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南利平 著

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• 信息论

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302037262

商品编码：29706131987

包装：平装

出版时间：2000-02-01

基本信息

书名:通信原理简明教程

：21.00元

售价：14.3元,便宜6.7元,折扣68

作者:南利平

出版社：清华大学出版社

出版日期：2000-02-01

ISBN：9787302037262

字数：469000

页码：305

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书全面系统地介绍了信号分析、线性系统分析的基本理论和方法，并对数字信号处理的基础知识作了必要的讨论，相对于有关的这类书而言是一本少而精的教材：内容取材适当；体系结构合理；融信号分析、信号处理、系统分析与系统设计于一体。全书共9章，-2章为信号与系统分析；第3章为信号与系统的时域分析，第4-5章分别为边疆和离散时间信号与系统频域分析等；第6-7章分别为拉氏和Z变换；第二章为系统函数；第四章为滤波器。

目录

作者介绍

文摘

序言

《深入探索：现代通信系统设计与优化》 前言 在信息爆炸的时代，通信技术的发展如同疾驰的列车，以前所未有的速度改变着世界的格局。从最初的电报到如今的高速无线网络，通信系统的每一次飞跃都意味着人类连接、协作和创新的能力得到了极大的拓展。本书并非对通信原理进行浅尝辄止的介绍，而是旨在深入剖析现代通信系统在设计、实现与优化过程中所面临的复杂挑战，并提供一套系统性的解决方案。我们相信，理解通信系统的底层机制，掌握先进的设计理念，并具备针对性优化能力，是构建下一代通信基础设施的关键。 第一部分：通信系统设计基础 第一章：信号的数学建模与分析 在设计任何通信系统之前，首要的任务是理解信息的载体——信号。本章将带领读者超越基础的周期信号和非周期信号概念，深入探讨傅里叶级数和傅里叶变换在信号分析中的核心作用。我们将详细解析信号的频谱特性，理解频域与时域之间的内在联系，这对于滤波器设计、调制解调方案选择以及抗干扰策略的制定至关重要。 信号的分解与合成： 学习如何利用正交函数集（如正弦、余弦）将任意信号分解为一系列不同频率和幅度的分量。重点讲解傅里叶级数在周期信号分析中的应用，以及傅里叶变换如何将这一概念推广到非周期信号，揭示信号的频谱结构。 频谱分析的实践意义： 深入探讨信号的带宽概念，理解它对信道容量和传输速率的影响。分析信号的功率谱密度，以及如何通过频谱分析来识别和处理噪声、干扰等非期望信号成分。 卷积与滤波： 详细讲解卷积运算在系统分析中的应用，理解线性时不变（LTI）系统对输入信号的作用。介绍滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计原理，包括幅度响应和相位响应的优化，以及它们在信号去噪、信号整形和频率选择性传输中的关键作用。 采样理论的深层理解： 探讨奈奎斯特定理背后的数学原理，分析采样率、信号带宽与重构失真之间的关系。深入研究过采样和欠采样的影响，并介绍抗混叠滤波器的设计。 第二章：信道的特性与建模 信道是信号传输的物理媒介，其特性直接影响着通信系统的性能。本章将超越理想信道的概念，聚焦于现实世界中各种信道的复杂性。我们将从信息论的角度出发，理解信道容量的极限，并学习如何建立精确的信道模型来指导系统设计。 噪声模型及其统计特性： 详细研究加性高斯白噪声（AWGN）模型，理解其均值、方差以及功率谱密度。介绍其他常见的噪声类型，如闪烁噪声、散粒噪声，并探讨它们在不同通信场景下的影响。 衰减与失真： 分析信号在传输过程中遇到的衰减现象，包括路径损耗、多径效应等。深入研究符号间干扰（ISI）的产生机制，以及它对数字信号传输造成的恶劣影响。 衰落信道： 重点探讨无线通信中最具挑战性的衰落信道，包括平坦衰落和频率选择性衰落。介绍莱斯（Rice）衰落和瑞利（Rayleigh）衰落模型，并分析其统计特性。 信道容量的理论极限： 基于香农-哈特利定理，深入分析在给定信噪比（SNR）和带宽下信道所能传输的最大信息速率。理解这一理论极限对于评估系统性能和指导设计方向的重要性。 信道估计与均衡： 介绍信道估计的原理和方法，以及如何利用信道估计信息来补偿信道的衰减和失真。深入讲解均衡器的设计，包括线性均衡器（如维特比均衡）和非线性均衡器，以及它们在抑制ISI方面的作用。 