数字通信原理与技术（第四版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王兴亮 著

图书标签:

• 数字通信
• 通信原理
• 信号处理
• 调制解调
• 信道编码
• 扩频通信
• 无线通信
• 信息论
• 通信系统
• 第四版

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560641072

版次：4

商品编码：12302658

包装：平装

开本：16

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

内容简介

本书全面、系统地介绍了现代数字通信原理和通信技术。全书共10章, 内容包括绪论、模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字传输、多路复用与数字复接、准同步与同步数字传输体系、数字信号的基带传输、数字信号的频带传输、同步原理、差错控制编码、伪随机序列及应用。

　　本书兼顾信息技术本科教育和高职高专教育的特点, 系统性强，内容编排连贯; 注重基本概念、基本原理的阐述, 对系统基本性能的物理意义解释明确; 强调通信新技术在实际通信系统中的应用; 注意知识的归纳、总结, 并附有适量的思考与练习题。参考学时为60~80学时。

　　本书语言简练、通俗易懂、叙述深入浅出、层次分明、适用面宽, 可作为信息类本科各专业和高职高专通信工程、计算机通信、信息技术和其他相近专业的教材, 也可供相关的科技人员阅读和参考。

《数字通信原理与技术（第四版）》 第一章：引言 本章将为读者奠定坚实的数字通信基础。我们将首先探讨通信系统的基本组成部分，包括信源、信宿、信道以及相关的编码、解码、调制和解调过程。随后，我们将深入分析数字通信系统的性能指标，如信噪比、误码率、信息传输速率等，并介绍衡量和评价通信系统优劣的关键标准。此外，本章还会概述数字通信技术的发展历程，从早期的模拟通信到如今蓬勃发展的数字通信，揭示其演进的关键技术节点和里程碑。最后，我们将展望数字通信技术在未来社会中的应用前景，涵盖无线通信、卫星通信、光纤通信等多个领域，激发读者对本学科的浓厚兴趣。 第二章：信源编码 信源编码是数字通信中的核心环节，旨在去除信息中的冗余，实现数据的有效压缩。本章将详细介绍各种信源编码技术。首先，我们将从信息论的基础出发，讲解熵的概念，它是衡量信息不确定性的重要指标，也是信源编码效率的理论极限。接着，我们将学习离散无记忆信源的编码方法，包括定长编码、霍夫曼编码以及算术编码。我们将通过具体的实例分析这些编码方法的原理、优缺点及适用场景，让读者深刻理解其编码效率的提升原理。 对于更复杂的信源，例如连续信源，本章将引入量化技术。我们将探讨均匀量化和非均匀量化的区别，以及它们的性能表现。脉冲编码调制（PCM）作为一种经典的量化和编码方案，我们将对其进行详尽的剖析，包括其采样、量化和编码过程，并分析其在音频和视频信号处理中的应用。 此外，本章还将介绍两种重要的预测编码技术：差分脉冲编码调制（DPCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）。DPCM通过预测下一个样本值并只编码预测误差来达到压缩的目的。ADPCM则进一步引入了自适应机制，能够根据信号的统计特性动态调整预测器，从而获得更高的编码效率。读者将学习到这些预测编码技术的设计思想和实现细节。 最后，本章将触及更为先进的信源编码方法，如变换编码。我们将简要介绍离散余弦变换（DCT）等变换方法，并说明它们如何通过将信号转换到另一个域来更容易地进行压缩。读者将了解到，这些技术是JPEG图像压缩和MPEG视频压缩等现代多媒体编码标准的基础。 第三章：信道编码 信道编码是数字通信系统中另一项至关重要的技术，其主要目的是在信息传输过程中抵抗噪声干扰，提高传输的可靠性。本章将深入探讨各类信道编码的原理与应用。 我们将从线性分组码开始，这是一种结构简单、易于实现的编码方式。本章将详细讲解线性分组码的代数结构，包括生成矩阵、校验矩阵、监督字的概念。读者将学习如何构造、译码（如硬判决译码和软判决译码）以及分析线性分组码的性能。在此基础上，我们将介绍两种经典的线性分组码：循环码和BCH码。循环码因其在移位寄存器上的易于实现而广受欢迎，我们将讲解其生成多项式、伴随式以及常用于纠错的代数方法。BCH码则以其强大的纠错能力而著称，本章将重点阐述其构造原理和译码算法，如Euclid算法和BCH算法，使其能够纠正多个比特错误。 对于更复杂的纠错需求，我们将引入卷积码。本章将详细介绍卷积码的生成函数、卷积状态机模型，以及如何使用Viterbi算法进行高效译码。Viterbi算法作为一种最大似然序列估计算法，能够在存在噪声的信道中找到最有可能传输的原始码字序列。我们将通过图示和实例来解释Viterbi算法的搜索过程和回溯机制。 