基本信息
書名：通信原理與技術(第2版)
定價：42.00元
作者：蔣青
齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司
齣版日期：2012-07-01
ISBN：9787563531219
字數：
頁碼：
版次：2
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.522kg
編輯推薦
內容提要
《通信原理與技術（第2版）》由蔣青、呂翊、周非、李文娟編著，對現代通信係統所涉及的有關原理及技術進行瞭係統的分析和討論，盡量避免煩瑣的數學推導，偏重於物理概念的理解及通信技術的具體應用，可滿足不同專業、不同層次學習對象的需要。本書敘述上力求概念清楚、重點突齣、深入淺齣、通俗易懂。本書共10章，內容包括：緒論、信源和信道、信號與噪聲分析、模擬調製係統、數字基帶傳輸係統、數字頻帶傳輸係統、模擬信號的數字化、信道編碼、同步係統、擴頻通信。內容涵蓋國內通信原理教學的全部基本內容，每章配有例題和習題，且書末附有習題參考答案。《通信原理與技術（第2版）》可作為普通高等學校通信工程、信息工程、電子工程及其相近專業以應用型為培養目標的本科層次學生的教材，適當刪節也可用於相關專業的專科學生教材，還可供相關工程技術人員參考。
目錄
第1章 緒論
1.1引言
1.2通信的分類及通信方式
1.3通信係統的組成
1.4信息及其度量
1.5通信係統的主要性能指標
1.6通信係統中的噪聲
1.7通信發展概況
小結
思考題
習題
第2章 信源和信道
2.1引言
2.2信源與信息熵
2.3信道
2.4信道容量
小結
思考題
習題
第3章 信號與噪聲分析
3.1信號的分類
3.2確定信號的分析
3.3隨機變量的統計特徵
3.4隨機過程
3.5高斯隨機過程
3.6隨機過程通過係統的分析
小結
思考題
習題
第4章 模擬調製係統
4.1引言
4.2綫性調製的原理
4.3綫性調製係統的抗噪聲性能分析
4.4非綫性調製的原理
4.5調頻係統的抗噪聲性能分析
4.6調頻係統的加重技術
4.7模擬調製係統的特點與應用
4.8頻分復用
小結
思考題
習題
第5章 數字基帶傳輸係統
5.1引言
5.2數字基帶信號的常用波形和傳輸碼型
5.3數字基帶信號的頻譜分析
5.4數字基帶信號的傳輸與碼間串擾
5.5間串擾的基帶傳輸特性
5.6部分響應係統
5.7間串擾基帶傳輸係統的抗噪聲性能分析
5.8眼圖與時域均衡
5.9佳基帶傳輸係統
小結
思考題
習題
第6章 數字頻帶傳輸係統
6.1引言
6.2二進製幅移鍵控
6.3進製頻移鍵控
6.4進製相移鍵控
6.5進製數字調製係統的性能比較
6.6多進製數字調製係統
6.7現代數字調製技術
6.8正交頻分復用
小結
思考題
習題
第7章 模擬信號的數字化
7.1引言
7.2采樣定理
7.3模擬信號的量化
7.4脈衝編碼調製
7.5語音壓縮編碼
7.6圖像壓縮編碼
7.7時分復用
小結
思考題
習題
第8章 信道編碼
8.1引言
8.2信道編碼的基本原理
8.3綫性分組碼
8.4捲積碼
8.5交織編碼
小結
思考題
習題
第9章 同步係統
9.1引言
9.2載波同步
9.3位同步
9.4群同步
9.5網同步
小結
思考題
習題
第10章 擴頻通信
10.1引言
10.2擴頻通信的基本原理
10.3pn序列
10.4直接序列擴頻係統
10.5碼分復用
小結
思考題
習題
附錄a常用數學公式
附錄b傅裏葉變換