第三章：调制解调技术的深度解析 调制是将信息信号加载到载波上的过程，而解调则是恢复原始信息。本章将聚焦于现代通信系统中广泛应用的调制解调技术，分析它们的优缺点，以及如何在不同场景下进行最优选择。 模拟调制技术回顾与进阶： 简要回顾调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等基本模拟调制方式，并分析它们在抗噪声性能和频谱效率方面的局限性。 数字基带调制： 深入研究常见的数字基带调制方式，如归零（RZ）、不归零（NRZ）、曼彻斯特编码、差分编码等。分析它们的功率谱特性、同步要求以及在简单传输系统中的应用。 数字带通调制： 重点讲解相干解调和非相干解调的原理。详细介绍振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）、相移键控（PSK），包括BPSK、QPSK等。分析它们的性能指标，如误码率（BER）与信噪比的关系。 正交幅度调制（QAM）： 深入解析QAM的原理，理解其如何通过组合幅度和相位来提高频谱效率。详细介绍16-QAM、64-QAM、256-QAM等高阶QAM的星座图设计和性能分析。 高斯最小频移键控（GMSK）： 分析GMSK的特性，理解其如何在保持较好频谱效率的同时，实现低比特误差率，并广泛应用于GSM等移动通信系统中。 调制解调器的设计考量： 讨论实际调制解调器设计中需要考虑的因素，如载波恢复、定时恢复、载波相位误差、频率偏移等，以及相应的处理技术。 第二部分：现代通信系统架构与技术 第四章：多路复用与多址技术 在有限的通信资源下，如何有效地共享信道以服务更多的用户是通信系统设计的核心问题。本章将深入探讨各种多路复用和多址技术，分析它们的原理、优缺点以及适用场景。 频分多址（FDMA）： 讲解FDMA的基本原理，以及如何在频域上将带宽分割给不同的用户。分析其在模拟通信和早期的数字通信中的应用，并探讨其在频率规划和滤波器设计上的要求。 时分多址（TDMA）： 详细解析TDMA的工作方式，以及如何在时域上将时间划分为不同的时隙供用户使用。深入探讨固定分配TDMA和动态分配TDMA（如按需分配），以及其在移动通信中的应用。 码分多址（CDMA）： 深入理解CDMA的核心思想，即利用不同的扩频码来区分用户。详细介绍伪随机噪声（PN）序列、扩频增益、抗干扰能力。分析其在第二代和第三代移动通信系统中的重要地位。 正交频分多址（OFDM）： 重点讲解OFDM的技术原理，包括将高速数据流分解为多个低速数据流，并通过一系列正交的子载波进行传输。分析OFDM在抑制ISI、提高频谱效率方面的优势，以及其在Wi-Fi、4G/5G等现代通信系统中的广泛应用。 多输入多输出（MIMO）系统： 引入MIMO技术，理解如何利用多个发射天线和多个接收天线来提高信道容量和传输可靠性。讲解空间复用（Spatial Multiplexing）、分集合束（Beamforming）和空间分集（Spatial Diversity）等关键技术。 第五章：信源编码与信道编码 为了提高信息传输的效率和可靠性，通信系统通常会引入编码技术。本章将深入探讨信源编码和信道编码的原理与应用。 信源编码： 讲解信源编码的目标是去除信息中的冗余，以降低传输的数据量。重点介绍熵编码（如霍夫曼编码、算术编码）和预测编码（如差分脉冲编码调制DPCM）。 信道编码： 深入理解信道编码的目的在于增加信息冗余，以检测和纠正传输过程中产生的错误。 线性分组码： 详细介绍汉明码（Hamming Codes）的构造原理和纠错能力。讲解循环码（Cyclic Codes）及其在差错控制中的重要性，重点介绍BCH码和RS码（Reed-Solomon Codes）的强大纠错能力，以及它们在CDMA、DVD、卫星通信等领域的应用。 卷积码： 讲解卷积码的编码器结构和约束长度。深入分析维特比（Viterbi）算法在卷积码解码中的应用，以及其在语音通信和数据传输中的优势。 Turbo码与LDPC码： 介绍现代高性能信道编码技术，如Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC码）。分析它们如何通过迭代解码逼近香农极限，以及它们在4G/5G、卫星通信等高端应用中的关键作用。 第六章：差错控制与纠错机制 本章将聚焦于通信系统中实际的差错控制策略，并结合具体的编码技术，探讨如何构建鲁棒的通信系统。 检错与纠错的基本原理： 区分检错码和纠错码的概念，介绍奇偶校验、CRC（循环冗余校验）等检错方法的原理。 分组码的纠错性能分析： 深入分析汉明距离、最小距离等概念，以及它们与分组码纠错能力的关系。 