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美莱斯 著

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• 通信原理
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• 数字信号处理
• 通信系统
• 无线通信
• 调制解调

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030318527

商品编码：29489021842

包装：平装

出版时间：2011-07-01

图书基本信息
图书名称	数字通信：离散时间方法：a discrete-time approach
作者	(美)莱斯
定价	99.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030318527
出版日期	2011-07-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

《数字通信——离散时间方法(英文影印版)》运用离散信号处理的原则来介绍和分析数字通信，连接了实时和离散方式。注重理论与实践相结合。涵盖了离散信号处理、离散滤波器设计、多速率处理及估计理论，并提出了基于离散信号的空间分析、数值算法。《数字通信——离散时间方法(英文影印版)》可作为电子信息工程、通信工程专业本科生教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。本书由MichaelRice著。

作者简介

目录

ForewordPrefaceChapter I Introduction 1.1 A Brief History of Communications 1.2 Basics of Wireless Communications 1.3 Digital Communications 1.4 Why Discrete-Time Processing Is So popular 1.5 Organization of the Text 1.6 Notes and ReferencesChapter 2 Signals and Systems 1: A Review of theBasics 2.1 Introduction 2.2 Signals 2.2.1 Continuous-Time Signals 2.2.2 Discrete-Time Sigm/ls 2.3 Systems 2.3.1 Continuous-Time Systems 2.3.2 Discrete-Time Systems' 2.4 Frequency Domain Characterizations 2.4.1 Laplace Transform 2.4.2 Continuous-Time Fourier Transform 2.4.3 Z Transform 2.4.4 Discrete-Time Fourier Transform 2.5 The Discrete Fourier Transform 2.6 The Relationship Between Discrete- lime and Continuous-Time Systems 2.6.1 The Sampling ,Theorem 2.6.2 Discrete-Time Processing of Continuous-Time Sij~nals 2.7 Discrete-Time Processing of Band-Pass Signals ……

编辑推荐

《数字通信——离散时间方法(英文影印版)》运用离散信号处理的原则来介绍和分析数字通信，连接了实时和离散方式。注重理论与实践相结合。涵盖了离散信号处理、离散滤波器设计、多速率处理及估计理论，并提出了基于离散信号的空间分析、数值算法。本书由MichaelRice著。

