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张力 著

图书标签:

• 通信原理
• 信号处理
• 信息论
• 通信系统
• 无线通信
• 现代通信
• 通信工程
• 电磁场与电磁波
• 数学建模
• 工程技术

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298561

版次：1

商品编码：12030416

品牌：Broadview

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：292

编辑推荐

　　作者以自己平时的研究经历为基础，对自己曾经遇到的问题深入思考后加以整理，并以深入浅出的语言，在本书中描述了相关通信技术背后的数学原理。同时，该书并不仅仅局限于通信理论，而是很好地将通信理论与MATLAB仿真结合起来，能方便读者加深理解。

内容简介

　　与很多技术类书籍不同的是，《通信之美》不是简单地罗列知识点和代码，而是以专题的形式，由浅入深地讲解通信和信号处理相关的专业知识。《通信之美》在深入浅出的基础上，也力求保持数学的严谨性，带领读者一路探究通信原理中那些不为人知的奥秘，从而让读者体验到理论联系实际的畅快。
　　《通信之美》分为两部分：理论篇和实战篇。其中理论篇讲述了通信和信号处理相关的特定知识点，并附上一些高质量代码。实战篇则以MATLAB为平台，介绍了如何在通信系统仿真的过程中充分利用MATLAB进行高效编程、并行计算，以及进行MATLAB与C、C++的混合编程。
　　《通信之美》的大部分内容都是密切围绕系统设计中要解决的技术问题而展开的。无论是用于自我提升技术水平和拓展视野，还是用于具体指导系统设计，《通信之美》都是非常值得研读的精品。《通信之美》可作为通信和信号处理相关专业的本科生及研究生的教辅书，也可作为从业技术人员的参考资料。

作者简介

　　张力，现就职于浙江大华技术股份有限公司，任通信算法工程师，分别于2010年和2013年取得电子科技大学学士和硕士学位。曾作为核心成员参与了多个OFDM定制通信系统的设计及整个系统的MATLAB建模，对OFDM技术和信道编码有着非常深刻的理解。

精彩书评

　　作者张力，以自己平时的研究经历为基础，对自己曾经遇到的问题深入思考后加以整理，并以深入浅出的语言，在本书中描述了相关通信技术背后的数学原理。同时，该书并不仅仅局限于通信理论，而是很好地将通信理论与MATLAB仿真结合起来，能方便读者加深理解。
　　——《通信新读》作者陈小锋

　　《通信之美》将MATLAB与通信技术完美地结合起来，在通信中学习仿真，在仿真中强化通信理论。与一般MATLAB书籍不同的是，该书详细介绍了如何在通信物理层仿真中运用MATLAB高效编程、并行计算，以及与C、C++混合编程以提高仿真效率，不愧为广大学生学习通信理论与仿真实践的有效工具书，也是老师们进行相关课程教学的黄金参考资料。
　　——ARM亚太大学计划经理、前MathWorks教育业务发展总监陈炜

