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杜青 著

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• 通信原理
• 现代通信
• 习题解析
• 通信工程
• 信号与系统
• 电磁场与电磁波
• 信息论
• 数字通信
• 模拟通信
• 高等教育

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560644974

版次：1

商品编码：12230842

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　本书是与乔延华和杜青编著的《现代通信原理》（西安电子科技大学出版社出版）一书相配套的辅导用书，涵盖了《现代通信原理》中的全部习题。全书共分10章，前9章内容与《现代通信原理》一书相对应，第10章为模拟试题。每章由重点知识、课后习题详解和基本训练题三部分组成。本书附录A提供了各章基本训练题的答案，附录B提供了几套硕士研究生入学考试试题，以帮助读者熟悉多种题型，了解考研命题动态。

　　本书可以作为相关专业学生的课程学习辅导书，也可作为有关教师的教学参考书。

目录

第1章 绪论
1.1 重点知识
1.1.1 基本概念
1.1.2 信息及其度量
1.1.3 衡量通信系统的性能指标
1.2 课后习题详解
1.3 基本训练题

第2章 信号分析基础和信道
2.1 重点知识
2.1.1 信号分析基础
2.1.2 信道
2.1.3 恒参信道
2.1.4 变参信道
2.1.5 信道中的噪声
2.1.6 信道容量
2.2 课后习题详解
2.3 基本训练题

第3章 模拟调制传输系统
3.1 重点知识
3.1.1 基本概念
3.1.2 幅度调制系统及其抗噪声性能
3.1.3 角度调制系统及其抗噪声性能
3.1.4 频分复用(FDM)
3.2 课后习题详解
3.3 基本训练题

第4章 信源编码
4.1 重点知识
4.1.1 基本概念
4.1.2 抽样
4.1.3 脉冲幅度调制
4.1.4 抽样信号的量化
4.1.5 脉冲编码调制
4.1.6 增量调制
4.1.7 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)
4.1.8 时分复用和多路数字电话系统
4.2 课后习题详解
4.3 基本训练题

第5章 数字基带传输系统
5.1 重点知识
5.1.1 数字基带传输系统的常用码型
5.1.2 数字基带信号的功率谱密度
5.1.3 基带传输与码间串扰
5.1.4 部分响应系统
5.1.5 基带传输系统的抗噪声性能分析
5.1.6 眼图
5.1.7 均衡
5.2 课后习题详解
5.3 基本训练题

第6章 数字调制传输系统
6.1 重点知识
6.1.1 二进制数字调制
6.1.2 数字信号的最佳接收
6.1 3多进制数字调制
6.2 课后习题详解
6.3 基本训练题

第7章 同步原理
7.1 重点知识
7.1.1 载波同步
7.1.2 位同步
7.1.3 帧同步
7.1.4 网同步
7.2 课后习题详解
7.3 基本训练题

第8章 信道编码
8.1 重点知识
8.1.1 信道编码的基础
8.1.2 几种常用的检错码
8.1.3 线性分组码
8.1.4 循环码
8.1.5 卷积码
8.2 课后习题详解
8.3 基本训练题

第9章 现代调制技术
9.1 重点知识
9.1.1 OQPSK
9.1.2 ?/4-QPSK
9.1.3 MSK
9.1.4 QAM
9.2 课后习题详解
9.3 基本训练题

第10章 模拟试题及其详解
10.1 模拟试题
10.2 模拟试题详解
附录A 各章基本训练题答案
附录B 硕士研究生入学考试试题选编
附录C 常用数学公式
参考文献