文摘

序言

深度探索数字通信的基石：离散时间信号与系统 本书旨在为读者构建一套扎实而全面的数字通信理论框架，重点关注离散时间信号和系统的分析与设计。在现代通信爆炸式发展的浪潮中，理解信号如何被编码、传输、处理并最终解码，对于任何涉足通信工程、信号处理、计算机科学乃至现代科学技术前沿的专业人士都至关重要。本书将带您深入剖析数字通信的核心原理，从信号的离散化过程出发，逐步揭示其内在的数学规律和工程实现的关键。 第一部分：离散时间信号——从连续走向数字化 本部分是整个数字通信体系的基石，我们将从连续时间信号的离散化开始，构建对离散时间信号的深刻理解。 连续时间信号与离散时间信号的引入： 我们将首先回顾连续时间信号的基本概念，包括其周期性、能量、功率等性质。随后，深入探讨采样定理——这一连接连续世界与离散世界的桥梁。理解采样频率、奈奎斯特速率以及混叠（aliasing）现象的产生机制，是避免信息丢失和失真的关键。我们将通过详细的数学推导和直观的图示，阐释为何以高于信号最高频率两倍以上的速率进行采样，能够无损地重构原始连续信号。 离散时间信号的表示与运算： 掌握了离散化过程后，我们将聚焦于离散时间信号的数学表示。单位脉冲信号 $delta[n]$ 和单位阶跃信号 $u[n]$ 将被引入，它们是构建更复杂离散信号的基础。我们将详细介绍各种基本离散时间信号，如指数信号 $a^n u[n]$、正弦信号 $A cos(omega_0 n + phi)$ 等，并分析它们的特性。在此基础上，我们将学习离散时间信号的各种基本运算，包括移位、翻转、尺度变换（虽然在离散时间中与连续时间有所不同）以及相加、相乘等。这些运算是后续理解系统响应和滤波器设计的基础。 傅里叶级数与傅里叶变换在离散时间信号分析中的应用： 傅里叶分析是理解信号频谱特性的强大工具。本书将重点介绍离散时间傅里叶级数（DTFS）和离散时间傅里叶变换（DTFT）。DTFS 适用于周期性离散时间信号，揭示其在离散频率上的谐波成分。DTFT 则将傅里叶分析的范围扩展到非周期性离散时间信号，使我们能够分析信号在连续频率轴上的频谱分布。我们将详细推导 DTFS 和 DTFT 的定义、性质，并提供大量实例，展示如何利用它们分析信号的频率特性，例如如何通过频谱观察到信号的周期性、带宽等信息。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 在实际的数字信号处理中，我们处理的信号通常是有限长的，而且计算必须在数字计算机上进行。这催生了离散傅里叶变换（DFT）的概念。我们将介绍 DFT 的定义、性质，并重点阐述其与 DTFT 的关系——DFT 是 DTFT 在离散时间点和离散频率点上的采样。然而，直接计算 DFT 的复杂度较高，为解决这个问题，本书将隆重推出快速傅里叶变换（FFT）算法。我们将深入讲解 FFT 的基本原理，例如蝶形运算和如何通过分解实现计算量的显著降低。理解 FFT 不仅能让我们高效地计算信号的频谱，更是许多高级信号处理算法（如卷积、相关等）高效实现的基础。 第二部分：离散时间系统——信号的处理与变换 本部分将构建起对离散时间系统的理解，包括系统的分类、分析方法以及重要的系统类。 线性时不变（LTI）系统——通信系统的核心模型： 线性时不变（LTI）系统是通信工程中最基本也是最重要的模型。我们将详细解释“线性”和“时不变”这两个特性的含义，以及它们为何对于系统分析至关重要。线性系统满足叠加原理，时不变系统则意味着系统的特性不随时间改变。我们将展示如何通过这些特性来简化系统的分析。 卷积——LTI系统的“指纹”： 卷积是 LTI 系统分析的核心运算。本书将详细讲解离散时间卷积的定义、计算方法以及性质。我们将揭示，一个 LTI 系统的输出信号是输入信号与系统冲激响应的卷积。冲激响应 $h[n]$ 是 LTI 系统的“指纹”，完全描述了系统对单位脉冲输入的响应，并由此可以推导出系统对任意输入信号的响应。我们将提供多种计算卷积的方法，包括直接求和法、图解法以及利用 DFT/FFT 进行的卷积运算。 系统函数与频域分析： 将 LTI 系统分析转移到频域，能够提供更深刻的洞察。本书将引入系统函数 $H(z)$，它是系统冲激响应的 Z 变换。Z 变换是分析离散时间 LTI 系统的另一个强大工具，尤其适用于分析系统的稳定性、因果性以及频率响应。我们将详细介绍 Z 变换的定义、收敛域（ROC）的概念，以及 Z 变换的性质，例如线性性、时移性、卷积性质等。通过 Z 变换，我们可以将复杂的时域卷积运算转化为频域上的乘法运算。 