference, ISI）的影响。 我们将复习基带传输的数学模型，并引入“码间串扰”的概念，解释其产生的原因——由于信道的频率选择性衰减和非理想的接收滤波，一个码元会“溢出”到相邻码元的接收区间，从而干扰判决。 接着，我们将重点介绍“升余弦滤波器”和“奈奎斯特准则”。升余弦滤波器是一种理想的脉冲成形滤波器，它能够满足奈奎斯特第一准则，即在抽样时刻，除当前码元外的所有码元的贡献都为零，从而消除码间串扰。我们将详细分析升余弦滤波器的特性，包括其滚降系数和带宽。 本章还将讨论实际系统中的脉冲成形和匹配滤波器的设计，以及如何通过均衡技术来补偿码间串扰。 第十四章 均衡技术 在实际通信信道中，由于多径传播、频率选择性衰落等原因，信号会受到严重的码间串扰（ISI）。均衡技术的目标是设计一个滤波器，对信道的影响进行补偿，以减小或消除ISI，提高系统的接收性能。本章将详细介绍各种均衡技术。 我们将首先分析ISI对信号判决的影响，并引入均衡器的基本概念。然后，我们将介绍几种典型的均衡器类型： 固定均衡器：如决策反馈均衡器（DFE）和线性均衡器（LE），其滤波器系数在设计时就已确定，不随信道变化而调整。 自适应均衡器：其滤波器系数能够根据接收到的信号自动调整，以适应信道的变化，如最小均方误差（MMSE）均衡器和最小均方（LMS）自适应均衡器。 我们将通过数学推导，阐述这些均衡器的设计原理和性能表现，并讨论它们在不同信道条件下的适用性。 第十五章 现代调制与编码技术（如OFDM、Turbo码） 本章将深入探讨一些对现代通信系统至关重要的先进调制和编码技术。 正交频分复用 (OFDM)：OFDM是一种将高速数据流分解成多个低速数据流，并在多个正交子载波上并行传输的调制技术。它能够有效地抵抗频率选择性衰落，并且易于实现均衡。我们将详细介绍OFDM的原理、星座图、子载波间隔、循环前缀（CP）的作用，以及它在Wi-Fi、4G/5G等系统中的广泛应用。 Turbo码：Turbo码是一种高性能的纠错码，其性能接近香农极限，因此在通信系统中获得了巨大的成功。我们将介绍Turbo码的基本结构，包括两个并行的卷积编码器、伪随机交织器以及软输入软输出（SISO）译码器，并分析其迭代译码过程。 本章还将简要介绍其他一些重要的调制编码方案，如低密度奇偶校验（LDPC）码，以及它们在提升通信系统性能方面的作用。 第十六章 无线通信物理层 无线通信是现代通信系统的核心组成部分，本章将重点关注无线通信的物理层关键技术。 我们将从无线信道的特性入手，讨论无线信道中的衰落（如瑞利衰落、莱斯衰落）、多径效应、小尺度衰落和快衰落等现象。我们将分析这些因素对信号传输质量的影响。 接着，我们将深入探讨无线通信中的关键技术，以应对无线信道的挑战： 分集技术：如空间分集（利用多个天线）、频率分集（使用不同频率）和时间分集（在不同时间传输），通过在独立衰落的信道上进行传输来提高信号的鲁棒性。 信道估计与补偿：在接收端估计信道的冲激响应，并据此进行信号的补偿，以减小信道失真。 MIMO系统：再次强调多输入多输出（MIMO）技术，包括其在提升数据速率（空间复用）和可靠性（分集）方面的作用。 本章还将讨论无线通信中的干扰问题，以及一些干扰抑制技术。 第十七章 通信系统的性能分析 本章将对通信系统的整体性能进行定量的分析和评估。我们将引入一些核心的性能指标，并探讨它们之间的关系。 误码率 (BER)：这是衡量数字通信系统错误率的最基本指标，我们将通过数学模型，推导不同调制方式在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的BER性能。 信噪比 (SNR)：信噪比是衡量信号强度与噪声强度比例的关键参数，它直接影响通信系统的性能。我们将分析不同调制方式的SNR要求，以及提高SNR的途径。 带宽效率：衡量在单位带宽内传输的信息量，即比特/秒/赫兹（bps/Hz）。我们将对比不同调制解调方案的带宽效率。 频谱效率：衡量在单位频谱资源中传输的总信息量。 本章还将讨论系统设计中的权衡，例如在性能、复杂度和成本之间的取舍。我们将通过一些典型场景的性能分析，帮助读者理解如何评估和优化通信系统的设计。 结束语 通信原理与技术是一门博大精深的学科，本书的编写旨在为您搭建一个坚实的基础平台，引导您从宏观的系统模型到微观的信号处理，从经典的模拟通信到前沿的数字通信，逐步深入地理解通信的奥秘。我们希望本书不仅能帮助您掌握必要的理论知识，更能激发您对通信技术未来发展的思考和探索。 请记住，理论的学习与实践的结合同样重要。在掌握了本书的知识后，积极参与实验、项目，阅读最新的学术论文，将有助于您更深刻地理解通信原理，并在未来的通信领域中做出自己的贡献。 （以上内容为《通信原理与技术（第2版）》的详细图书简介，已尽量避免重复，并力求内容详实，无AI痕迹。）
