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南利平 著

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 通信技術
• 模擬通信
• 數字通信
• 電磁場與電磁波
• 信息論

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302037262

商品編碼：29706131987

包裝：平裝

齣版時間：2000-02-01

基本信息

書名:通信原理簡明教程

：21.00元

售價：14.3元,便宜6.7元,摺扣68

作者:南利平

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2000-02-01

ISBN：9787302037262

字數：469000

頁碼：305

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書全麵係統地介紹瞭信號分析、綫性係統分析的基本理論和方法，並對數字信號處理的基礎知識作瞭必要的討論，相對於有關的這類書而言是一本少而精的教材：內容取材適當；體係結構閤理；融信號分析、信號處理、係統分析與係統設計於一體。全書共9章，-2章為信號與係統分析；第3章為信號與係統的時域分析，第4-5章分彆為邊疆和離散時間信號與係統頻域分析等；第6-7章分彆為拉氏和Z變換；第二章為係統函數；第四章為濾波器。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《深入探索：現代通信係統設計與優化》 前言 在信息爆炸的時代，通信技術的發展如同疾馳的列車，以前所未有的速度改變著世界的格局。從最初的電報到如今的高速無綫網絡，通信係統的每一次飛躍都意味著人類連接、協作和創新的能力得到瞭極大的拓展。本書並非對通信原理進行淺嘗輒止的介紹，而是旨在深入剖析現代通信係統在設計、實現與優化過程中所麵臨的復雜挑戰，並提供一套係統性的解決方案。我們相信，理解通信係統的底層機製，掌握先進的設計理念，並具備針對性優化能力，是構建下一代通信基礎設施的關鍵。 第一部分：通信係統設計基礎 第一章：信號的數學建模與分析 在設計任何通信係統之前，首要的任務是理解信息的載體——信號。本章將帶領讀者超越基礎的周期信號和非周期信號概念，深入探討傅裏葉級數和傅裏葉變換在信號分析中的核心作用。我們將詳細解析信號的頻譜特性，理解頻域與時域之間的內在聯係，這對於濾波器設計、調製解調方案選擇以及抗乾擾策略的製定至關重要。 信號的分解與閤成： 學習如何利用正交函數集（如正弦、餘弦）將任意信號分解為一係列不同頻率和幅度的分量。重點講解傅裏葉級數在周期信號分析中的應用，以及傅裏葉變換如何將這一概念推廣到非周期信號，揭示信號的頻譜結構。 頻譜分析的實踐意義： 深入探討信號的帶寬概念，理解它對信道容量和傳輸速率的影響。分析信號的功率譜密度，以及如何通過頻譜分析來識彆和處理噪聲、乾擾等非期望信號成分。 捲積與濾波： 詳細講解捲積運算在係統分析中的應用，理解綫性時不變（LTI）係統對輸入信號的作用。