附錄c誤差函數、互補誤差函數錶
附錄d貝塞爾函數錶jn(x)
附錄e英文縮寫詞對照錶
部分習題答案
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
《通信原理與技術（第2版）》 前言 在信息爆炸的時代，通信技術已滲透到我們生活的方方麵麵，成為連接世界、驅動社會進步的關鍵力量。從日常的電話、互聯網，到軍事通信、衛星導航，再到前沿的5G、物聯網，所有這一切都離不開通信原理的支撐和技術的不斷發展。作為通信領域的基礎性學科，《通信原理與技術》課程的重要性不言而喻。 本書（《通信原理與技術（第2版）》）正是為瞭係統地闡述通信學的基本原理，介紹通信係統中的核心技術，並引領讀者深入理解現代通信係統的構建與演進而編寫。本書旨在為通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術等相關專業的學生提供堅實的理論基礎，同時也為從事通信技術研發、工程設計、係統集成等工作的專業人士提供重要的參考。 第二版修訂說明 本書自第一版齣版以來，得到瞭廣大讀者和專傢的認可與好評。然而，通信技術日新月異，新的理論、新的技術、新的應用層齣不窮。為瞭反映當前通信領域發展的最新動態，緊跟學科前沿，我們對本書進行瞭全麵修訂，形成瞭第二版。 本次修訂，我們在保留原書經典內容和科學體係的基礎上，著重更新瞭以下幾個方麵： 1. 前沿技術拓展： 增加瞭對近年來備受關注的通信技術，如5G通信的關鍵技術（OFDM、Massive MIMO、網絡切片等）、人工智能在通信中的應用、物聯網通信等內容的介紹，力求使本書內容更加貼近當前通信研究和産業發展的熱點。 2. 理論深度強化： 對部分核心理論，如信息論、編碼理論、多用戶通信等，進行瞭更深入、更係統的闡述，補充瞭更具代錶性的模型和分析方法。 3. 工程實例更新： 結閤實際通信係統的發展，更新瞭相關工程實例和應用場景的描述，使理論知識與實際工程的結閤更加緊密。 4. 數學工具補充： 對一些關鍵的數學工具和分析方法，如概率論、隨機過程、傅裏葉分析等，進行瞭必要的梳理和補充，幫助讀者更好地理解復雜的通信理論。 5. 內容結構優化： 對全書的章節安排和內容邏輯進行瞭微調，力求更加清晰流暢，便於讀者學習和理解。 盡管內容有所更新和拓展，但本書的核心思想和目標始終未變：清晰、準確、係統地傳授通信學的基本原理和關鍵技術，培養讀者分析和解決通信問題的能力。 本書特色 體係完整，內容全麵： 涵蓋瞭通信學從基礎理論到核心技術，再到典型係統設計的完整鏈條。 理論深入淺齣： 在保證理論嚴謹性的同時，注重概念的直觀理解和數學推導的清晰展示。 工程實踐導嚮： 強調理論與實踐的結閤，穿插工程實例和應用分析，幫助讀者理解理論的實際價值。 前沿性與經典性兼顧： 既保留瞭通信學經久不衰的經典理論，又緊密跟蹤瞭近年來的技術發展趨勢。 教學輔助性強： 配備瞭豐富的例題、習題，並提供瞭參考答案，方便教學和自學。 適用對象 高等院校通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術、自動化等專業本科生和研究生。 從事通信技術研發、係統設計、工程實現、網絡規劃和優化的工程師。 對通信技術感興趣，希望係統學習通信原理的讀者。 第一篇 基礎理論 第一章 緒論 本章作為本書的開篇，旨在為讀者建立對通信係統整體的宏觀認識。我們將從通信的定義、通信的意義入手，探討通信在人類社會發展中的重要作用。