目录

理论篇
第1 章 线性时不变——通信系统的基石 2
1.1 LTI 系统 3
1.2 非LTI 系统存在的意义 7
1.2.1 时变系统的MATLAB 仿真 9
1.2.2 非线性系统的MATLAB 仿真 12
1.3 总结 13
1.4 参考程序 14
第2 章 五花八门的通信标准 15
2.1 有线通信 16
2.1.1 xDSL 16
2.1.2 IEEE 802.3（Ethernet） 17
2.1.3 HomePlug .18
2.2 无线通信 20
2.2.1 蜂窝通信 20
2.2.2 IEEE 802.11（Wi-Fi） .27
第3 章 为什么通信标准中不采用单边带调制 30
3.1 SSB 调制的原理 .31
3.2 采用SSB 调制的前提条件 .32
3.3 发散思维（一）——ASK+SSB 模式可行吗 37
3.4 发散思维（二）——三维QAM 可行吗 39
第4 章 被误解的最大似然——算法与准则的区别和联系 41
4.1 穷举法 42
4.2 优化算法（一） .44
4.3 优化算法（二） .59
4.4 对三种算法复杂度的比较 66
4.5 原来ML 可以不复杂 71
4.6 发散思维（一）——硬件设计 71
4.7 发散思维（二）——软解调 73
4.8 参考程序 74
第5 章 定点仿真——定点方案未必为真 75
5.1 问题所在 76
5.2 解决方案 77
5.3 博弈：绝不溢出vs 很小可能溢出 78
5.3.1 做不到 .78
5.3.2 没必要 .78
5.3.3 折中——产业界永恒不变的主题 79
5.4 建模误差——让定点方案误入歧途 79
5.5 答在之后：你选择好了么 82
5.6 参考程序 82
第6 章 信噪比中的玄机——Eb/N0、Es/N0 和S/N 三者的关系 83
6.1 Eb/N0 与Es/N0 的单位 84
6.2 Eb/N0 与Es/N0 的关系 84
6.3 Es/N0 与S/N 的关系 85
6.3.1 复基带信号通过AWGN 86
6.3.2 过采样的信号通过AWGN 91
6.3.3 实带通信号通过AWGN 94
6.3.4 AWGN 模块对实基带信号的处理 97
6.4 加入所有因素的仿真 100
6.5 参考程序 105
第7 章 OFDM技术如何抵抗多径衰落 106
7.1 理想定时同步情况下的推导 .109
7.2 定时同步不准造成的影响 115
7.2.1 向前偏差1 个采样点 .115
7.2.2 向前偏差n0 个采样点 116
7.3 参考程序 117
第8 章 当概率遇上复数时 119
8.1 对AWGN 进行DFT 之后的统计分析 119
8.2 从随机信号到随机变量 127
8.3 发散思维——量子概率 127
8.4 参考程序 128
第9 章 深入浅出线性分组码 129
9.1 线性分组码的概念 131
9.2 生成矩阵的基本特性 132
9.3 校验矩阵的基本特性 133
9.4 参考程序 139
第10 章 熟悉又陌生的信道容量与香农限 140
10.1 信道容量 141
10.1.1 AWGN 波形信道 .141
10.1.2 BSC 信道 142
10.1.3 BI-AWGN 信道 145
10.2 香农限 146
10.2.1 码率和误比特率都趋于0 时的香农限 147
10.2.2 非零码率、误比特率为0 时的香农限 152
10.2.3 非零码率、非零误比特率下的香农限 156
10.2.4 码长对香农限的影响 158
10.2.5 码的类别对香农限的影响 .161
10.3 参考程序 162
实战篇
第11 章 MATLAB 高效编程 164
11.1 何为好程序 164
11.2 利用profile 评估运行时间 166
11.3 预分配内存 167
11.4 列优先准则 169
11.5 向量化编程vs 循环加速 .174
11.6 使用稀疏矩阵 .186
11.7 选择恰当的数据类型 186
11.8 选择恰当的函数类型 189
11.9 可提高开发效率的函数 190
11.9.1 arrayfun 和cellfun 函数 .190
11.9.2 bsxfun 函数 193
11.10 参考程序 194
第12 章 MATLAB 并行编程——parfor 并行结构 195
12.1 为什么要仿真 .195
12.2 并行问题的由来——从抛硬币说起 196
12.3 能够并行运行的条件 197
12.4 MATLAB 并行池的打开与关闭 198
12.5 MATLAB 并行工作的原理 .198
12.6 在MATLAB 中编写并行程序 .200
12.7 parfor 循环中的变量类型 201
12.7.1 循环变量 202
12.7.2 分段变量 203
12.7.3 广播变量 208
12.7.4 临时变量 208
12.8 简约操作与简约变量 209
12.8.1 MATLAB built-in 简约操作规范 .212
12.8.2 用户自定义的简约操作规范 213
12.9 并行编程之优化 .221
12.10 并行编程之调试 223
12.11 其他MATLAB 并行编程 226
12.12 参考程序 226
第13 章 MATLAB 与C、C++混合编程——MEX 文件 228
13.1 MATLAB 编译器的安装及设置 229
13.2 MATLAB 中调用MEX 文件的实例 230
13.3 MEX 文件结构说明 234
13.4 编译MEX 文件的常用选项 235
13.5 MATLAB 与C、C++的接口数据类型 236
13.6 创建MATLAB 矩阵mxArray 的mx 函数 239
13.7 对MATLAB 矩阵mxArray 的读写操作 241
13.8 对mxArray 矩阵维数的操作 243
13.9 对mxArray 矩阵索引号的操作 245
13.10 运行结果分析 246
13.11 C、C++语言，快者恒快吗 247
13.12 MEX 文件的调试 249
13.13 参考程序 251
附录A 星座映射归一化系数的计算 252
附录B 带通随机信号的功率谱密度 256
附录C OFDM峰值的分布特性 258
C.1 取得最大值的概率 258
C.2 OFDM 符号PAPR 特性 262
附录D 802.11ac 中LDPC 码的校验矩阵 265
附录E 不同类型信道的信道容量 270
E.1 AWGN 波形信道 272
E.2 BSC 信道 .275
E.3 BI-AWGN 信道 .275
参考文献 .278