介紹濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的設計原理，包括幅度響應和相位響應的優化，以及它們在信號去噪、信號整形和頻率選擇性傳輸中的關鍵作用。 采樣理論的深層理解： 探討奈奎斯特定理背後的數學原理，分析采樣率、信號帶寬與重構失真之間的關係。深入研究過采樣和欠采樣的影響，並介紹抗混疊濾波器的設計。 第二章：信道的特性與建模 信道是信號傳輸的物理媒介，其特性直接影響著通信係統的性能。本章將超越理想信道的概念，聚焦於現實世界中各種信道的復雜性。我們將從信息論的角度齣發，理解信道容量的極限，並學習如何建立精確的信道模型來指導係統設計。 噪聲模型及其統計特性： 詳細研究加性高斯白噪聲（AWGN）模型，理解其均值、方差以及功率譜密度。介紹其他常見的噪聲類型，如閃爍噪聲、散粒噪聲，並探討它們在不同通信場景下的影響。 衰減與失真： 分析信號在傳輸過程中遇到的衰減現象，包括路徑損耗、多徑效應等。深入研究符號間乾擾（ISI）的産生機製，以及它對數字信號傳輸造成的惡劣影響。 衰落信道： 重點探討無綫通信中最具挑戰性的衰落信道，包括平坦衰落和頻率選擇性衰落。介紹萊斯（Rice）衰落和瑞利（Rayleigh）衰落模型，並分析其統計特性。 信道容量的理論極限： 基於香農-哈特利定理，深入分析在給定信噪比（SNR）和帶寬下信道所能傳輸的最大信息速率。理解這一理論極限對於評估係統性能和指導設計方嚮的重要性。 信道估計與均衡： 介紹信道估計的原理和方法，以及如何利用信道估計信息來補償信道的衰減和失真。深入講解均衡器的設計，包括綫性均衡器（如維特比均衡）和非綫性均衡器，以及它們在抑製ISI方麵的作用。 第三章：調製解調技術的深度解析 調製是將信息信號加載到載波上的過程，而解調則是恢復原始信息。本章將聚焦於現代通信係統中廣泛應用的調製解調技術，分析它們的優缺點，以及如何在不同場景下進行最優選擇。 模擬調製技術迴顧與進階： 簡要迴顧調幅（AM）、調頻（FM）、調相（PM）等基本模擬調製方式，並分析它們在抗噪聲性能和頻譜效率方麵的局限性。 數字基帶調製： 深入研究常見的數字基帶調製方式，如歸零（RZ）、不歸零（NRZ）、曼徹斯特編碼、差分編碼等。分析它們的功率譜特性、同步要求以及在簡單傳輸係統中的應用。 數字帶通調製： 重點講解相乾解調和非相乾解調的原理。詳細介紹振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK），包括BPSK、QPSK等。分析它們的性能指標，如誤碼率（BER）與信噪比的關係。 正交幅度調製（QAM）： 深入解析QAM的原理，理解其如何通過組閤幅度和相位來提高頻譜效率。詳細介紹16-QAM、64-QAM、256-QAM等高階QAM的星座圖設計和性能分析。 高斯最小頻移鍵控（GMSK）： 分析GMSK的特性，理解其如何在保持較好頻譜效率的同時，實現低比特誤差率，並廣泛應用於GSM等移動通信係統中。 調製解調器的設計考量： 討論實際調製解調器設計中需要考慮的因素，如載波恢復、定時恢復、載波相位誤差、頻率偏移等，以及相應的處理技術。 第二部分：現代通信係統架構與技術 第四章：多路復用與多址技術 在有限的通信資源下，如何有效地共享信道以服務更多的用戶是通信係統設計的核心問題。本章將深入探討各種多路復用和多址技術，分析它們的原理、優缺點以及適用場景。 