卷积码的解码算法： 除了维特比算法，还将简要介绍其他可能的解码算法，并分析其复杂度与性能的权衡。 Turbo码与LDPC码的迭代解码： 详细阐述Turbo码和LDPC码的迭代解码过程，理解软判决和软信息传递在提升性能中的作用。 混合自动重传请求（HARQ）机制： 结合信道编码，讲解HARQ的工作流程，包括重传策略、选择性重传等，以及如何提高数据传输的可靠性和效率。 第七章：现代无线通信系统设计 本章将综合运用前几章的知识，聚焦于现代无线通信系统的设计挑战和解决方案。 移动通信系统架构： 介绍蜂窝网络的基本架构，包括基站、核心网、用户设备等。 无线接入技术： 讨论各种无线接入技术的特点，如GSM、CDMA2000、WCDMA、LTE、5G NR等，分析它们的技术演进和性能提升。 频谱效率与容量提升： 探讨如何通过OFDM、MIMO、更高级的调制编码方案等技术来最大化频谱利用率。 抗干扰与抗衰落技术： 详细讲解在复杂无线环境中，如何运用均衡、分集、协作通信等技术来克服衰落和干扰。 功耗与能效优化： 针对移动终端，分析无线通信系统的功耗特点，并探讨降低功耗的设计策略。 第八章：网络层与传输层协议 虽然本书主要关注通信系统的物理层和数据链路层，但理解更高层协议对于构建完整的通信系统至关重要。本章将简要介绍与通信系统密切相关的网络层和传输层协议。 IP协议（IPv4/IPv6）： 讲解IP协议在互联网中的路由和寻址作用。 TCP/UDP协议： 比较TCP的可靠连接和UDP的无连接特性，以及它们在不同应用场景下的选择。 数据链路层协议： 简要回顾以太网（Ethernet）、Wi-Fi等数据链路层协议的工作原理。 QoS（服务质量）保障： 探讨如何在网络中实现对不同业务的优先级和带宽保障。 第三部分：通信系统优化与前沿发展 第九章：通信系统性能评估与优化 本章将聚焦于如何对通信系统进行性能评估，并在此基础上进行针对性的优化。 关键性能指标（KPI）： 详细介绍通信系统中常用的KPI，如误码率（BER）、误块率（BLER）、吞吐量、延迟、信噪比（SNR）、信干比（SIR）等，并解释它们的含义和计算方法。 仿真与建模工具： 介绍常用的通信系统仿真工具，如MATLAB/Simulink、NS-3、OMNeT++等，以及如何利用它们来验证设计和分析性能。 参数优化： 探讨如何根据实际应用场景和性能目标，对调制方式、编码率、功率分配、天线配置等关键参数进行优化。 系统级性能提升： 分析如何通过优化多天线技术、波束成形、干扰协调等技术来提升整体系统性能。 第十章：新兴通信技术与未来展望 通信技术的发展永无止境，本章将带领读者展望未来通信领域的前沿技术。 5G及下一代移动通信（6G）： 深入探讨5G的关键技术（如大规模MIMO、边缘计算、网络切片）以及6G可能的发展方向（如太赫兹通信、全息通信、人工智能驱动的网络）。 物联网（IoT）通信： 分析低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa、NB-IoT）的特点和在物联网中的应用。 人工智能在通信中的应用： 探讨AI在信道估计、资源调度、故障预测、安全防护等方面的应用前景。 量子通信： 介绍量子通信的基本原理，如量子密钥分发（QKD），以及其在未来安全通信中的潜力。 智能反射面（RIS）技术： 分析RIS如何通过智能调控电磁波的传播来改善无线通信环境。 结语 现代通信系统是一个复杂而精妙的工程体系，其设计与优化需要深厚的理论基础、广泛的技术视野以及实践经验。本书旨在为读者提供一个深入理解通信系统核心原理、掌握先进设计理念、具备解决复杂问题能力的知识框架。我们希望通过本书的学习，能够激发读者对通信技术的热情，并在未来的通信事业中贡献自己的力量。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本教材的版式设计和语言风格，相较于那些传统的老旧教材，简直是焕然一新。它完全没有那种教科书特有的僵硬和沉闷感。阅读体验是极其流畅的，仿佛作者的思路始终走在读者的前面，总能在你即将感到困惑的那个临界点，及时抛出一个巧妙的比喻或者一个关键的注释。我特别欣赏它在章节末尾设置的“思考与扩展”部分。这些小节往往不会涉及新的复杂公式，而是引导读者去联想这些原理在现实世界中的具体应用场景，比如Wi-Fi的接入、4G/5G的上下行解耦等。这种连接理论与实践的桥梁，是很多理论书籍所缺乏的。它让枯燥的基带处理、信道编码这些概念立刻“活”了起来，不再是纸面上的符号堆砌。我感觉自己像是在一个知识的迷宫里找到了主心骨，每走一步都能清晰地看到前方的路标，极大地增强了学习的信心和动力。

