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郭瞻 著

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• 电磁场与电磁波
• 通信工程

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 北京师范大学出版社

ISBN：9787303110582

商品编码：29729492663

包装：平装

出版时间：2010-08-01

基本信息

书名:通信系统概论

：27.00元

售价：18.4元,便宜8.6元,折扣68

作者:郭瞻

出版社：北京师范大学出版社

出版日期：2010-08-01

ISBN：9787303110582

字数：371000

页码：265

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.681kg

编辑推荐

内容提要

本书共有8章，章通介绍了系统的组成、分类、质量指标，以及通信系统的发展历史、现状和发展趋势。第2章介绍了数字交换网络的结构和控制，分析了系统的组成、工作原理以及在综合业务数字网和智能网中的应用。第3章微波中继通信系统，介绍了微波的传输特性和SDH传输技术，讨论了系统组成和工作方式。第4章短波通信系统，讨论了短波传播特性、自适应通信技术和扩频通信技术，后介绍了短波软件无线电和短波通信网。第5章卫星通信系统，简要地阐述了卫星通信、通信卫星以及卫星通信体制的基本内容，着重讨论了卫星通信的多址技术和卫星链路传输，并介绍了VSAT系统和常用的移动卫星通信系统。第6章移动通信系统，介绍了移动通信的基本概念、特点和发展状态，讨论了调制、编码、多址、分集接收等基本技术和电波传播特性，还介绍了GSM、CDMA系统和蓝牙技术，以及第三代、第四代移动通信系统的网络结构和关键技术。第7章光纤通信系统，主要论述光纤通信的特点、传输特性以及系统的关键部件，简要介绍了光纤通信系统的设计，SDH光纤系统和密集波分复用系统的有关内容。第8章计算机网络通信系统，介绍了计算机网络体系结构及协议，同时介绍了网络互联技术和网络安全问题。