前言/序言

　　从上大学开始，笔者所学的专业便是通信工程。之后又经历了3 年读研和3 年工作，到今天正好10 年。可以说，在这10 年之中，笔者从未离开过通信领域一天。由于通信技术涉及非常广泛和复杂的数学理论，所以在学习和工作的过程中，笔者遇到了很多问题，翻遍书本也找不到答案，无奈之下只有钻牛角尖。还好，很多问题的答案都通过自己的不懈努力找到了。本书便记录了这些问题及相应的思考过程，希望通过本书将这些分享给大家。
　　在思考的过程中，笔者查阅了大量书籍和文献，深刻领悟到了前辈们严谨治学的态度，也感觉到了数学的重要性。所以本书在深入浅出的基础上，也力求保持数学的严谨性。本书可作为本科生及研究生的参考书籍，也可作为从事通信产品开发工作的工程师的技术参考手册。
　　感谢电子工业出版社的编辑张国霞，没有您的慧眼，本书的出版便无从谈起。感谢好友姜帆为本书审稿，也感谢陈琳为本书的漫画配图。感谢笔者的硕士生导师林水生教授，正是因为您的严格要求，笔者在读研期间形成的良好习惯让自己终生受益。最后感谢笔者的父母，正是因为你们的无私奉献和默默支持，才有了今天的张力。
　　由于时间紧迫、知识有限，在编写的过程中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。
　　仿真用到的软硬件参数
　　◎ CPU：Intel Core i5 2520M，双核四线程，主频2.5GHz，可超频到3.2GHz。
　　◎ RAM：DDR3 1600MHz 16GB。
　　◎ 操作系统：Windows 7（64-bit）。
　　◎ MATLAB 版本：R2016a（文中凡是涉及MATLAB 安装路径的，都用MATLABRoot表示）。