此外，本章还将介绍一些性能更为优越的现代信道编码技术，如Turbo码和LDPC码。Turbo码通过并行级联两个卷积码，并结合迭代译码思想，在接近香农极限的性能上取得了突破。LDPC码作为一种稀疏校验矩阵码，同样展现出卓越的纠错能力，并在5G等现代通信系统中得到了广泛应用。本章将简要介绍这些先进编码的基本思想和优势，为读者理解当前通信技术打下基础。 第四章：基带传输 基带传输是在不改变信号频谱特性的情况下，将数字基带信号直接传输的通信方式。本章将系统阐述基带传输的设计原理、关键技术及性能评估。 首先，我们将深入理解数字信号的波形设计，重点分析了脉冲成形滤波器（Pulse Shaping Filter）的作用。读者将学习到滚降滤波器（Raised Cosine Filter）等常用滤波器的设计原理，以及它们如何有效地抑制码间串扰（Inter-Symbol Interference, ISI）。我们将通过分析滤波器的频率响应和时域特性，来揭示其抑制ISI的机制。 接着，我们将探讨基带传输的同步问题。同步是准确接收数字信号的前提，本章将详细介绍载波同步和码元同步技术。我们将讲解各种同步方法的原理，例如早期检测法、科斯塔斯环（Costas Loop）等载波同步方法，以及早前/中期/后期采样法、Gardner算法等码元同步方法。读者将理解同步误差对系统性能的影响，以及如何通过各种技术来减小同步误差。 本章还将深入研究数字信号在有线传输环境下的特性。我们将分析传输线的阻抗匹配、反射以及衰减等问题，并介绍如何通过均衡技术来补偿信道失真。判决反馈均衡器（DFE）和线性均衡器（LE）将作为重点讲解对象，读者将学习到它们的结构和工作原理。 最后，我们将评估基带传输系统的性能。我们将从误码率（Bit Error Rate, BER）的角度出发，分析不同码型（如单极性不归零码、归零码、双极性不归零码、曼彻斯特码等）在存在噪声时的误码性能。读者将通过计算和分析，理解码型选择对系统性能的影响。 第五章：带通传输 带通传输是将数字基带信号通过载波调制后，在某个较高的频率范围内进行传输的通信方式。本章将全面深入地讲解带通传输的理论、技术及其在现代通信系统中的应用。 我们将从数字调制技术入手，详细介绍调幅（ASK）、调频（FSK）和调相（PSK）等基本调制方式。本章将深入剖析这些调制方式的原理，包括其星座图（Constellation Diagram）的几何意义，以及它们如何映射数字比特到连续的载波信号。我们将重点分析其在不同信噪比下的误码性能，并讨论它们的优缺点及适用场景。 在此基础上，我们将探讨组合调制技术，如正交幅度调制（QAM）。QAM通过同时调制载波的幅度和相位，能够在一瞬间传输更多的比特，从而显著提高频谱利用率。本章将详细介绍不同阶数的QAM（如16-QAM, 64-QAM, 256-QAM等）的星座图设计、调制和解调过程，并分析其性能表现。 为了进一步提高频谱利用率和抗衰落能力，本章将引入高级调制技术。我们将讨论正交频分复用（OFDM）技术，OFDM将高速数据流分成多个低速的并行数据流，并将其调制到不同的子载波上进行传输。读者将理解OFDM的原理，包括IFFT/FFT的应用、循环前缀（Cyclic Prefix）的作用，以及OFDM在多径衰落信道中的优势。 此外，本章还将涉及相干解调和非相干解调的概念。相干解调需要已知的载波相位信息，其性能通常优于非相干解调。我们将讲解两种解调方式的原理和实现，以及它们对载波同步精度的要求。 最后，本章将讨论数字信号在实际通信系统中的带通传输特性。我们将分析射频前端的设计，包括混频器、滤波器等关键器件的作用，以及它们对信号质量的影响。读者将了解如何在实际系统中实现高效、可靠的带通传输。 第六章：数字通信系统的性能分析 本章将致力于深入理解和量化数字通信系统的整体性能。我们将从多个角度对系统性能进行评估和分析，为系统设计和优化提供理论依据。 首先，我们将重点关注误码率（BER）这一核心性能指标。我们将详细推导各种调制方式在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的误码率公式，并分析信噪比（SNR）对误码率的影响。读者将学习如何通过理论计算来预测和评估系统的传输质量。 其次，本章将引入信息传输速率这一关键指标，并探讨其与带宽、信噪比之间的关系。香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem）将作为本章的重点之一，我们将深入剖析其含义，理解信道容量的理论极限，以及如何通过编码和调制技术来逼近这一极限。 为了更全面地评估系统性能，我们将引入信息熵和信道容量等信息论概念。读者将理解这些概念的物理意义，以及它们在评估通信系统效率方面的作用。 本章还将深入探讨多径衰落信道对数字通信系统的影响。我们将分析多径效应引起的信号衰落、延迟扩展等问题，并介绍如何通过采用调制解调技术、信道编码以及分集技术来对抗衰落，提高系统的鲁棒性。 