目录

作者介绍

文摘

序言

《电磁波的优雅舞蹈：穿梭时空的无线之秘》 序言：无声的交响，连接世界的脉搏 想象一下，一个由看不见的丝线编织而成的巨大网络，它跨越山川湖海，连接着地球的每一个角落。我们手中的手机，那小巧的电子设备，正是这个无形网络的终端，它通过一套精妙绝伦的系统，捕捉、转化并发送着信息。这套系统，就是我们将在本书中深入探索的通信系统。它不仅仅是简单的信号传输，更是一场关于信息如何跨越物理界限、在时间和空间中舞蹈的优雅叙事。从早期的电报到如今的5G、卫星通信，通信技术的每一次飞跃，都深刻地改变着人类社会的形态，重塑着我们交流、协作、甚至认知世界的方式。本书旨在揭示这场无声交响的奥秘，带领读者领略电磁波的优雅舞蹈，以及其中蕴含的无限可能。 第一章：信号的诞生与形态——信息在物理世界的回响 信息，是通信的灵魂。然而，信息本身是抽象的，它需要一种能够被物理世界承载和传递的形式，这便是信号。在这一章，我们将追溯信号的源头，理解信息如何被转化为电信号、光信号等物理量。我们将深入探讨信号的基本属性：频率、幅度、相位，它们如同音符一般，共同谱写着信息的乐章。 信息的本质与编码： 我们将从信息论的视角出发，理解信息的度量单位——比特，以及各种编码方式（如二进制编码、ASCII码）如何将人类的语言、图像、声音转化为机器能够理解的数字序列。我们将看到，即使是最简单的“0”和“1”，也蕴含着丰富的信息，而编码的效率和鲁棒性，直接影响着通信的质量和可靠性。 连续与离散：信号的两种形态： 真实世界的信息往往是连续变化的，例如人声的起伏、温度的波动。然而，为了便于计算机处理和数字传输，我们需要将这些连续信号转化为离散的序列。本章将详细介绍采样（Sampling）和量化（Quantization）这两个关键过程。我们将理解采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）为何如此重要，它规定了数字化的最低采样率，以确保信息不丢失。同时，量化误差的产生以及如何通过增加量化比特数来减小误差，也将得到深入的剖析。 信号的频谱分析： 任何一个复杂的信号，都可以被分解为一系列不同频率的正弦波的叠加。傅里叶变换（Fourier Transform）便是揭示信号频谱奥秘的数学工具。我们将学习如何通过频谱图来理解信号的频率成分，以及为何了解信号的频谱对于设计高效的通信系统至关重要。例如，不同频率的信号可以分配不同的通信信道，避免相互干扰。 噪声的干扰：无处不在的扰乱者： 在信号传输的过程中，我们永远无法回避一个恼人的存在——噪声。它可能是来自太阳的射电辐射，也可能是电子元件产生的热噪声，甚至是我们有意无意制造的电磁干扰。我们将探讨噪声的来源、统计特性，以及它如何影响信号的完整性。理解噪声的本质，是设计抵抗噪声、提高信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）的关键一步。 第二章：信道的选择与挑战——信息穿越的物理媒介 信号要从发送端传递到接收端，必须经过一个物理媒介，我们称之为信道。信道并非完美无瑕，它会对信号产生各种各样的影响，带来传输的挑战。本章将探索不同类型的信道，以及它们各自的特性和面临的问题。 有线信道的风采： 从最初的铜线电缆到如今的光纤通信，有线信道以其稳定性和高带宽而著称。我们将深入了解双绞线、同轴电缆在早期通信中的作用，以及它们在传输速率和抗干扰能力上的局限。随后，我们将重点聚焦于光纤通信。光纤如何利用全反射原理传输光信号？其高带宽、低损耗的优势如何成就了互联网的飞速发展？我们将探究光信号的产生（激光器、LED）和接收（光电二极管）过程，以及光信号在长距离传输中的衰减和色散等问题。 无线信道的魅力与复杂性： 无线通信，正是我们生活中最常接触到的通信方式。它摆脱了物理连接的束缚，却面临着更为复杂和动态的信道环境。我们将从电磁波的传播特性入手，介绍不同频段的电磁波（如低频、高频、微波、毫米波）在空气、水、障碍物中的传播方式，如直射、反射、绕射、散射等。 衰落与多径效应：无线信道的多变脸谱： 在无线环境中，信号会受到各种因素的影响而发生衰减，这便是衰落（Fading）。我们将详细分析路径损耗、遮挡损耗、阴影衰落等不同类型的衰落。更令人头疼的是多径效应（Multipath Effect），当信号从多个路径到达接收端时，它们会发生叠加，导致接收信号的失真和误码率的升高。我们将学习如何通过分集技术、均衡技术等手段来对抗多径效应。 干扰与频谱共享：空间中的“声音”大战： 在有限的无线频谱资源中，不同通信系统之间不可避免地会产生干扰。本章将讨论不同类型的干扰（如同信道干扰、邻道干扰），以及频谱规划和复用技术（如时分多址TDMA、频分多址FDMA、码分多址CDMA）如何有效地利用频谱资源，减少干扰。 第三章：调制与解调——信息与载波的“联姻” 为了使信息信号能够有效地在信道中传输，我们需要将信息“附着”在一个高频的载波信号上，这个过程叫做调制（Modulation）。而在接收端，我们需要将载波信号“剥离”出来，还原出原始的信息，这个过程叫做解调（Demodulation）。本章将深入探讨各种调制解调技术。 