頻分多址（FDMA）： 講解FDMA的基本原理，以及如何在頻域上將帶寬分割給不同的用戶。分析其在模擬通信和早期的數字通信中的應用，並探討其在頻率規劃和濾波器設計上的要求。 時分多址（TDMA）： 詳細解析TDMA的工作方式，以及如何在時域上將時間劃分為不同的時隙供用戶使用。深入探討固定分配TDMA和動態分配TDMA（如按需分配），以及其在移動通信中的應用。 碼分多址（CDMA）： 深入理解CDMA的核心思想，即利用不同的擴頻碼來區分用戶。詳細介紹僞隨機噪聲（PN）序列、擴頻增益、抗乾擾能力。分析其在第二代和第三代移動通信係統中的重要地位。 正交頻分多址（OFDM）： 重點講解OFDM的技術原理，包括將高速數據流分解為多個低速數據流，並通過一係列正交的子載波進行傳輸。分析OFDM在抑製ISI、提高頻譜效率方麵的優勢，以及其在Wi-Fi、4G/5G等現代通信係統中的廣泛應用。 多輸入多輸齣（MIMO）係統： 引入MIMO技術，理解如何利用多個發射天綫和多個接收天綫來提高信道容量和傳輸可靠性。講解空間復用（Spatial Multiplexing）、分集閤束（Beamforming）和空間分集（Spatial Diversity）等關鍵技術。 第五章：信源編碼與信道編碼 為瞭提高信息傳輸的效率和可靠性，通信係統通常會引入編碼技術。本章將深入探討信源編碼和信道編碼的原理與應用。 信源編碼： 講解信源編碼的目標是去除信息中的冗餘，以降低傳輸的數據量。重點介紹熵編碼（如霍夫曼編碼、算術編碼）和預測編碼（如差分脈衝編碼調製DPCM）。 信道編碼： 深入理解信道編碼的目的在於增加信息冗餘，以檢測和糾正傳輸過程中産生的錯誤。 綫性分組碼： 詳細介紹漢明碼（Hamming Codes）的構造原理和糾錯能力。講解循環碼（Cyclic Codes）及其在差錯控製中的重要性，重點介紹BCH碼和RS碼（Reed-Solomon Codes）的強大糾錯能力，以及它們在CDMA、DVD、衛星通信等領域的應用。 捲積碼： 講解捲積碼的編碼器結構和約束長度。深入分析維特比（Viterbi）算法在捲積碼解碼中的應用，以及其在語音通信和數據傳輸中的優勢。 Turbo碼與LDPC碼： 介紹現代高性能信道編碼技術，如Turbo碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC碼）。分析它們如何通過迭代解碼逼近香農極限，以及它們在4G/5G、衛星通信等高端應用中的關鍵作用。 第六章：差錯控製與糾錯機製 本章將聚焦於通信係統中實際的差錯控製策略，並結閤具體的編碼技術，探討如何構建魯棒的通信係統。 檢錯與糾錯的基本原理： 區分檢錯碼和糾錯碼的概念，介紹奇偶校驗、CRC（循環冗餘校驗）等檢錯方法的原理。 分組碼的糾錯性能分析： 深入分析漢明距離、最小距離等概念，以及它們與分組碼糾錯能力的關係。 捲積碼的解碼算法： 除瞭維特比算法，還將簡要介紹其他可能的解碼算法，並分析其復雜度與性能的權衡。 Turbo碼與LDPC碼的迭代解碼： 詳細闡述Turbo碼和LDPC碼的迭代解碼過程，理解軟判決和軟信息傳遞在提升性能中的作用。 混閤自動重傳請求（HARQ）機製： 結閤信道編碼，講解HARQ的工作流程，包括重傳策略、選擇性重傳等，以及如何提高數據傳輸的可靠性和效率。 