《数字信号处理：从理论到实践》 引言 在信息爆炸的时代，数字信号已经渗透到我们生活的方方面面，从高清视频的流畅播放，到人工智能的深度学习，再到无线通信的无缝连接，这一切都离不开数字信号处理的核心技术。本书旨在系统地阐述数字信号处理的理论基础，并结合丰富的工程实践案例，帮助读者构建扎实的理论功底和解决实际问题的能力。我们将带领您深入理解数字信号的本质，掌握各种信号处理工具和算法，并学会如何在真实世界的问题中应用它们。 第一部分：数字信号处理基础 第一章：数字信号与系统概述 1.1 什么是数字信号？ 模拟信号与数字信号的区别与联系。 采样、量化、编码：将连续世界转化为数字语言。 数字信号的表示形式：序列、向量、矩阵。 数字信号的特性：周期性、收敛性、能量与功率。 实际应用场景举例：音频、图像、视频、生物医学信号。 1.2 线性时不变（LTI）系统 LTI系统的定义与基本性质：叠加性、齐次性、时移不变性。 卷积：LTI系统的核心运算，理解系统响应的本质。 冲激响应：LTI系统的“指纹”，完全表征系统行为。 离散卷积的计算方法：直接计算法、图解法、折叠法。 LTI系统的分类：因果系统、稳定系统、递归系统（IIR）与非递归系统（FIR）。 1.3 傅里叶变换与频率域分析 周期信号的傅里叶级数：将信号分解为不同频率的正弦分量。 非周期信号的傅里叶变换：连续时间傅里叶变换（CTFT）与离散时间傅里叶变换（DTFT）。 频率域的意义：信号的频谱，揭示信号的频率成分和能量分布。 采样定理：奈奎斯特-香农采样定理，数字化的理论基石。 数字信号处理中的傅里叶变换：离散傅里叶变换（DFT）及其性质。 快速傅里叶变换（FFT）算法：DFT的高效实现，是数字信号处理的“加速器”。 频谱泄漏与窗函数：解决DFT近似带来的问题。 第二章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 2.1 DFT的定义与性质 DFT的数学定义与计算公式。 DFT的性质：线性性、周期性、对称性、时移性、频率偏移性、卷积性质。 DFT的几何解释：向量与旋转因子。 2.2 FFT算法 FFT的诞生背景与重要性。 基-2蝶形运算：FFT算法的基本单元。 按时间抽取（DIT）FFT算法。 按频率抽取（DIF）FFT算法。 FFT的计算复杂度分析：O(N log N) 的革命性提升。 混合基FFT算法：处理非2的幂次长度序列。 FFT的应用：频谱分析、卷积计算、相关计算。 2.3 实际应用中的FFT 音频信号的频谱分析：识别音色、去除噪声。 图像处理中的FFT：图像压缩、滤波、模式识别。 通信系统中的FFT：OFDM（正交频分复用）技术的核心。 工程实例：使用MATLAB/Python进行FFT计算与可视化。 第三章：Z变换与系统分析 3.1 Z变换的定义与性质 Z变换：DTFT的推广，用于分析离散时间系统。 收敛域（ROC）：Z变换存在的前提，描述了系统的稳定性和因果性。 Z变换的性质：线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质。 常用序列的Z变换对。 3.2 LTI系统的Z域分析 系统函数 H(z)：通过Z变换描述LTI系统的输入-输出关系。 系统函数与冲激响应的关系。 零点与极点：分析系统稳定性和频率响应的关键。 系统函数 H(z) 的分类：因果系统、稳定系统。 频率响应：H(e^jω)，描述系统对不同频率信号的增益和相移。 