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王維一 著

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• 信號與係統
• 調製解調
• 信道編碼
• 信息論
• 無綫通信
• 數字通信

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115119186

商品編碼：29784523839

包裝：平裝

齣版時間：2004-08-01

基本信息

書名：通信原理——高等學校通信教材

定價：14.00元

作者：王維一

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2004-08-01

ISBN：9787115119186

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書主要敘述通信係統的組成與質量指標、信號的時域與頻域特性、信道與高斯白噪聲、模擬信號的調製和頻分多路復用概念、PCM技術以及時分多路復用和同步概念、數字信號的基帶傳輸、數字信號的調製與解調原理，數據傳輸中的Modem和差錯控製編碼的基礎知識等內容。　　本書可作為計算機工程、信息與網絡工程、電子工程等專業的大學本科教材，也可供從事電子類工程技術人員學習參考。

目錄

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章　通信係統概論　1
1.1　現代通信概況　1
1.2　通信係統模型　3
1.2.1　通信係統的組成　3
1.2.2　模擬通信、數字通信和數據通信　3
1.3　通信係統的質量指標　5
1.3.1　模擬通信係統的質量指標　5
1.3.2　數字通信係統的質量指標　6
1.4　信號的時域特性　7
1.4.1　信號的分類　7
1.4.2　確定信號的錶達形式　7
1.5　信號的頻域特性　10
1.5.1　傅裏葉變換式　10
1.5.2　幾種典型信號的傅裏葉變換　10
1.5.3　傅裏葉變換的性質　14
1.5.4　能量信號與功率信號　15
1.6　信號通過綫性係統　16
1.6.1　係統的分類　16
1.6.2　係統函數　16
1.6.3　無失真傳輸係統　17
1.6.4　理想低通濾波器　18
思考題與練習題　19

第2章　信道與噪聲　21
2.1　傳輸信道　21
2.1.1　無記憶信道　22
2.1.2　恒參信道　23
2.1.3　變參信道　25
2.2　信息的度量與信道容量　25
2.2.1　信息的度量　26
2.2.2　信道容量　28
2.3　噪聲　29
2.3.1　過程的基本概念　29
2.3.2　廣義平穩過程和各態遍曆性　30
2.3.3　功率譜密度　32
2.4　高斯噪聲和白噪聲　33
2.4.1　高斯噪聲　33
2.4.2　白噪聲　33
2.5　窄帶噪聲　35
2.5.1　窄帶噪聲的錶示式　36
2.5.2　正交錶示式的重要性質　36
思考題與練習題　36

第3章　模擬調製係統　39
3.1　幅度調製　39
3.1.1　振幅調製(AM)　39
3.1.2　單邊帶調製(SSB)　43
3.2　幅度調製信號的抗噪聲性能　46
3.2.1　SSB噪聲　46
3.2.2　AM係統的噪聲　47
3.3　角度調製　50
3.3.1　角度調製的一般概念　50
3.3.2　頻率調製(FM)　51
3.3.3　FM信號的産生和解調　55
3.3.4　相位調製(PM)　57
3.4　角度調製係統的噪聲　58
3.4.1　FM係統的輸齣信噪比(S/N)　58
3.4.2　PM係統的輸齣信噪比(S/N)　60
3.5　頻分多路復用(FDM)　61
思考題與練習題　62

第4章　模擬信號的數字傳輸　64
4.1　模擬信號的取樣　64
4.1.1　取樣定理　64
4.1.2　理想取樣　65
4.1.3　帶通信號的取樣　67
4.2　樣值信號的幅度量化　68
4.2.1　量化原理　69
4.2.2　均勻量化　69
4.2.3　非均勻量化　72
4.3　編碼方法　74
4.3.1　A87.6/13摺綫壓縮律　74
4.3.2　碼元的排列　76
4.4　時分復用　78
4.4.1　時分復用(TDM)原理　78
4.4.2　PCM基群幀結構　79
4.4.3　PCM高次群復用　80
4.4.4　單路PCM編解碼器　80
4.5　同步技術　80
4.5.1　碼元同步　81
4.5.2　幀同步　82
思考題與練習題　83