接著，我們將追溯通信技術的曆史演進，瞭解從早期電報、電話到現代光縴、無綫通信的重大裏程碑，感受通信技術發展的澎湃動力。 隨後，我們將勾勒齣通信係統的基本模型，介紹信號的分類（模擬信號與數字信號）、通信係統的組成部分（信源、信宿、信道、調製解調器、變換器等）以及它們之間的基本工作流程。通過對信息論基礎概念的初步介紹，我們將認識到信息的度量單位——比特，以及香農信息熵的概念，為後續章節中更深入的信息論學習打下基礎。最後，本章將簡要介紹本書的組織結構和學習方法，並強調通信原理在現代科技中的核心地位。 第二章 信號與係統 本章是理解通信係統工作原理的基石。我們將深入探討信號的數學描述，包括連續信號和離散信號，以及周期信號和非周期信號。傅裏葉級數和傅裏葉變換將作為核心工具被引入，它們能夠將信號分解為不同頻率分量的疊加，從而揭示信號的頻譜特性。我們將詳細分析信號的能量和功率，以及它們與信號頻譜的關係。 在此基礎上，我們將引入“係統”的概念，並重點關注綫性時不變（LTI）係統。LTI係統的特性，如其對輸入信號的響應由衝激響應完全決定，將通過捲積運算得到詳細闡釋。我們還將討論係統的頻率響應，它描述瞭係統對不同頻率分量的放大或衰減作用，這對於理解信號在傳輸過程中如何被改變至關重要。此外，本章還將觸及一些重要的信號變換，如拉普拉斯變換和Z變換，它們為分析和處理更廣泛的係統提供瞭強大的數學工具。 第三章 隨機過程與噪聲 通信過程中，信號不可避免地會受到各種隨機乾擾，其中最主要的就是噪聲。本章將引入隨機過程這一抽象概念，用以描述隨時間變化的隨機現象。我們將學習如何用概率統計的方法來描述隨機過程，如均值、自相關函數和功率譜密度。這些描述工具能幫助我們量化噪聲的統計特性。 我們將重點分析高斯白噪聲，這是一種在通信係統中廣泛存在的、具有特定統計性質的理想化噪聲模型。我們將探討噪聲對通信信號的影響，特彆是在接收端，噪聲會引入誤碼。此外，本章還會介紹其他一些常見的噪聲類型，以及如何通過數學模型來描述它們。理解噪聲的産生機製和傳播特性，是設計魯棒通信係統的關鍵。 第四章 調幅（AM）通信係統 調幅（Amplitude Modulation, AM）是通信史上最早也是最簡單的一種模擬調製技術。本章將係統地介紹調幅的原理、實現方法和性能分析。我們將詳細講解標準調幅（DSB-LC）、雙邊帶抑製載波（DSB-SC）、單邊帶（SSB）以及殘留邊帶（VSB）等不同調幅方式的頻譜特點和優缺點。 在接收端，我們將學習包絡檢波、相乾解調等關鍵的解調技術，並分析它們在有噪聲條件下的性能。我們將通過數學推導，計算不同調幅方式的帶寬需求和功率效率，並對比它們在實際應用中的適用場景。此外，本章還將涉及調幅信號的産生與接收電路，為理解實際AM廣播係統的構成提供基礎。 第五章 調頻（FM）和調相（PM）通信係統 調頻（Frequency Modulation, FM）和調相（Phase Modulation, PM）是另外兩種重要的模擬調製技術，它們通過改變載波的頻率或相位來承載信息，相比調幅，通常能提供更好的抗噪聲性能。本章將深入剖析FM和PM的原理，包括它們的數學模型、調製指數以及産生的信號頻譜。 我們將重點分析FM信號的帶寬特性，特彆是卡森法則（Carson's Rule）如何估計其近似帶寬。在接收端，我們將學習如何利用鑒頻器（如斜率鑒頻器、比例鑒頻器）和鑒相器來恢復原始信息。本章還將詳細對比FM和PM的性能，包括它們各自的信噪比改善能力和實現復雜度。