3.3 差分方程与系统实现 差分方程：描述LTI系统的数学模型。 LTI系统的框图表示。 系统函数的实现结构：直接型、级联型、并联型。 递归（IIR）与非递归（FIR）系统的特性对比。 工程实例：利用Z变换分析和设计简单滤波器。 第二部分：数字滤波器设计 第四章：数字滤波器概述 4.1 滤波器的作用与分类 滤波器的基本功能：选择或抑制特定频率范围的信号。 滤波器类型：低通、高通、带通、带阻滤波器。 理想滤波器与实际滤波器。 模拟滤波器与数字滤波器的区别与联系。 4.2 滤波器性能指标 通带、阻带、过渡带。 幅度响应：纹波、衰减。 相位响应：线性相位、非线性相位。 稳定性和因果性。 计算复杂度与延迟。 4.3 滤波器的基本结构 FIR滤波器结构：移位寄存器、乘加器。 IIR滤波器结构：反馈回路。 经典结构：直接型I、直接型II、级联型、并联型。 第五章：无限冲激响应（IIR）滤波器设计 5.1 IIR滤波器的设计原理 模拟滤波器原型：巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器。 从模拟滤波器到数字滤波器：双线性变换法、脉冲不变法。 设计步骤：确定滤波器规格、选择模拟原型、进行频率变换、进行模数变换。 5.2 巴特沃斯滤波器设计 巴特沃斯滤波器的特性：通带内最平坦。 设计公式与实例。 5.3 切比雪夫滤波器设计 切比雪夫滤波器的特性：通带或阻带内有纹波，但过渡带更陡峭。 第一类与第二类切比雪夫滤波器。 设计公式与实例。 5.4 椭圆滤波器设计 椭圆滤波器的特性：通带和阻带都有纹波，但过渡带最陡峭。 设计公式与实例。 5.5 IIR滤波器设计的优缺点 优点：计算量小，阶数低。 缺点：通常是非线性的相位响应，稳定性问题。 第六章：有限冲激响应（FIR）滤波器设计 6.1 FIR滤波器的设计方法 窗口函数法：将理想滤波器的冲激响应截断并加窗。 常用窗函数：矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗。 窗函数法的优缺点：简单易行，但精度受限。 6.2 频率采样法 通过在频率轴上指定采样点来设计FIR滤波器。 在某些情况下比窗函数法更灵活。 6.3 最优逼近法（Remez算法） Minimax准则：在通带和阻带内使最大误差最小。 Remez算法的原理与实现。 FIR滤波器设计的黄金标准，可以获得最佳的逼近效果。 6.4 线性相位FIR滤波器设计 线性相位FIR滤波器的优势：不会引入相位失真，在音频和图像处理中尤为重要。 偶数阶和奇数阶线性相位FIR滤波器。 利用对称性简化设计。 6.5 FIR滤波器设计的优缺点 优点：总能保证稳定性，易于设计线性相位。 缺点：通常需要更高的阶数，计算量相对较大。 第三部分：现代数字信号处理技术 第七章：自适应滤波器 7.1 自适应滤波器的概念与原理 什么是自适应滤波器？能够根据输入信号的统计特性自动调整自身参数的滤波器。 自适应滤波器的基本组成：滤波器、性能评估准则、自适应算法。 性能评估准则：均方误差（MSE）、最小均方误差（LMS）。 7.2 经典自适应算法 最小均方（LMS）算法：简单、稳定、易于实现。 递归最小均方（RLS）算法：收敛速度快，但计算量大。 递推最小二乘（LSL）算法。 7.3 自适应滤波器的应用 噪声消除（如语音去噪、回声消除）。 均衡（如通信信道均衡）。 预测（如股票价格预测）。 模式识别。 工程实例：实现一个简单的LMS噪声消除器。 