《通信之美：拨开迷雾，拥抱连接的艺术》 在这个信息爆炸的时代，通信无处不在，悄然渗透进我们生活的每一个角落。从早晨唤醒你的闹钟，到夜晚社交媒体上的畅谈；从远方亲友的问候，到全球经济的脉搏跳动；从智能家居的便捷操控，到自动驾驶的未来憧憬……这一切，都离不开通信的身影。然而，我们似乎早已习以为常，对支撑这一切的底层逻辑鲜少探究。我们享受着即时、无缝的连接，却很少去思考，这背后究竟蕴含着怎样的智慧与奥秘？《通信之美》正是这样一本旨在带领读者拨开通信的重重迷雾，深入探寻其内在的优雅与精妙的书籍。它并非枯燥的技术手册，而是以一种艺术化的视角，展现通信如何化繁为简，将物理世界的隔阂一一击破，最终汇聚成一股连接世界的澎湃力量。 本书将带领你踏上一场奇妙的探索之旅，从通信的起源追溯到它的发展脉络，再深入剖析构成现代通信网络的关键技术和基本原理。我们不会止步于技术术语的堆砌，而是力求用通俗易懂的语言、生动形象的比喻，将复杂的概念转化为引人入胜的故事。你将了解到，那些看似遥不可及的信号是如何跨越万水千山，在数字世界中翩翩起舞；那些隐藏在手机、基站、卫星背后的“魔法”，究竟是怎样被科学的双手创造出来。 第一部分：文明的呼唤——通信的起源与演进 我们将从人类最古老的通信方式讲起，那一声声呐喊，那些飞鸽传书，那些烽火狼烟，它们都承载着人类最原始的连接渴望。我们会看到，是什么样的需求，促使着我们不断突破地理的限制，去寻找更远、更快、更可靠的沟通方式。从古老的邮驿系统，到电报的诞生，再到电话的发明，每一次技术的革新，都标志着人类文明的一次飞跃。电报如何克服了长距离传输的障碍？电话如何实现了“声临其境”的通话体验？这些看似简单的技术突破，背后却是无数科学家、工程师不懈的努力和智慧的结晶。 随后，我们将聚焦于无线电的出现，这是一个划时代的飞跃，它彻底摆脱了物理线路的束缚，为信息传播带来了前所未有的自由。收音机、电视机的普及，如何改变了人们获取信息的方式，塑造了现代社会的大众文化？我们还将回顾早期通信网络的发展，从模拟时代到数字时代的转变，每一次演进都伴随着性能的飞跃和成本的降低，使得通信不再是少数人的特权，而是普罗大众的日常。 第二部分：信息的编码与解码——数字世界的语言 现代通信的核心，在于将信息转化为可传输的数字信号，并在此过程中保证其准确性和效率。《通信之美》将深入浅出地讲解信息论的基本概念。你将理解，为什么信息可以被量化，以及“比特”这个微小的单位，如何成为数字世界的基石。我们会探讨信息编码的艺术，从简单的二进制表示，到更复杂的信源编码技术，了解它们如何巧妙地压缩冗余信息，实现高效传输。 更重要的是，我们将揭示通信过程中不可避免的“噪音”和“失真”，以及通信系统如何依靠强大的纠错编码技术来对抗它们。这就像给信息穿上了一层坚固的“铠甲”，即使在充满干扰的环境中，也能确保信息的完整和准确。从哈明码到卷积码，再到我们今天广泛使用的Turbo码和LDPC码，这些编码技术是通信系统稳定运行的灵魂所在，它们让数据在传输过程中能够“自纠自查”，大大提高了通信的可靠性。 第三部分：无处不在的信号——电磁波的奇妙旅程 通信离不开信号的传输，而电磁波则是信息在空中飞行的主要载体。《通信之美》将带你领略电磁波的奇妙世界。我们将了解不同频段的电磁波各自扮演的角色，从低频的无线电广播，到高频的微波通信，再到极高频的可见光通信，它们如何被巧妙地应用于不同的通信场景。 本书还将详细阐述信号的调制与解调过程。你将明白，为什么我们需要调制？载波信号是如何被“携带”信息，就像一辆卡车承载货物一样？调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等经典调制方式，以及QPSK、QAM等现代数字调制技术，它们各自的优势与劣势是什么？