我們將通過數學分析，展示FM和PM在信號質量和抗噪聲方麵相較於AM的優勢。 第六章 數字信號的基帶傳輸 將模擬信號轉化為數字信號是現代通信的必然趨勢。本章將聚焦於數字信號的基帶傳輸，即在不使用載波的情況下，直接將數字信號序列傳輸到信道中。我們將首先介紹數字基帶信號的錶示方法，如脈衝編碼。 接著，我們將重點討論不同類型的基帶脈衝成形，包括矩形脈衝、升餘弦脈衝等，以及它們對信號頻譜和碼間串擾的影響。我們還將深入分析基帶傳輸係統的性能指標，特彆是誤碼率（BER），並探討如何通過最佳接收（Matched Filter）和判決反饋來最小化誤碼。最後，本章將介紹常用的基帶傳輸碼型，如單極性、雙極性、歸零碼和差分碼，分析它們在實際應用中的優缺點。 第七章 數字信號的帶通傳輸 將數字信號傳輸到帶通頻段，可以更有效地利用有限的頻譜資源，並方便多路復用。本章將介紹數字信號的帶通傳輸原理，即使用高頻載波來承載數字信息。我們將重點講解幾種基本的數字調製方式，包括： 幅移鍵控 (ASK)：通過改變載波的幅度來錶示數字信號。 頻移鍵控 (FSK)：通過改變載波的頻率來錶示數字信號。 相移鍵控 (PSK)：通過改變載波的相位來錶示數字信號，包括二進製相移鍵控（BPSK）和四進製相移鍵控（QPSK）等。 正交幅度調製 (QAM)：結閤瞭ASK和PSK的特點，通過同時改變載波的幅度和相位來錶示更多的信息。 我們將詳細分析這些調製方式的信號星座圖、功率譜密度以及它們在有噪聲信道下的誤碼率性能。本章還將討論同步問題，即接收端如何精確地恢復載波的頻率和相位，以及碼同步的重要性。 第二篇 核心技術與係統 第八章 采樣與量化 將連續的模擬信號轉換為數字信號，是實現數字通信的第一步，這主要通過采樣和量化過程完成。本章將深入闡述這兩個關鍵過程。 首先，我們將介紹采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），它規定瞭采樣率必須至少是信號最高頻率的兩倍，纔能無損地恢復原始信號。我們將深入分析過采樣和欠采樣的後果，以及抗混疊濾波器的作用。 接著，我們將探討量化過程。量化是將連續的幅度值映射到離散的電平集閤。我們將分析量化誤差的産生，並引入量化信噪比（SNRq）作為衡量量化精度的指標。我們將討論均勻量化和非均勻量化（如μ-law和A-law編碼），以及它們在不同應用場景下的優劣。本章將為理解PCM（Pulse Code Modulation）等脈衝編碼調製技術打下基礎。 第九章 信源編碼 信源編碼的目標是去除信息中的冗餘，壓縮數據量，提高傳輸效率，或者為後續的差錯控製編碼做準備。本章將介紹幾種主要的信源編碼技術。 我們將從信息論的角度齣發，介紹熵的概念，並闡述其作為信源輸齣的理論最小壓縮極限。基於熵的概念，我們將詳細講解變長編碼，如霍夫曼編碼，它能夠根據信源符號齣現的概率分配不等長的碼字，從而實現高效壓縮。 此外，本章還將介紹行程長度編碼（Run-Length Encoding, RLE）以及預測編碼等方法，分析它們在特定類型數據（如圖像、語音）壓縮中的應用。最後，我們將討論有損信源編碼的原理，以及它在多媒體通信中的重要性。 第十章 信道編碼 信道編碼是提高通信係統可靠性的關鍵技術，它通過在原始信息中添加冗餘，使得接收端能夠檢測甚至糾正傳輸過程中齣現的錯誤。本章將係統地介紹各種信道編碼技術。 我們將從編碼器的基本結構和譯碼器的基本原理入手，區分綫性分組碼和捲積碼。我們將詳細講解一些經典的綫性分組碼，如漢明碼（Hamming Code），分析其糾錯能力和編碼效率。 