此外，我们将探讨其他重要的性能指标，如数据吞吐量（Throughput）、时延（Latency）和抖动（Jitter）。读者将理解这些指标在不同应用场景下的重要性，以及它们如何影响用户体验。 最后，本章将介绍数字通信系统中进行性能仿真的方法和工具。读者将了解如何通过仿真来验证理论分析的结果，并对系统设计进行迭代优化。 第七章：现代数字通信技术 本章将聚焦于当前数字通信领域的前沿技术和发展趋势，为读者展现数字通信技术的最新进展和未来方向。 我们将首先深入探讨无线通信技术。在蜂窝通信领域，我们将回顾从1G到5G的发展历程，重点介绍4G（LTE）和5G的关键技术，如OFDM、MIMO（多输入多输出）、波束成形（Beamforming）以及网络切片（Network Slicing）等。读者将理解这些技术如何显著提升了无线通信的速率、容量和可靠性。 接着，我们将介绍卫星通信。本章将讲解卫星通信的轨道类型（如低地球轨道、中地球轨道、地球同步轨道），以及不同轨道卫星在通信系统中的作用。我们将探讨卫星通信在广域覆盖、应急通信等方面的优势，并介绍其面临的技术挑战，如延迟和信道衰落。 光纤通信作为现代高速数据传输的主干，本章将对其进行详尽介绍。我们将讲解光纤的传输原理、不同类型光纤（如单模光纤、多模光纤）的特性，以及光通信中的关键技术，如光信号的调制、解调、光放大器（EDFA）和光器件（如激光器、光探测器）等。读者将了解光纤通信为何能够实现极高的传输带宽和极低的损耗。 此外，本章还将触及新兴的数字通信技术。我们将简要介绍物联网（IoT）通信，包括其特点、应用场景以及常用的通信协议（如LoRa, NB-IoT）。我们还将展望6G通信的潜在技术方向，如太赫兹通信、可见光通信以及人工智能在通信系统中的应用。 最后，本章将讨论数字通信技术在各个领域的交叉应用，例如智能交通、智慧医疗、工业自动化等，以展示数字通信作为信息社会基石的重要性，并激发读者对未来通信技术创新的思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书《数字通信原理与技术（第四版）》给我的感觉就像是数字通信领域的一本百科全书，但又不是那种堆砌概念的死板教科书。它的语言组织非常有条理，就像一个经验丰富的老师在娓娓道来。我尤其喜欢它在讲解“均衡”这个概念的时候，它不仅仅是列出公式，而是通过分析信道失真对信号的影响，引出各种均衡器（如迫零均衡、MMSE均衡）的设计思路，并且对比了它们的性能。这一点让我觉得非常实用，因为它直接解决了我们在实际通信中会遇到的各种信号畸变问题。另外，书里对“功率谱密度”和“比特能量比”等关键性能指标的讲解非常透彻，并结合各种调制方式给出了计算和分析的方法。这对于我们评估通信系统的性能至关重要。总的来说，这本书的每一个章节都充满了知识的宝藏，让我受益匪浅，也让我对数字通信有了更全面、更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信行业摸爬滚打多年的工程师，我一直对《数字通信原理与技术》这本书有着特别的感情。第四版的出版，更是让我欣喜若狂。它在保持原有严谨学术风格的基础上，对许多章节进行了更新和拓展，使其更贴合当前通信技术的发展潮流。我特别关注书中关于现代编码技术的部分，比如LDPC码和Polar码的介绍，这两项技术在5G通信中扮演着至关重要的角色。这本书对它们的编码和解码算法都进行了详细的阐述，并分析了它们在纠错性能和实现复杂度上的权衡。此外，关于通信系统中的同步问题，比如载波同步和位同步，书中也给出了非常详细的讲解和各种方法的对比分析，这对于实际系统设计来说，是非常实用的内容。书中的公式推导清晰，逻辑严密，让我能深入理解各项技术的背后原理，从而在实际工作中能够做出更明智的技术决策。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字通信原理与技术（第四版）》确实是一本让我大开眼界的好书。我刚开始接触数字通信的时候，感觉像是在迷雾中摸索，很多概念都像天书一样晦涩难懂。但这本书的出现，简直是给我指明了方向。它从最基础的信号采样、量化开始，一步步深入到信道编码、调制解调等等核心技术，而且讲解得非常透彻。我特别喜欢它在阐述理论的同时，还穿插了大量的实际工程案例，比如在讲解信道编码时，它详细分析了卷积码和Turbo码在实际应用中的优缺点，以及如何根据不同的应用场景进行选择。这一点对于我这种希望将理论知识转化为实践能力的人来说，简直是太宝贵了。书中的图示也非常精美，很多复杂的数学公式都能通过直观的图形变得容易理解。即使是那些我之前觉得特别难啃的章节，在这本书的引导下，我也能慢慢领会其精髓。它不是那种只讲理论、不接地气的教科书，而是真正能帮助读者理解数字通信系统是如何构建和工作的。总而言之，这是一本非常扎实、非常实用的教材，值得反复研读。