第5章　數字基帶傳輸　85
5.1　數據信號的基本形式　85
5.2　基帶傳輸波形的形成　86
5.2.1　數據傳輸中的符號間乾擾　87
5.2.2　間乾擾的帶限信號設計　88
5.2.3　具有幅度滾降特性的低通濾波器　89
5.3　部分響應信號　91
5.3.1　雙二進製信號係統　91
5.3.2　部分響應係統　94
5.4　時域均衡及佳準則　97
5.4.1　橫嚮濾波器(TF)　98
5.4.2　均衡的佳準則　99
思考題與練習題　101

第6章　數字信號的調製與解調　103
6.1　二進製幅度鍵控(2ASK)　103
6.1.1　2ASK信號産生及其功率譜　103
6.1.2　2ASK信號的解調　105
6.2　二進製頻移鍵控(2FSK)　106
6.2.1　2FSK信號産生及其功率譜　106
6.2.2　2FSK信號的解調　108
6.3　二進製相移鍵控(2PSK)　109
6.3.1　2PSK信號的産生和功率譜　109
6.3.2　2PSK信號的解調　110
6.3.3　二進製差分相移鍵控(2DPSK)　111
6.4　改進型數字調製　113
6.4.1　多進製相移鍵控(MPSK)　113
6.4.2　正交幅度調製(QAM)　117
6.4.3　部分響應正交幅度調製(QPR)　119
6.4.4　小頻移鍵控(MSK)　119
6.5　數字調製係統的性能　120
6.5.1　二進製數字調製係統　120
6.5.2　多進製數字調製係統　121
6.6　調製解調器(Modem)　121
附錄　公式(6-5)的推導　123
思考題與練習題　125

第7章　差錯控製編碼　127
7.1　差錯控製編碼的基本原理　127
7.1.1　差錯控製方法　127
7.1.2　糾錯編碼的一般概念　128
7.1.3　編碼效率　129
7.2　常用檢錯碼　129
7.2.1　奇偶校驗碼　129
7.2.2　行列校驗碼　130
7.2.3　等比碼　131
7.3　綫性分組碼　131
7.3.1　漢明碼　132
7.3.2　監督矩陣　133
7.3.3　生成矩陣　134
7.3.4　校正子　135
7.4　循環碼　137
7.4.1　生成多項式　137
7.4.2　生成矩陣　139
7.4.3　伴隨式的計算　140
7.5　BCH碼簡介　141
思考題與練習題　143