第八章：多速率信号处理 8.1 多速率信号处理的基本概念 采样率变换：抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。 抽取：降低采样率，丢弃部分采样点。 插值：提高采样率，插入零值并滤波。 多速率系统的基本性质。 8.2 滤波器组（Filter Banks） 滤波器组的作用：将信号分解到不同频带，然后重构。 均匀滤波器组（Uniform DFT Filter Bank）。 非均匀滤波器组（Non-uniform Filter Bank）。 完美重构滤波器组（Perfect Reconstruction Filter Banks）。 应用：子带编码（如MP3音频压缩）、信号分析。 8.3 多速率信号处理的应用 音频压缩（如MP3, AAC）。 图像和视频压缩。 通信系统（如OFDM）。 信号分析与重构。 第九章：谱估计 9.1 谱估计的意义 分析信号的功率谱密度（PSD），揭示信号的频率成分的分布。 在噪声干扰和信号不完整的情况下进行信号分析。 9.2 参数方法谱估计 AR模型、MA模型、ARMA模型。 Yule-Walker方程、Burg方法。 优点：分辨率高，模型参数少。 缺点：模型选择困难，对模型失配敏感。 9.3 非参数方法谱估计 周期图法（Periodogram）：直接利用DFT的幅度平方。 改进周期图法：Welch方法，通过分段平均减少方差。 Bartlett方法。 优点：简单，无需模型假设。 缺点：分辨率受限于数据长度。 9.4 谱估计的应用 雷达信号处理。 地震波分析。 生物医学信号分析（如脑电图EEG）。 机械故障诊断。 第四部分：工程实践与案例分析 第十章：数字信号处理工具与语言 10.1 MATLAB/Octave 介绍MATLAB/Octave在数字信号处理领域的强大功能。 常用信号处理工具箱（如Signal Processing Toolbox）的介绍。 实例演示：信号生成、滤波、FFT分析。 10.2 Python (NumPy, SciPy, Matplotlib) 介绍Python及其科学计算库在数字信号处理中的应用。 NumPy进行数值计算，SciPy进行信号处理，Matplotlib进行可视化。 实例演示：与MATLAB/Octave类似的信号处理任务。 10.3 其他工具 简要介绍其他可能用到的工具，如C/C++（用于嵌入式系统）、LabVIEW（用于测量与自动化）。 10.4 软件开发环境的搭建与使用 安装与配置。 代码编写、调试与运行。 第十一章：典型工程应用案例 11.1 通信系统中的数字信号处理 OFDM（正交频分复用）技术原理与实现。 信道估计与均衡。 调制解调。 11.2 音频信号处理 音频信号的采样、量化与压缩（MP3原理）。 音频降噪与回声消除。 音乐合成与效果处理。 11.3 图像与视频信号处理 图像去噪与增强。 图像压缩（JPEG原理）。 视频编码与解码。 11.4 生物医学信号处理 ECG（心电图）信号分析。 EEG（脑电图）信号分析。 生物信号去噪与特征提取。 结论 数字信号处理是一门集数学、工程和计算机科学于一体的交叉学科，其应用范围之广、技术发展之快令人惊叹。本书力求在提供扎实理论知识的同时，通过丰富的实例和实践指导，帮助读者掌握分析和解决复杂信号处理问题的能力。希望本书能够成为您在数字信号处理领域学习和探索的宝贵资源。 致谢 （此处可填写对相关贡献者、参考文献来源等的致谢，此处省略。） 参考文献 （此处可列出书中引用或推荐的经典文献，此处省略。）