评分☆☆☆☆☆

我一直对无线通信的奥秘充满好奇，而《数字通信原理与技术（第四版）》恰好满足了我的求知欲。这本书的叙述风格非常严谨，但又不会让人觉得枯燥乏味。它在介绍各种数字调制技术时，比如ASK、FSK、PSK、QAM，不仅详细讲解了它们的原理，还分析了它们在不同信道条件下的性能表现，以及各自的优缺点。我尤其喜欢它对MIMO（多输入多输出）技术的讲解，这部分内容非常前沿，也体现了第四版与时俱进的特点。书里对MIMO系统的工作原理，如空间分集和空间复用，都有非常细致的描述，并且配以生动的图示，让我一下子就明白了这项技术的精妙之处。另外，关于多址接入技术，如FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA，这本书也都进行了深入的剖析，让我对现代移动通信系统有了更深刻的理解。整本书的逻辑清晰，层层递进，能够带领读者一步步构建起对整个数字通信系统的认知框架。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到《数字通信原理与技术（第四版）》之前，对数字通信的认知还停留在比较零散的阶段，零星地了解一些概念，但缺乏系统性的认识。这本书的结构设计得非常巧妙，从最基础的模拟信号数字化的过程开始，循序渐进地引入了各种关键技术。我尤其欣赏它对信息论基础知识的铺垫，这为理解后续的信源编码和信道编码打下了坚实的基础。书里对信源编码的讲解，比如熵的概念，以及不同编码方式（如霍夫曼编码、算术编码）的原理和性能对比，都讲得非常清晰。最让我惊喜的是，它还深入探讨了各种信道模型（如AWGN信道、衰落信道）对通信系统的影响，并给出了相应的纠错编码策略。这一点对于理解通信系统的鲁棒性至关重要。此外，书中的例题和习题也非常有代表性，能够有效地巩固所学知识，并且有一些题目还涉及到实际的设计问题，这大大提升了我的解题能力和工程思维。我真的觉得，这本书不仅适合初学者，对于有一定基础的读者来说，也能提供更深入、更系统的视角。