附錄一　誤差函數　144
附錄二　英文縮寫名詞對照錶　146

參考文獻　147

作者介紹

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文摘

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序言

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穿越電磁之海：解碼信息傳遞的奧秘 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不被海量的數據洪流所包圍。從手機裏傳遞的溫暖問候，到網絡上瞬息萬變的資訊，再到衛星遙感傳迴的地球脈搏，這一切都離不開一個核心的學科——通信原理。本書將帶領您踏上一場深入探尋信息傳遞奧秘的旅程，揭示那些隱藏在電磁波、信號編碼和復雜網絡背後的深刻洞察。 第一篇：信號的本質與變換——通信的基石 通信的起點，是對信號的理解。信號，是信息傳遞的載體，可以是隨時間變化的電壓、電流，也可以是不同頻率的光波或聲波。我們首先從信號的基本概念入手，瞭解其構成要素：幅度、頻率、相位以及它們的組閤所形成的各種波形。傅裏葉分析，作為信號處理的“瑞士軍刀”，將在本書中占據重要地位。我們將深入剖析如何將復雜的時域信號分解為一係列簡單的正弦波分量，理解信號的頻譜特性，這對於信號的傳輸、調製和解調至關重要。 您將學習到，為何將一個聲音信號轉換為數字信號需要采樣和量化，以及采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理）如何為數字通信奠定理論基礎。量化誤差如何影響信號的精度，以及如何通過增加量化比特數來提高還原度。此外，我們將探討各種經典的信號錶示方法，如單位衝激函數、單位階躍函數等，它們是分析和處理信號的強大工具。 捲積，作為信號係統分析的核心運算，將被詳細闡述。理解綫性時不變（LTI）係統的概念，即係統的輸齣隻取決於輸入信號和係統的衝激響應，與輸入信號作用的順序無關。通過捲積運算，我們可以預測係統對任意輸入信號的響應，這對於理解濾波器、延遲器等通信係統中關鍵組件的工作原理至關重要。 第二篇：信息的編碼與壓縮——高效傳輸的智慧 將原始信息轉化為適閤傳輸的信號形式，並在此過程中盡可能地提高效率和可靠性，是通信原理的核心挑戰之一。本篇將聚焦於信息的編碼與壓縮技術。 在信源編碼方麵，我們將深入研究香農（Shannon）的信息論，理解信息熵的概念，即一個信源的不確定性的度量，以及它如何限製瞭信息的壓縮極限。您將學習到各種熵編碼方法，如霍夫曼編碼（Huffman coding）和算術編碼（Arithmetic coding），它們如何根據信源統計特性，用更少的比特來錶示高概率的符號，從而實現高效的無損數據壓縮。 但現實世界的信道並非完美無瑕，噪聲和乾擾會不可避免地汙染信號。為瞭應對這些挑戰，信道編碼應運而生。我們將在這一部分探討錯誤檢測與糾正碼（ECC）的原理。從簡單的奇偶校驗碼（Parity check code），到更強大的漢明碼（Hamming code），再到捲積碼（Convolutional code）和Turbo碼（Turbo code）等先進編碼技術，您將理解它們如何通過增加冗餘信息，使得接收端能夠檢測並糾正傳輸過程中産生的錯誤，從而提高通信的可靠性。LDPC碼（Low-Density Parity-Check code）作為近年來備受矚目的編碼技術，也將進行詳細介紹，揭示其在現代通信係統中的重要作用。 第三篇：載波的運用與調製解調——信息“搬傢”的藝術 低頻信號往往不適閤直接進行遠距離傳輸，因為它們的波長很長，需要巨大的天綫，並且容易受到環境乾擾。此時，載波技術便發揮瞭至關重要的作用。本篇將深入講解載波的原理以及各種調製解調技術。 我們將從最基本的模擬調製技術開始，如調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）。理解它們如何將信息信號的特性（幅度、頻率或相位）疊加到高頻載波上，實現信息的“搬傢”。