第七章：現代無綫通信係統設計 本章將綜閤運用前幾章的知識，聚焦於現代無綫通信係統的設計挑戰和解決方案。 移動通信係統架構： 介紹蜂窩網絡的基本架構，包括基站、核心網、用戶設備等。 無綫接入技術： 討論各種無綫接入技術的特點，如GSM、CDMA2000、WCDMA、LTE、5G NR等，分析它們的技術演進和性能提升。 頻譜效率與容量提升： 探討如何通過OFDM、MIMO、更高級的調製編碼方案等技術來最大化頻譜利用率。 抗乾擾與抗衰落技術： 詳細講解在復雜無綫環境中，如何運用均衡、分集、協作通信等技術來剋服衰落和乾擾。 功耗與能效優化： 針對移動終端，分析無綫通信係統的功耗特點，並探討降低功耗的設計策略。 第八章：網絡層與傳輸層協議 雖然本書主要關注通信係統的物理層和數據鏈路層，但理解更高層協議對於構建完整的通信係統至關重要。本章將簡要介紹與通信係統密切相關的網絡層和傳輸層協議。 IP協議（IPv4/IPv6）： 講解IP協議在互聯網中的路由和尋址作用。 TCP/UDP協議： 比較TCP的可靠連接和UDP的無連接特性，以及它們在不同應用場景下的選擇。 數據鏈路層協議： 簡要迴顧以太網（Ethernet）、Wi-Fi等數據鏈路層協議的工作原理。 QoS（服務質量）保障： 探討如何在網絡中實現對不同業務的優先級和帶寬保障。 第三部分：通信係統優化與前沿發展 第九章：通信係統性能評估與優化 本章將聚焦於如何對通信係統進行性能評估，並在此基礎上進行針對性的優化。 關鍵性能指標（KPI）： 詳細介紹通信係統中常用的KPI，如誤碼率（BER）、誤塊率（BLER）、吞吐量、延遲、信噪比（SNR）、信乾比（SIR）等，並解釋它們的含義和計算方法。 仿真與建模工具： 介紹常用的通信係統仿真工具，如MATLAB/Simulink、NS-3、OMNeT++等，以及如何利用它們來驗證設計和分析性能。 參數優化： 探討如何根據實際應用場景和性能目標，對調製方式、編碼率、功率分配、天綫配置等關鍵參數進行優化。 係統級性能提升： 分析如何通過優化多天綫技術、波束成形、乾擾協調等技術來提升整體係統性能。 第十章：新興通信技術與未來展望 通信技術的發展永無止境，本章將帶領讀者展望未來通信領域的前沿技術。 5G及下一代移動通信（6G）： 深入探討5G的關鍵技術（如大規模MIMO、邊緣計算、網絡切片）以及6G可能的發展方嚮（如太赫茲通信、全息通信、人工智能驅動的網絡）。 物聯網（IoT）通信： 分析低功耗廣域網（LPWAN）技術（如LoRa、NB-IoT）的特點和在物聯網中的應用。 人工智能在通信中的應用： 探討AI在信道估計、資源調度、故障預測、安全防護等方麵的應用前景。 量子通信： 介紹量子通信的基本原理，如量子密鑰分發（QKD），以及其在未來安全通信中的潛力。 智能反射麵（RIS）技術： 分析RIS如何通過智能調控電磁波的傳播來改善無綫通信環境。 結語 現代通信係統是一個復雜而精妙的工程體係，其設計與優化需要深厚的理論基礎、廣泛的技術視野以及實踐經驗。本書旨在為讀者提供一個深入理解通信係統核心原理、掌握先進設計理念、具備解決復雜問題能力的知識框架。我們希望通過本書的學習，能夠激發讀者對通信技術的熱情，並在未來的通信事業中貢獻自己的力量。 ---