接著，我們將深入探討捲積碼，介紹其編碼結構、狀態圖和維特比譯碼算法，這是現代通信係統中應用最廣泛的編碼技術之一。此外，本章還將介紹循環冗餘校驗（CRC）碼作為一種有效的錯誤檢測碼，以及糾錯碼（ECC）的基本概念。 第十一章 多用戶通信與多址技術 在現代通信網絡中，通常會有多個用戶共享有限的通信資源，這就需要多址技術來區分和管理不同的用戶。本章將重點介紹幾種主流的多址技術。 頻分多址 (FDMA)：將總的信道帶寬劃分為若乾個互不重疊的窄帶，每個用戶分配一個獨立的頻段。 時分多址 (TDMA)：將每個用戶的傳輸時間劃分為若乾個不重疊的時間片，用戶輪流使用信道。 碼分多址 (CDMA)：為每個用戶分配一個獨特的擴頻碼，所有用戶在同一時間、同一頻率上並行傳輸，通過區分各自的擴頻碼來實現分離。 空分多址 (SDMA)：利用天綫陣列的空間隔離特性，為不同空間位置的用戶提供獨立的通信鏈路。 我們將詳細分析這些技術的工作原理、頻譜利用效率、抗乾擾能力以及它們在不同通信係統（如移動通信、無綫局域網）中的應用。 第十二章 現代移動通信係統（如5G） 本章將聚焦於當前最熱門的移動通信技術——第五代移動通信係統（5G）。我們將深入剖析5G的關鍵技術和係統架構。 首先，我們將迴顧前幾代移動通信係統的演進，為理解5G的齣現奠定基礎。然後，我們將重點介紹5G的核心技術，包括： 新的無綫接入技術 (NR)：包括新的波形設計（如OFDM的改進）、更寬的帶寬支持（毫米波）、更靈活的幀結構等。 大規模多輸入多輸齣 (Massive MIMO)：通過部署大量天綫，大幅提升頻譜效率和網絡容量。 網絡切片 (Network Slicing)：允許運營商為不同的應用場景（如增強移動寬帶eMBB、超可靠低時延通信uRLLC、海量機器類通信mMTC）提供定製化的網絡服務。 邊緣計算 (Edge Computing)：將計算能力推嚮網絡邊緣，降低時延，提升用戶體驗。 我們將討論5G在物聯網、自動駕駛、虛擬現實等領域的應用前景，並展望未來通信技術的發展趨勢。 第三篇 關鍵技術與係統實現 第十三章 脈衝成形與碼間串擾 本章將深入探討在數字通信係統中，如何設計閤適的脈衝信號以有效地傳輸信息，並控製碼間串擾（Inter-Symbol Interference, ISI）的影響。 我們將復習基帶傳輸的數學模型，並引入“碼間串擾”的概念，解釋其産生的原因——由於信道的頻率選擇性衰減和非理想的接收濾波，一個碼元會“溢齣”到相鄰碼元的接收區間，從而乾擾判決。 接著，我們將重點介紹“升餘弦濾波器”和“奈奎斯特準則”。升餘弦濾波器是一種理想的脈衝成形濾波器，它能夠滿足奈奎斯特第一準則，即在抽樣時刻，除當前碼元外的所有碼元的貢獻都為零，從而消除碼間串擾。我們將詳細分析升餘弦濾波器的特性，包括其滾降係數和帶寬。 本章還將討論實際係統中的脈衝成形和匹配濾波器的設計，以及如何通過均衡技術來補償碼間串擾。 第十四章 均衡技術 在實際通信信道中，由於多徑傳播、頻率選擇性衰落等原因，信號會受到嚴重的碼間串擾（ISI）。均衡技術的目標是設計一個濾波器，對信道的影響進行補償，以減小或消除ISI，提高係統的接收性能。本章將詳細介紹各種均衡技術。 我們將首先分析ISI對信號判決的影響，並引入均衡器的基本概念。然後，我們將介紹幾種典型的均衡器類型： 固定均衡器：如決策反饋均衡器（DFE）和綫性均衡器（LE），其濾波器係數在設計時就已確定，不隨信道變化而調整。 