同時，您將學習到這些調製方式的優缺點，以及它們在不同應用場景下的適用性。 隨著數字通信的興起，數字調製技術變得日益重要。本書將詳細介紹各種數字調製方式，包括幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）以及正交幅度調製（QAM）等。您將理解，這些技術如何通過改變載波的幅度、頻率或相位來錶示數字比特流，例如，PSK如何用不同的相位來區分0和1，而QAM則結閤瞭幅度和相位的變化，能夠在一 個符號中傳輸更多比特，從而提高頻譜利用率。 解調，則是從接收到的帶載波信號中提取原始信息的過程。本書將介紹與各種調製技術相對應的解調器原理，包括包絡檢波、相乾解調、非相乾解調等，並分析它們的性能特點。 第四篇：信道的物理特性與噪聲——信息傳遞的“敵人” 通信信道是信息傳輸的物理媒介，其特性直接影響著通信的質量。本篇將深入探討各種信道的物理特性以及影響信號傳輸的噪聲。 我們將從最常見的傳輸介質入手，如自由空間（無綫通信）、同軸電纜、光縴等。瞭解它們各自的傳播特性，例如衰減、失真、帶寬限製以及多徑效應（Multipath effect）。多徑效應，是指信號經過多條不同路徑到達接收端，由於路徑長度不同，信號會産生時延和相位差，從而導緻接收信號的幅度變化，即“衰落”（Fading）。本書將介紹衰落的類型（如平坦衰落和頻率選擇性衰落）及其影響。 噪聲是通信係統中最普遍也最令人頭痛的問題。我們將詳細分析各種噪聲的來源和特性，如熱噪聲（Thermal noise）、散粒噪聲（Shot noise）以及外部乾擾噪聲。高斯白噪聲（Gaussian white noise）作為一種重要的模型，將貫穿始終，用於分析噪聲對信號的影響。您將學習到信噪比（SNR）這一關鍵指標，它衡量瞭信號的強度相對於噪聲的強度，信噪比越高，通信質量越好。 第五篇：多路復用與多址技術——資源共享的智慧 在有限的通信資源下，如何讓更多用戶同時接入並高效地使用，是通信係統設計的重要課題。本篇將聚焦於多路復用（Multiplexing）與多址（Multiple Access）技術。 頻分復用（FDM）是最早齣現的多路復用技術之一，它將可用帶寬劃分為多個互不重疊的頻段，每個用戶分配一個頻段進行傳輸。時分復用（TDM）則將時間軸劃分為離散的時間隙，每個用戶在指定的時間隙內進行傳輸。波分復用（WDM）在光通信中應用廣泛，它利用不同波長的光信號承載不同的信息。 在多址技術方麵，我們將介紹多種允許用戶共享同一通信信道的方案。頻分多址（FDMA）讓不同用戶在不同的頻率上通信；時分多址（TDMA）讓用戶在不同的時間段內輪流使用信道；碼分多址（CDMA）則允許用戶使用相同的時域和頻域資源，但通過不同的編碼序列來區分用戶。正交頻分復用（OFDM）作為一種先進的多載波調製技術，在4G、5G等現代無綫通信係統中扮演著核心角色，它將高速數據流劃分為多個低速數據流，在多個正交的子載波上同時傳輸，有效對抗多徑衰落，提高頻譜利用率。 第六篇：通信係統的構成與演進——從基礎到前沿 最後，我們將把前麵所學的原理融會貫通，勾勒齣通信係統的整體框架。從基帶傳輸到帶通傳輸，從傳輸層到應用層，理解不同層次的功能和相互關係。 您將瞭解到，一個完整的通信係統通常包含發送端、傳輸信道和接收端。發送端負責將信息源編碼、調製，然後通過傳輸信道發送齣去。接收端則需要進行解調、信道解碼，最後將信息還原給用戶。 本書還將簡要迴顧通信技術的發展曆程，從早期的電報、電話，到無綫電通信，再到今天的移動通信、衛星通信、光縴通信，以及未來的下一代通信技術。理解每一次技術飛躍背後所蘊含的通信原理的創新和突破。 結語： 通信原理是一門既具理論深度又富實踐價值的學科。它不僅是信息科學和工程領域的核心組成部分，更是支撐現代社會運行的基石。通過對本書內容的學習，您將不僅能夠理解信息是如何跨越時空的界限，更能夠洞察通信技術發展的脈絡，為更廣闊的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎。希望本書能為您打開一扇通往數字世界無限可能的窗戶，激發您對信息傳遞奧秘的持續探索。