评分☆☆☆☆☆

这是一次令人印象深刻的学习体验！我一直对无线通信的奥秘充满好奇，但市面上许多教材要么过于理论化，要么过于碎片化。直到我翻开这本《现代通信原理习题解析》，我才找到了那本能够将理论与实践完美结合的书。作者的叙述方式非常独特，他似乎非常了解读者的学习难点，总能在关键时刻给予恰到好处的引导。书中的习题覆盖面很广，从基础的信号分析到复杂的系统设计，都得到了详尽的解析。我特别喜欢那些展示如何通过数学工具来建模和分析通信现象的章节，它让我看到了理论的力量。例如，在解释纠错编码的原理时，作者通过一系列递进式的例题，让我不仅理解了编码和解码的过程，更体会到了其在对抗噪声、提升数据可靠性方面的巨大作用。这本书的编排也非常合理，逻辑清晰，循序渐进，让我能够轻松地跟上作者的思路。它不仅是一本习题解析，更是一本能够激发读者深入思考、独立解决问题的宝贵教材。

评分☆☆☆☆☆

强力推荐！作为一名即将毕业的研究生，我在撰写毕业论文的过程中，遇到了不少关于通信系统性能仿真的难题。在师兄的推荐下，我购买了这本《现代通信原理习题解析》，没想到它成为了我解决研究瓶颈的“救星”。书中对各种通信技术，如OFDM、MIMO等的讲解，深入浅出，并且提供了大量具有指导意义的习题和解析。作者在讲解过程中，常常会引申到实际应用中的考量，例如在讨论信道估计时，它会详细分析不同估计方法在复杂信道环境下的优缺点，并提供相应的算法实现思路。我尤其欣赏书中对一些优化问题的处理，它不仅给出了最优解，更重要的是，它引导读者理解为什么这个解是最优的，以及在实际工程中可能遇到的挑战。这本书的数学推导严谨而清晰，图表也十分精美，能够帮助我快速建立对相关概念的直观认识。它为我的论文研究提供了强有力的理论支持和思路启发，让我能够更高效地进行仿真实验和数据分析。

评分☆☆☆☆☆

一本让我受益匪浅的工具书！作为一名初入通信行业的软件工程师，我时常感到理论知识与实际开发之间的鸿沟。当我拿到这本《现代通信原理习题解析》时，我便将其视为我学习和工作的“秘密武器”。书中对通信系统中关键概念的解释，准确而精炼，特别是那些关于信号处理和信息传输效率的论述，让我茅塞顿开。最让我赞叹的是，它并非一本枯燥的教科书，而是以一种非常“接地气”的方式，通过解决实际问题来阐述理论。每一道习题的解析都堪称一篇小型的技术报告，它不仅提供了最终答案，更重要的是，它剖析了问题背后的原理，讲解了解决问题的思维过程，甚至还会提及一些实际工程中可能遇到的限制和优化方案。我尤其欣赏书中对一些经典通信算法的模拟和分析，这对于我理解其工作机制和实现细节非常有帮助。这本书极大地提升了我对通信系统整体架构的理解，也为我未来在通信软件开发领域的工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

一本绝佳的工程技术参考书！虽然我并非通信专业的科班出身，但对这个领域一直抱有浓厚兴趣。在一次偶然的机会下，我接触到了这本《现代通信原理习题解析》。不得不说，它完全超出了我的预期。书中对现代通信系统中那些复杂而迷人的概念，例如数字调制解调、信道编码、多址技术等的阐述，清晰得如同在眼前。即使是那些我最初觉得望而生畏的数学公式，作者也用非常易懂的语言和图示进行了解释，让我能够逐步理解其背后的逻辑。特别是书中对每一个例题的解析，简直是思维的盛宴。它不仅仅是给出答案，而是引导读者一步步分析问题，从本质上理解题目的考点，并传授解题的通用方法和技巧。我尤其欣赏的是，它没有停留在理论的层面，而是紧密结合实际工程中的应用场景，让我能够看到这些抽象的原理是如何在现实世界中发挥作用的。这本书的深度和广度都令人称赞，它既适合作为一名通信专业学生巩固知识、提升应试能力的利器，也非常适合像我这样希望拓展知识边界、了解前沿技术的爱好者。阅读过程中，我常常能感受到作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。

评分☆☆☆☆☆

太令人惊艳了！我是在准备一项涉及通信系统集成的项目时，经同事推荐才入手了这本《现代通信原理习题解析》。在此之前，我一直觉得通信原理是一门晦涩难懂的学科，需要大量的公式推导和抽象的理论知识。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者在解析习题时，不仅仅是给出解答，更像是进行了一场精彩的“思想实验”。他巧妙地将复杂的概念分解，通过精心设计的习题，层层递进地引导读者深入理解。我特别喜欢那些针对特定应用场景的习题，它们生动地展示了理论知识在实际通信工程中的落地应用，让我对数字信号处理、信息论等有了更深刻的体会。例如，关于误码率性能分析的部分，作者通过多角度的例题解析，让我能直观地感受到不同调制方式和编码策略的优劣，以及它们在噪声环境下的表现。这本书的语言风格非常亲切，没有过多的学术腔调，却又不失专业性，让我在享受阅读的乐趣的同时，也能够迅速掌握核心知识。它就像一位经验丰富的导师，耐心细致地为我解答疑惑，指引我前进的方向。