频率响应——系统对不同频率信号的“态度”： 频率响应 $H(e^{jomega})$ 是系统函数在单位圆上的取值，它直接描述了 LTI 系统对不同频率正弦信号的增益和相位变化。我们将分析频率响应的幅频特性和相频特性，理解它们如何影响输入信号的频谱。例如，低通滤波器会衰减高频分量，高通滤波器则会衰减低频分量，带通滤波器则允许特定频段通过。通过频率响应，我们可以直观地了解系统对信号的滤波、增强或抑制作用。 因果性、稳定性与可逆性： 这三个概念是判断一个离散时间 LTI 系统是否满足工程要求的关键。我们将详细定义因果性（系统的输出仅依赖于当前和过去的输入）和稳定性（系统的输出是有界的）。因果性和稳定性与系统的冲激响应和系统函数有着密切的数学联系，我们将深入分析这些联系，并提供判断系统因果性和稳定性的标准。同时，我们还将探讨可逆性，即是否存在一个系统可以“撤销”原系统的操作，以及如何设计逆系统。 常用离散时间 LTI 系统： 本部分还将介绍几种典型的离散时间 LTI 系统，包括： IIR（无限长单位脉冲响应）滤波器： 这类滤波器通常用递归方程描述，其冲激响应是无限长的。我们将分析 IIR 滤波器的结构，以及它们在实现特定频率选择性时的优势和潜在挑战。 FIR（有限长单位脉冲响应）滤波器： 这类滤波器用非递归方程描述，其冲激响应是有限长的。FIR 滤波器具有相位响应线性（如果对称设计）的优点，在许多应用中受到青睐。我们将讨论 FIR 滤波器的结构、零点和极点（在 Z 域）的意义，以及如何通过设计零点来控制滤波器的特性。 第三部分：数字通信系统实例与应用 在掌握了离散时间信号与系统的基本理论后，本书将通过实例展示这些理论在实际数字通信系统中的应用。 信号的离散化与量化： 在将模拟信号转换为数字信号的过程中，除了采样，量化也是至关重要的一步。我们将介绍量化过程，包括均匀量化和非均匀量化，并分析量化噪声的产生及其对信号质量的影响。我们将讨论量化器的位数与信噪比之间的关系。 数字调制技术基础： 数字调制是将数字信息转换为适合在信道上传输的信号的过程。本书将介绍几种基本的数字调制技术，如： 振幅键控 (ASK)： 通过改变载波信号的幅度来表示数字信息。 频率键控 (FSK)： 通过改变载波信号的频率来表示数字信息。 相移键控 (PSK)： 通过改变载波信号的相位来表示数字信息，包括二进制相移键控 (BPSK) 和四进制相移键控 (QPSK)。 正交幅度调制 (QAM)： 结合了 ASK 和 PSK 的思想，通过同时改变载波信号的幅度和相位来传输信息，能够实现更高的传输效率。 我们将从离散时间信号处理的角度分析这些调制方法的原理，以及它们在不同信道条件下的性能表现。 信道模型与噪声： 真实世界的通信信道并非理想，会引入各种噪声，如加性高斯白噪声（AWGN）。我们将介绍常见的通信信道模型，并分析噪声对数字信号的影响。理解噪声的统计特性对于设计有效的接收机和纠错编码至关重要。 基本的数字接收机概念： 在接收端，我们需要设计算法来从含有噪声的信号中恢复原始数字信息。我们将初步介绍一些基本的数字接收机设计概念，例如匹配滤波器（optimal receiver for AWGN channel）的工作原理，以及它如何最大化输出信噪比。 离散时间系统在数字信号处理中的更广泛应用： 除了通信，离散时间信号和系统的理论在许多领域都有广泛应用，例如： 音频信号处理： 数字音频的录制、播放、效果处理。 图像处理： 数字图像的压缩、增强、滤波。 控制系统： 数字控制器的设计。 生物医学信号处理： 心电图、脑电图等信号的分析。 我们将简要提及这些应用，以展示离散时间信号与系统理论的普适性和重要性。 本书将始终贯穿严谨的数学推导，辅以丰富的图示和实例，力求使读者在掌握理论知识的同时，也能体会到其工程实践的意义。通过对离散时间信号和系统的深入理解，读者将能够更好地理解现代通信系统的运作方式，并为进一步学习更高级的通信技术奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于数字通信的书，从整体布局来看，给我的感觉就像是走在一条精心规划的知识迷宫里。作者似乎非常注重基础概念的构建，开篇并没有急于跳入复杂的信号处理环节，而是花费大量篇幅来打磨离散时间系统的理论基础。我记得初期对Z变换和傅里叶变换在离散系统中的应用进行了非常深入的探讨，那部分内容详实到让人有些喘不过气，恨不得把每一个推导步骤都拿尺子量一遍。不过，正是这种近乎偏执的严谨性，为后续理解采样理论和量化误差奠定了坚实的基础。