評分☆☆☆☆☆

從工程應用的角度來看，這本書的實用性確實值得稱贊。它不僅僅停留在理論的象牙塔裏，而是非常注重將理論知識轉化為可操作的工程思維。書中在講解完某個理論模型後，經常會附帶一小段關於“實際係統中的挑戰”的討論，比如在實際的數字信號處理（DSP）實現中，如何權衡量化誤差和運算復雜度。更重要的是，它在一些關鍵模塊的設計上，會給齣一些被業界廣泛接受的優化思路和經驗準則，這對於即將步入職場的工程師來說，價值難以估量。比如，在討論信道均衡器設計時，它不僅講解瞭迫擊炮均衡（ZF）和最小均方誤差（MMSE）的原理，還對比瞭它們在收斂速度和對殘餘ISI的抑製能力上的差異，這種基於性能指標的對比，是課堂教學中難以詳盡展開的寶貴經驗。這本書無疑是理論指導實踐的典範之作。

評分☆☆☆☆☆

這部書的排版和印刷質量真是讓人眼前一亮，紙張的手感很紮實，裝幀也十分考究，一看就知道是下瞭不少功夫的精品。閱讀體驗上，作者在引入新的概念時，往往會先給齣一個非常直觀的例子或者類比，這對於初學者來說簡直是福音。比如，在講解信道編碼時，它沒有一上來就拋齣復雜的數學公式，而是先用一個生活中的“信息傳遞”場景來描繪差錯的産生，然後自然而然地過渡到理論模型，邏輯鏈條非常清晰。書中插圖的設計也極為用心，那些關鍵的流程圖和波形圖，色彩搭配得當，信息密度適中，不再是那種讓人望而生畏的黑白綫條堆砌。特彆是對於傅裏葉變換這類抽象工具的介紹，作者巧妙地結閤瞭時域和頻域的物理意義，讓原本飄忽不定的概念一下子有瞭著落。讀起來感覺就像是有一位經驗豐富的工程師坐在你身邊，不急不躁地為你拆解每一個技術難點，而不是冷冰冰的教科書灌輸。這種對閱讀體驗的重視，確實提升瞭學習的興趣和效率，讓人願意沉下心去啃下那些原本可能覺得枯燥的部分。

評分☆☆☆☆☆

我個人覺得，這本書最大的價值在於它那近乎苛刻的嚴謹性，尤其是在數學推導和定理證明方麵。不同於一些為瞭追求“易讀性”而犧牲瞭理論完備性的教材，這部作品在關鍵步驟的處理上是滴水不漏的。每一個公式的引用、每一個假設的提齣，都有明確的上下文支撐。比如，在推導香農定理時，作者對信息熵的定義和不等式鏈的每一步都進行瞭詳細的論證，確保讀者不會因為跳步而感到睏惑。對於一些涉及概率論和隨機過程的復雜運算，書中清晰地標注瞭所使用的概率分布及其性質，使得跨學科知識的銜接變得順暢。即便是對於那些已經接觸過相關內容的讀者，迴頭翻閱這些推導細節，也能從中發現之前忽略的細微之處。這種嚴謹性，讓這本書不僅是一本學習工具，更是一本可以反復查閱的參考手冊，其結論的可靠性毋庸置疑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度，在同類教材中絕對是齣類拔萃的。它不僅僅滿足於講解“是什麼”和“怎麼做”，更深入地挖掘瞭“為什麼會這樣”背後的物理本質和設計哲學。我特彆欣賞它在係統設計思想上的闡述，比如在講解調製解調時，作者將ASK, FSK, PSK, QAM等各種方案放在一個統一的能量效率和帶寬效率的坐標係下進行對比分析，使得讀者能立刻理解每種方案的取捨和應用場景。對於一些前沿技術，比如MIMO的基本原理和正交頻分復用（OFDM）的核心思想，它也做到瞭恰到好處的介紹，既不過分簡化以至於失真，也未陷入過於繁瑣的推導，保持瞭對工程實踐的指導意義。尤其是它對噪聲和乾擾的建模部分，非常貼閤現代通信係統的實際運行環境，考慮到瞭實際濾波器特性、非理想振蕩器等因素對性能的影響，這對於準備從事係統仿真或硬件實現的讀者來說，提供瞭極其寶貴的參考框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者顯然對現代通信技術的演進脈絡有著深刻的洞察力，體現在其章節的編排邏輯上，簡直是教科書級彆的示範。它並沒有將數字通信和模擬通信割裂開來，而是巧妙地通過“信號錶示”這個橋梁將兩者聯係起來，先從連續時間信號處理的基礎講起，逐步過渡到離散時間信號，再自然地引嚮數字調製。這種螺鏇上升式的結構，確保瞭讀者是在一個穩固的知識地基上不斷嚮上構建更復雜的認知大廈。例如，在介紹信道容量時，它將各種限製條件（如帶寬限製、噪聲限製）層層剝開，最終匯聚到核心的香農極限，這種層層遞進的方式，讓讀者對“信息論的局限性”有瞭感性認識，而非僅僅停留在公式層麵。這種結構上的匠心獨運，極大地降低瞭自學過程中的挫敗感，因為它總能讓你感覺到，你正在沿著一條已經被驗證過無數次的最佳路徑前進。