评分☆☆☆☆☆

我最深的体会是，这本书成功地平衡了“广度”与“深度”之间的微妙关系。它没有像某些入门书那样，只停留在对调制解调的表面描述，也没有像深度教材那样，一开始就钻入复杂的随机过程分析泥潭。它做到了对整个通信系统链条——从信号源到接收端——的各个关键环节（信源编码、信道编码、调制解调、多址接入等）都有所覆盖，并且在每个环节都触及了其最核心的原理和性能瓶颈。例如，在谈到误码率分析时，它给出了一个极具洞察力的对比，清晰地展示了不同编码增益带来的性能提升，但又不会让你迷失在复杂的低密度奇偶校验码（LDPC）的具体代数构造中。对于那些需要快速建立起对现代蜂窝网络、卫星通信等复杂系统全貌有清晰认识的读者而言，这本书提供了一个坚实而高效的“鸟瞰图”，让我们在后续深入特定领域时，能站在一个看得更远、更稳固的平台上。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对“简明”这两个字是持保留态度的，总觉得这往往意味着牺牲了深度，最终得到的不过是一本浮于表面的“入门读物”。然而，这本书成功地打破了我的这种刻板印象。它的简洁并非是空洞的概括，而是一种提炼后的精粹。它没有花费大篇幅去详细论证每一个数学定理的严谨推导过程——这部分内容对于专业研究人员或许是必需的，但对于应用层面而言，更多的是干扰。它选择了一条更务实的路径：先给出结论，然后用最清晰的图示和案例帮你建立起对该结论物理意义的直观把握。举个例子，在讲解数字调制技术时，星座图的绘制和欧氏距离的几何意义被阐述得淋漓尽致。那种感觉就像是，你手里拿着一张地图，虽然没有标注出每一条小溪的源头，但你已经完全掌握了如何从A点导航到B点，并且清楚地知道哪些路径更优，哪些是死胡同。这种“重应用、轻演绎”的风格，非常对我的胃口，它培养的是一种解决问题的思维模式，而不是纯粹的学术证明能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是为那些想在不被晦涩难懂的公式和复杂的数学推导淹没的情况下，快速建立对现代通信系统核心概念的理解的读者量身打造的。我记得当初刚接触这个领域时，市面上的教材动辄上千页，充斥着傅里叶变换、随机过程这些让人望而生畏的数学工具，读起来就像在攀登一座没有阶梯的陡峭山峰。而这本《通信原理简明教程》，它的高明之处就在于它深谙“大道至简”的真谛。它没有一味追求理论的完备性，而是巧妙地筛选出了那些最核心、最能体现通信本质的知识点。比如，在介绍信道容量时，它不是直接抛出香农公式然后让读者去猜它意味着什么，而是通过非常直观的例子，比如水管输水模型，来解释带宽和信噪比是如何协同作用决定信息传输极限的。这种讲解方式极大地降低了初学者的入门门槛，让我感觉自己不是在啃一本教材，而是在听一位经验丰富的工程师用最日常的语言为你揭示通信背后的奥秘。特别是对于我们这些需要在短时间内掌握基本框架，以便投入实际项目工作的技术人员来说，这种“要点突出、论证清晰”的编排思路，简直是福音。我甚至可以毫不夸张地说，它帮我节省了至少一半的摸索时间。

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经工作了几年，但对通信基础知识有所遗忘的工程师来说，我最看重的是知识的检索效率和重新构建能力。这本《通信原理简明教程》在这方面表现得尤为出色。它的章节划分逻辑性极强，知识点之间的递进关系非常清晰，几乎没有知识点之间的“信息孤岛”。当你回顾某个特定模块，比如均衡器设计时，你可以迅速定位到相关章节，并且因为前序知识（如匹配滤波、噪声处理）的原理已经被这本书以简洁的方式牢固地建立起来了，所以你能够非常快速地将遗忘的细节重新整合到你的知识体系中。它的价值不在于让你从零开始学习，更在于它提供了一个极佳的“知识重构框架”。不像某些百科全书式的参考书，需要你耗费大量精力去梳理结构，这本书的骨架本身就是完美的逻辑链条，能让人在最短时间内恢复对整个通信链路的全面认知。