幅度调制（AM）与频率调制（FM）：经典之声： AM和FM是两种最基础的调制方式。AM通过改变载波的幅度来携带信息，其原理简单，但容易受到噪声的干扰。FM则通过改变载波的频率来携带信息，具有更好的抗噪声性能，是广播等应用中常用的技术。我们将分析它们的调制和解调过程，以及它们各自的优缺点。 相位调制（PM）与相移键控（PSK）：精准的相位舞蹈： 相位调制通过改变载波的相位来携带信息。相移键控（PSK）是数字信号中最常用的相位调制方式，例如二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）。我们将理解它们如何通过相位变化来表示不同的二进制比特，以及它们在数据传输中的效率。 幅度键控（ASK）与频移键控（FSK）：离散的信号变化： 类似于PSK，ASK通过改变载波的幅度来表示不同的比特，而FSK通过改变载波的频率来表示不同的比特。我们将探讨这些键控方式的原理以及在不同场景下的应用。 正交幅度调制（QAM）：效率的飞跃： QAM是一种结合了幅度和相位的调制技术，能够在一个符号中传输多个比特，显著提高了频谱利用效率。我们将解析QAM的原理，理解其星座图的含义，以及它是如何成为现代高速数据传输（如Wi-Fi、4G/5G）的关键技术的。 先进的调制技术： 除了基础的调制方式，我们还将简要介绍一些更先进的调制技术，如OFDM（正交频分复用），它通过将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个子载波上并行传输，极大地提高了对多径衰落的抵抗能力，是4G/5G等移动通信系统的核心技术之一。 第四章：信源编码与信源译码——信息的压缩与还原 在信息传输之前，我们还可以对信息进行压缩，去除冗余，从而减少传输的数据量，提高传输效率。这个过程叫做信源编码（Source Coding），在接收端则需要进行信源译码（Source Decoding）来还原信息。 冗余的识别与消除： 许多信息都存在冗余，例如文本中的字母出现频率不均，图像中的大片同色区域等。信源编码的目标就是识别并消除这些冗余。 霍夫曼编码（Huffman Coding）：数据压缩的经典算法： 霍夫曼编码是一种基于概率的最优前缀码编码方法，能够为出现频率高的符号分配较短的代码，为出现频率低的符号分配较长的代码，从而实现平均码长最短。我们将学习其编码原理和应用。 算术编码（Arithmetic Coding）：更高的压缩效率： 算术编码能够将整个消息映射到一个实数区间内的单个数字，通常比霍夫曼编码能获得更高的压缩效率，尤其是在处理文本等数据时。 变换编码（如DCT）：图像与视频压缩的基石： 对于图像和视频等二维信号，我们常常采用变换编码技术，如离散余弦变换（DCT）。DCT将图像块从空间域转换到频率域，将能量集中在少数几个低频系数上，从而便于压缩。JPEG、MPEG等压缩标准都广泛应用了DCT。 预测编码（Predictive Coding）：利用时域关联： 在对时间序列信号（如音频）进行编码时，我们常常利用相邻样本之间的相关性。预测编码通过预测当前样本的值，然后只编码预测误差，从而达到压缩的目的。 第五章：信道编码与信道译码——对抗噪声的守护神 尽管我们尽力选择良好的信道和调制技术，但噪声和干扰仍然是通信系统无法回避的挑战。为了确保信息的可靠传输，我们需要引入信道编码（Channel Coding）和信道译码（Channel Decoding）。 纠错码的原理： 信道编码的核心思想是在原始信息中加入冗余信息（校验位），使得接收端在接收到带噪声的信号后，能够检测到错误，甚至纠正错误。 线性分组码（Linear Block Codes）： 我们将介绍一些基本的线性分组码，如海明码（Hamming Code），它能够检测并纠正一位错误，是早期通信中应用广泛的纠错码。我们将学习其生成矩阵和校验矩阵的概念。 卷积码（Convolutional Codes）：并行处理的优势： 卷积码的编码过程是将信息序列与一个“滑动窗口”的卷积操作结合起来，能够处理任意长度的信息序列。我们将探讨其编码器结构和维特比译码算法（Viterbi Decoding Algorithm），这是目前最流行、最高效的卷积码译码算法之一。 Turbo码与LDPC码：接近香农极限的突破： 进入21世纪，Turbo码（TURBO Codes）和LDPC码（Low-Density Parity-Check Codes）等先进的信道编码技术取得了突破性的进展，它们能够以极低的误码率实现接近香农理论极限的通信性能，是现代高速通信系统（如4G/5G、Wi-Fi）不可或缺的关键技术。我们将简要介绍它们的结构和译码思想。 交织（Interleaving）：对抗突发错误： 在某些信道条件下，错误可能不是随机出现的，而是成串出现（突发错误）。交织技术通过打乱数据的传输顺序，使得原本连续的突发错误分散开来，变成独立的随机错误，从而更容易被信道编码所纠正。 第六章：多址技术与多用户通信——共享天空的智慧 随着通信需求的爆炸式增长，如何让多个用户能够同时使用有限的通信资源，成为了一个亟待解决的问题。