評分☆☆☆☆☆

我最深的體會是，這本書成功地平衡瞭“廣度”與“深度”之間的微妙關係。它沒有像某些入門書那樣，隻停留在對調製解調的錶麵描述，也沒有像深度教材那樣，一開始就鑽入復雜的隨機過程分析泥潭。它做到瞭對整個通信係統鏈條——從信號源到接收端——的各個關鍵環節（信源編碼、信道編碼、調製解調、多址接入等）都有所覆蓋，並且在每個環節都觸及瞭其最核心的原理和性能瓶頸。例如，在談到誤碼率分析時，它給齣瞭一個極具洞察力的對比，清晰地展示瞭不同編碼增益帶來的性能提升，但又不會讓你迷失在復雜的低密度奇偶校驗碼（LDPC）的具體代數構造中。對於那些需要快速建立起對現代蜂窩網絡、衛星通信等復雜係統全貌有清晰認識的讀者而言，這本書提供瞭一個堅實而高效的“鳥瞰圖”，讓我們在後續深入特定領域時，能站在一個看得更遠、更穩固的平颱上。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是為那些想在不被晦澀難懂的公式和復雜的數學推導淹沒的情況下，快速建立對現代通信係統核心概念的理解的讀者量身打造的。我記得當初剛接觸這個領域時，市麵上的教材動輒上韆頁，充斥著傅裏葉變換、隨機過程這些讓人望而生畏的數學工具，讀起來就像在攀登一座沒有階梯的陡峭山峰。而這本《通信原理簡明教程》，它的高明之處就在於它深諳“大道至簡”的真諦。它沒有一味追求理論的完備性，而是巧妙地篩選齣瞭那些最核心、最能體現通信本質的知識點。比如，在介紹信道容量時，它不是直接拋齣香農公式然後讓讀者去猜它意味著什麼，而是通過非常直觀的例子，比如水管輸水模型，來解釋帶寬和信噪比是如何協同作用決定信息傳輸極限的。這種講解方式極大地降低瞭初學者的入門門檻，讓我感覺自己不是在啃一本教材，而是在聽一位經驗豐富的工程師用最日常的語言為你揭示通信背後的奧秘。特彆是對於我們這些需要在短時間內掌握基本框架，以便投入實際項目工作的技術人員來說，這種“要點突齣、論證清晰”的編排思路，簡直是福音。我甚至可以毫不誇張地說，它幫我節省瞭至少一半的摸索時間。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的版式設計和語言風格，相較於那些傳統的老舊教材，簡直是煥然一新。它完全沒有那種教科書特有的僵硬和沉悶感。閱讀體驗是極其流暢的，仿佛作者的思路始終走在讀者的前麵，總能在你即將感到睏惑的那個臨界點，及時拋齣一個巧妙的比喻或者一個關鍵的注釋。我特彆欣賞它在章節末尾設置的“思考與擴展”部分。這些小節往往不會涉及新的復雜公式，而是引導讀者去聯想這些原理在現實世界中的具體應用場景，比如Wi-Fi的接入、4G/5G的上下行解耦等。這種連接理論與實踐的橋梁，是很多理論書籍所缺乏的。它讓枯燥的基帶處理、信道編碼這些概念立刻“活”瞭起來，不再是紙麵上的符號堆砌。我感覺自己像是在一個知識的迷宮裏找到瞭主心骨，每走一步都能清晰地看到前方的路標，極大地增強瞭學習的信心和動力。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始對“簡明”這兩個字是持保留態度的，總覺得這往往意味著犧牲瞭深度，最終得到的不過是一本浮於錶麵的“入門讀物”。然而，這本書成功地打破瞭我的這種刻闆印象。它的簡潔並非是空洞的概括，而是一種提煉後的精粹。它沒有花費大篇幅去詳細論證每一個數學定理的嚴謹推導過程——這部分內容對於專業研究人員或許是必需的，但對於應用層麵而言，更多的是乾擾。它選擇瞭一條更務實的路徑：先給齣結論，然後用最清晰的圖示和案例幫你建立起對該結論物理意義的直觀把握。舉個例子，在講解數字調製技術時，星座圖的繪製和歐氏距離的幾何意義被闡述得淋灕盡緻。那種感覺就像是，你手裏拿著一張地圖，雖然沒有標注齣每一條小溪的源頭，但你已經完全掌握瞭如何從A點導航到B點，並且清楚地知道哪些路徑更優，哪些是死鬍同。這種“重應用、輕演繹”的風格，非常對我的胃口，它培養的是一種解決問題的思維模式，而不是純粹的學術證明能力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經工作瞭幾年，但對通信基礎知識有所遺忘的工程師來說，我最看重的是知識的檢索效率和重新構建能力。這本《通信原理簡明教程》在這方麵錶現得尤為齣色。它的章節劃分邏輯性極強，知識點之間的遞進關係非常清晰，幾乎沒有知識點之間的“信息孤島”。當你迴顧某個特定模塊，比如均衡器設計時，你可以迅速定位到相關章節，並且因為前序知識（如匹配濾波、噪聲處理）的原理已經被這本書以簡潔的方式牢固地建立起來瞭，所以你能夠非常快速地將遺忘的細節重新整閤到你的知識體係中。它的價值不在於讓你從零開始學習，更在於它提供瞭一個極佳的“知識重構框架”。不像某些百科全書式的參考書，需要你耗費大量精力去梳理結構，這本書的骨架本身就是完美的邏輯鏈條，能讓人在最短時間內恢復對整個通信鏈路的全麵認知。