我们将用生动的例子，解释这些技术如何在有限的频谱资源下，最大化地传输信息。同时，解调的过程又是如何“提取”出原始信息，还原出我们看到的文字、听到的声音、看到的图像。 第四部分：网络的力量——连接万物的架构 信息的有效传递，需要一个庞大而复杂的网络来支撑。《通信之美》将带你深入了解通信网络的构建与运作。我们将从最基础的网络拓扑结构讲起，了解星型、总线型、环形等不同连接方式的优劣。然后，我们将聚焦于现代通信网络的关键组成部分： 基站与蜂窝网络： 手机如何与基站建立连接？蜂窝网络是如何实现大范围覆盖和资源共享的？分层管理、频率复用等核心概念将得到清晰的阐释。 光纤通信： 光纤以其巨大的带宽和极低的损耗，成为现代通信的“神经网络”。我们将探讨光信号的传输原理，以及光纤通信系统是如何构建起跨越大陆、连接全球的骨干网络的。 卫星通信： 卫星通信如何实现全球覆盖，尤其是在偏远地区和应急通信中的重要作用。我们将了解同步卫星、低轨卫星等不同类型的卫星，以及它们在通信中的应用。 互联网的核心： IP协议、TCP/IP模型、路由器、交换机……这些耳熟能详的词汇背后，是怎样一套精妙的机制，使得来自世界各地的海量数据能够高效、有序地流动？我们将剖析互联网的架构，理解它如何将无数独立的网络连接成一个巨大的整体。 第五部分：通信的未来——无限可能与挑战 通信技术的进步从未停歇，它正以前所未有的速度驱动着社会的变革。《通信之美》将展望通信技术的未来发展趋势，并探讨它将为我们带来的无限可能。 5G及未来通信： 更高的速率、更低的延迟、更大的连接数，5G正在为物联网、自动驾驶、增强现实等新兴应用奠定基础。我们将探讨5G的关键技术，如Massive MIMO、毫米波通信等。 物联网（IoT）： 想象一个万物互联的未来，无数设备能够相互感知、通信和协作，这将如何改变我们的生活、工作和生产？ 人工智能与通信的融合： AI如何在通信系统中发挥作用？例如，智能化的网络管理、更精准的信号预测、更高效的资源分配等。 量子通信的曙光： 量子通信以其绝对的安全性和独特的通信方式，正在颠覆我们对信息传输的认知。我们将初步介绍量子通信的基本原理和发展前景。 同时，本书也将触及通信发展过程中所面临的挑战，如频谱资源的日益紧张、网络安全与隐私保护的严峻考验、以及数字鸿沟的弥合等。我们相信，通过对这些挑战的深入思考，能够更好地引导通信技术朝着更健康、更普惠的方向发展。 《通信之美》 并非旨在培养通信领域的专家，而是希望每一个读者，无论你是否拥有技术背景，都能在这个信息时代，拥有对通信更深刻的理解和欣赏。它将帮助你看到，那些无形的信息流背后，是人类智慧的结晶，是连接世界的桥梁，是推动文明进步的强大引擎。阅读此书，你将不再仅仅是通信的接受者，更能成为一个洞察其内在逻辑、感知其艺术之美的智者。它将让你在每一次拨号、每一次发送、每一次浏览中，都感受到那份跨越时空的连接的喜悦与震撼。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，任何领域，只要钻研到一定深度，都能发掘出令人惊叹的“美”。通信技术，作为现代社会运行的基石，其背后一定蕴含着深刻的智慧和巧妙的设计。当我看到《通信之美》这本书时，我便产生了浓厚的兴趣。我不清楚这本书具体会讲些什么内容，但“美”这个字眼，已经勾起了我极大的好奇心。我希望这本书能让我看到，那些看似复杂的通信原理，是如何通过精妙的设计，实现高效、可靠的信息传递。或许，它会讲述一些通信发展过程中的有趣故事，或者揭示一些隐藏在日常通信现象背后的科学原理。我期待着，这本书能够以一种非传统的方式，来展现通信的魅力，让我从一个全新的视角，去理解和欣赏这项改变了世界的伟大技术。我渴望在这本书中，找到我对“通信之美”的独特答案。