多址技术（Multiple Access Techniques）应运而生，它允许多个用户共享同一个通信信道。 频分多址（FDMA）：划分频率的“歌唱家”： FDMA将总的可用带宽划分为若干个独立的频带，每个用户分配一个特定的频带进行通信。它就像乐队中的不同乐器，各自演奏自己的乐章。 时分多址（TDMA）：划分时间的“接力跑者”： TDMA将时间划分为若干个独立的时隙，每个用户在分配到的时隙内进行通信。它就像运动员们轮流在跑道上接力。 码分多址（CDMA）：独特的“身份标识”： CDMA允许所有用户在同一时间和同一频带内进行通信，但每个用户使用一个独特的扩频码来区分自己。它就像每个人都有自己独特的语言，即使在嘈杂的环境中也能被辨认。 空分多址（SDMA）：利用空间维度： SDMA利用天线的空间指向性，通过将信号定向到不同的用户，从而实现用户之间的隔离，这在基站天线技术中尤为重要。 多天线技术（MIMO）：提升容量与可靠性的利器： MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是指在发送端和接收端都使用多根天线，通过在空间维度上对信号进行多路复用或分集，能够显著提升通信系统的容量和可靠性。我们将介绍其基本原理，如空间复用（Spatial Multiplexing）和空间分集（Spatial Diversity）。 第七章：网络架构与协议——连接世界的规则 通信系统并非孤立的个体，它们被组织成庞大的网络，通过一系列的规则和协议来协调工作，实现端到端的通信。本章将探讨通信网络的架构以及支撑其运行的协议。 从点到点到网络： 我们将回顾通信网络从简单的点对点连接发展到复杂的互联网的历史。 分层思想：OSI模型与TCP/IP模型： 为了简化网络的复杂性，人们提出了分层模型。我们将深入理解OSI（Open Systems Interconnection）七层模型和TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）四层模型，它们分别定义了网络通信的各个功能层级。 物理层、数据链路层、网络层： 我们将重点关注每一层的功能：物理层负责信号的传输，数据链路层负责帧的传输和错误检测，网络层负责数据包的路由和寻址。 传输层：可靠的端到端连接： 传输层提供了端到端的通信服务，如TCP（Transmission Control Protocol）提供可靠的、面向连接的通信，而UDP（User Datagram Protocol）提供不可靠的、无连接的通信。 应用层：用户交互的桥梁： 应用层是用户直接交互的层面，包括HTTP、FTP、SMTP等各种应用协议。 路由选择与交换： 网络中的数据包如何找到最佳路径？我们将介绍各种路由算法（如距离向量路由、链路状态路由）和交换技术（如电路交换、报文交换、分组交换）。 第八章：通信系统的发展趋势与未来展望 通信技术的发展从未停止，每一项创新都为我们描绘着更美好的未来。本章将展望通信系统未来的发展趋势。 5G及Beyond：更快、更智能、更连接： 5G已经成为现实，而6G的研究也已启动。我们将探讨5G在高速率、低时延、大连接等方面的突破，以及未来通信将如何支持万物互联（IoT）、自动驾驶、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等新兴应用。 人工智能在通信中的应用： 人工智能（AI）正在深刻地改变着通信领域。从智能信道估计、智能资源调度到智能网络管理，AI的应用将使通信系统更加高效、自适应和智能化。 边缘计算与分布式智能： 随着数据量的激增，将计算能力推向网络边缘（Edge Computing）将成为趋势，从而降低时延，提高响应速度。 量子通信与安全： 量子通信利用量子力学原理进行信息传输，具有理论上的绝对安全性，将为未来的通信安全带来革命性的变革。 星地融合通信：构建全球无缝连接： 随着低轨卫星通信星座的快速发展，未来的通信将实现真正的全球无缝连接，实现地球上任何地方的即时通信。 结语：永不止步的探索 《电磁波的优雅舞蹈：穿梭时空的无线之秘》并非通信领域的终结，而是开启一段激动人心的探索之旅的起点。我们所揭示的只是冰山一角，通信科学的浩瀚海洋中，还有无数待解的谜题和未知的机遇。希望本书能够激发您对通信技术的兴趣，鼓励您继续深入研究，为构建一个更加互联、智能、美好的世界贡献您的智慧。因为，信息的传递，是人类文明进步永不止步的驱动力。

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这本书在案例分析和应用实例的选取上，展现了一种兼顾广度和深度的平衡感。理论讲解固然重要，但若缺乏与实际工程的挂钩，知识便成了空中楼阁。这本书成功地在关键的技术点之后，嵌入了贴近业界现状的案例描述。这些案例并非简单的概念复述，而是深入到了特定技术在实际网络部署或设备设计中可能遇到的具体挑战和解决方案。例如，在讨论某种调制方案时，它会穿插讲解在频谱资源受限环境下的优化策略，这种实战性的片段极大地增强了知识的说服力和实用价值，让人感觉手中拿到的不仅仅是一本教科书，更像是一份经验丰富的工程师的备忘录。