例如，对于信道编码和调制解调部分，作者并没有采用那种一笔带过的教科书式写法，而是详细剖析了不同编码方案（比如卷积码和分组码）在特定信噪比下的性能边界，这对于希望深入研究通信系统性能分析的读者来说，无疑是极大的福祉。只是，对于初次接触数字通信的同学来说，前半部分的理论密度可能稍显过高，如果能配以更形象的工程案例或仿真示例来软化一下理论的生硬感，体验或许会更顺畅一些。这本书的价值在于它对“为什么”的解释，远胜于“怎么做”的展示，它强迫你思考背后的数学原理，而不是仅仅停留在公式的套用层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大冲击是它对“信息论基础”与“实际编码”之间桥梁的搭建。很多教材在讲完香农定理后就草草收场，留给读者一个“理论上可行，实践中困难”的困境。然而，这本书花了相当大的精力去剖析了LDPC码的迭代译码过程，特别是关于BP（Belief Propagation）算法的原理，它不仅仅给出了算法步骤，还通过一些特定的因子图（Factor Graph）的例子，生动地展示了信息如何在校验节点和变量节点之间传递、更新，直至收敛。这种从宏观的信道容量到微观的译码流程的无缝衔接，极大地提升了我的理解深度。我甚至能想象到，如果这本书的作者在设计课程时，他绝对不会允许学生只背诵BER（误码率）公式，而是会要求他们推导出特定编码结构下的对数似然比（LLR）的更新规则。这本书的“离散时间方法”这个副标题，在这里得到了最好的体现——它不是在讨论抽象的连续信号，而是完全聚焦于如何在采样、量化后的世界里，以最有效的方式传输信息。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的排版和图示部分，初看之下略显陈旧，甚至有点让人提不起精神。它似乎更偏爱大段的文字论述和严密的数学推导，插图大多是简笔画式的信号流图，缺乏现代教材中那种鲜艳的色彩对比和三维立体感。但神奇的是，当你真的沉下心来阅读时，会发现这种朴素的风格反而提供了一种专注的氛围。作者的叙述逻辑非常跳跃，有时会为了强调某个关键概念，突然插入一段深入的数学论证，然后又迅速跳回到应用层面进行总结。这种结构需要读者具备较高的自学能力和耐心去追踪作者的思路。例如，在介绍判决反馈均衡器（DFE）时，作者用了整整六页的篇幅来论证其在严重码间串扰（ISI）下的稳定性条件，中间穿插了几处脚注解释了矩阵求逆的数值稳定性问题。如果你只是想找一本快速过一遍考试知识点的书，这本书可能会让你感到挫败；但如果你想构建一个坚不可摧的数字通信理论知识体系，那么这种“硬核”的呈现方式恰恰是其魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书的中后段时，惊喜地发现它在信道建模和均衡技术上的处理方式，简直是为系统工程师量身定做。不同于市面上许多只关注理想信道的教材，这本书非常实在地讨论了实际无线信道中常见的衰落、多径效应以及噪声的统计特性。特别是对于维纳滤波器的推导和应用，作者没有停留在理论公式的罗列，而是细致地探讨了在不同时变信道模型下，滤波器系数的更新策略和收敛速度问题，这让我对均衡器的设计有了更清晰的认识。更让我欣赏的是，作者似乎对“有限精度运算”这个工程实践中的痛点给予了足够的重视。在讨论数字滤波器设计时，竟然单独开辟了一个小节来探讨量化噪声对系统性能的实际影响，这在很多教材中是极其罕见的。阅读这部分内容，我感觉就像是请了一位经验丰富的老工程师在手把手地指导我如何从白纸上的理论模型过渡到可以实际部署的硬件实现，那种务实的风格，实在难得。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书给我的感受是，它不是一本“友好”的教科书，而更像是一份严谨的工程手册或者是一本学术专著的精简版。它没有过多使用花哨的类比来解释复杂的现象，而是倾向于用最直接、最核心的数学工具去揭示问题的本质。我印象最深的是它对“同步”这个环节的处理。在很多教材中，同步（载波恢复和定时恢复）通常被简化为“使用一个锁相环（PLL）”然后就结束了。但在本书中，作者对基于决策的同步算法和基于训练序列的同步算法的优缺点进行了细致的对比，甚至讨论了在不同同步误差下对判决器性能的二次影响。这种对细节的执着，使得这本书的价值超越了一般的入门读物，它更适合已经掌握了基础信号与系统知识，希望在通信系统设计层面有所突破的研究生或初级工程师。阅读它需要投入大量时间去消化和咀嚼，但一旦吸收，所获得的理论功底和工程洞察力，是其他轻松读物无法比拟的。