评分☆☆☆☆☆

最近刚接触到一些关于通信基础知识的书籍，但总觉得它们过于枯燥乏味，像是枯燥的教科书，让人难以提起兴趣。然而，当我偶然看到《通信之美》这本书时，就被它独特的名字所吸引。在我看来，通信技术本身就充满了智慧的闪光点，工程师们在不断突破物理极限，实现更高效、更可靠的连接，这本身就是一种了不起的成就。我设想，这本书可能会以一种更加生动、更加贴近生活的方式，来阐述通信的原理和发展。或许会从一些我们日常生活中遇到的通信现象入手，比如手机信号的强弱变化、Wi-Fi的连接过程，甚至是蓝牙耳机的工作原理，然后层层深入，揭示其背后的科学奥秘。我好奇作者是如何将复杂的通信概念，用一种易于理解且富有吸引力的方式呈现出来的。我期待这本书能够打破我对通信技术的刻板印象，让我感受到通信领域所蕴含的创造力和想象力，甚至能激发我对通信技术更深入的学习兴趣。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开《通信之美》，便被其封面设计深深吸引。那是一种简洁而富有力量的美感，仿佛预示着书中所蕴含的智慧。虽然我还没有来得及深入阅读，但单从封面传达出的信息，我就能感受到作者对于通信领域的热情与追求。我曾听说通信技术在现代社会扮演着至关重要的角色，它连接着世界的每一个角落，让信息得以瞬间传递。而“美”这个词，则赋予了这项技术一种艺术的升华，让人不禁好奇，在这本书里，通信将如何被赋予诗意，如何在冰冷的数字世界中展现出令人惊叹的韵律与和谐。我期待着，在接下来的阅读中，能随着作者的笔触，一同探索那些隐藏在信号、波形、编码背后的细腻之处，去发现那些不曾注意到的、却又无比精妙的通信设计。或许，它会让我重新审视我们习以为常的通信方式，发现其中蕴含的逻辑之美、效率之美，甚至是哲学之美。我对此充满了期待，渴望在这本书中，找到对“通信之美”的独特诠释。

评分☆☆☆☆☆

在信息爆炸的时代，我们无时无刻不在享受着通信技术带来的便利。然而，对于大多数人来说，这些技术似乎是神秘而遥远的。当我在书店看到《通信之美》这本书时，我立刻被它的书名所打动。我一直认为，任何一门学科，如果能够深入到极致，都能够展现出独特的美感，通信也不例外。我猜想，这本书并非仅仅是技术层面的讲解，它更有可能是在探索通信背后所蕴含的设计哲学、艺术理念，甚至是人性化的考量。我期待着，作者能够用一种全新的视角，带领读者去领略通信的魅力。也许是通过讲述通信技术发展史上的那些闪耀的人物故事，也许是通过剖析经典通信系统的优雅设计，又或者是通过展望未来通信的无限可能。我希望这本书能够让我从宏观的角度，理解通信技术是如何塑造我们的生活，如何改变我们的世界的，同时也能从中体会到科学研究的严谨与浪漫。

评分☆☆☆☆☆

我对技术性的书籍通常抱有一种敬畏的态度，因为它们往往充斥着复杂的公式和晦涩的术语，让人望而却步。然而，《通信之美》这个书名，却让我产生了一种莫名的亲切感。在我看来，“美”这个词，本身就蕴含着一种和谐、一种秩序、一种精妙。我很难想象，冰冷的电子信号和复杂的算法，如何能与“美”联系在一起。这让我十分好奇，作者究竟是如何理解和诠释“通信之美”的？我猜想，这本书或许会从一个非常独特的角度出发，去解读通信的奥秘。它可能不会像传统的教科书那样，上来就讲数学模型和电路原理，而是会先从更具人文关怀的角度，去探讨通信在人类社会中的意义和价值。我期待着，通过阅读这本书，能够颠覆我对通信技术的固有认知，发现其中隐藏的秩序之美、效率之美，甚至是艺术之美。

评分☆☆☆☆☆

物流快，书好

评分☆☆☆☆☆

不要寄希望像《数学之美》，水平上差距很大，更像是个师兄给你谈点经验8!

评分☆☆☆☆☆

内容偏少，基本上是作者的学习笔记吧。

评分☆☆☆☆☆

很好的正版书，靠谱！！！

评分☆☆☆☆☆

这样一来。我是一直是因为自己太笨还是不想要

评分☆☆☆☆☆

很好的正版书，靠谱！！！

评分☆☆☆☆☆

作者多年工作经验的一个报告。比较特别的地方是融入了很多自己实践的体会。值得看看。

评分☆☆☆☆☆

东西不错，送货及时。。。

评分☆☆☆☆☆

还行吧，不错了，就是小贵啊，薄了