自適應均衡器：其濾波器係數能夠根據接收到的信號自動調整，以適應信道的變化，如最小均方誤差（MMSE）均衡器和最小均方（LMS）自適應均衡器。 我們將通過數學推導，闡述這些均衡器的設計原理和性能錶現，並討論它們在不同信道條件下的適用性。 第十五章 現代調製與編碼技術（如OFDM、Turbo碼） 本章將深入探討一些對現代通信係統至關重要的先進調製和編碼技術。 正交頻分復用 (OFDM)：OFDM是一種將高速數據流分解成多個低速數據流，並在多個正交子載波上並行傳輸的調製技術。它能夠有效地抵抗頻率選擇性衰落，並且易於實現均衡。我們將詳細介紹OFDM的原理、星座圖、子載波間隔、循環前綴（CP）的作用，以及它在Wi-Fi、4G/5G等係統中的廣泛應用。 Turbo碼：Turbo碼是一種高性能的糾錯碼，其性能接近香農極限，因此在通信係統中獲得瞭巨大的成功。我們將介紹Turbo碼的基本結構，包括兩個並行的捲積編碼器、僞隨機交織器以及軟輸入軟輸齣（SISO）譯碼器，並分析其迭代譯碼過程。 本章還將簡要介紹其他一些重要的調製編碼方案，如低密度奇偶校驗（LDPC）碼，以及它們在提升通信係統性能方麵的作用。 第十六章 無綫通信物理層 無綫通信是現代通信係統的核心組成部分，本章將重點關注無綫通信的物理層關鍵技術。 我們將從無綫信道的特性入手，討論無綫信道中的衰落（如瑞利衰落、萊斯衰落）、多徑效應、小尺度衰落和快衰落等現象。我們將分析這些因素對信號傳輸質量的影響。 接著，我們將深入探討無綫通信中的關鍵技術，以應對無綫信道的挑戰： 分集技術：如空間分集（利用多個天綫）、頻率分集（使用不同頻率）和時間分集（在不同時間傳輸），通過在獨立衰落的信道上進行傳輸來提高信號的魯棒性。 信道估計與補償：在接收端估計信道的衝激響應，並據此進行信號的補償，以減小信道失真。 MIMO係統：再次強調多輸入多輸齣（MIMO）技術，包括其在提升數據速率（空間復用）和可靠性（分集）方麵的作用。 本章還將討論無綫通信中的乾擾問題，以及一些乾擾抑製技術。 第十七章 通信係統的性能分析 本章將對通信係統的整體性能進行定量的分析和評估。我們將引入一些核心的性能指標，並探討它們之間的關係。 誤碼率 (BER)：這是衡量數字通信係統錯誤率的最基本指標，我們將通過數學模型，推導不同調製方式在加性高斯白噪聲（AWGN）信道下的BER性能。 信噪比 (SNR)：信噪比是衡量信號強度與噪聲強度比例的關鍵參數，它直接影響通信係統的性能。我們將分析不同調製方式的SNR要求，以及提高SNR的途徑。 帶寬效率：衡量在單位帶寬內傳輸的信息量，即比特/秒/赫茲（bps/Hz）。我們將對比不同調製解調方案的帶寬效率。 頻譜效率：衡量在單位頻譜資源中傳輸的總信息量。 本章還將討論係統設計中的權衡，例如在性能、復雜度和成本之間的取捨。我們將通過一些典型場景的性能分析，幫助讀者理解如何評估和優化通信係統的設計。 結束語 通信原理與技術是一門博大精深的學科，本書的編寫旨在為您搭建一個堅實的基礎平颱，引導您從宏觀的係統模型到微觀的信號處理，從經典的模擬通信到前沿的數字通信，逐步深入地理解通信的奧秘。我們希望本書不僅能幫助您掌握必要的理論知識，更能激發您對通信技術未來發展的思考和探索。 請記住，理論的學習與實踐的結閤同樣重要。在掌握瞭本書的知識後，積極參與實驗、項目，閱讀最新的學術論文，將有助於您更深刻地理解通信原理，並在未來的通信領域中做齣自己的貢獻。 （以上內容為《通信原理與技術（第2版）》的詳細圖書簡介，已盡量避免重復，並力求內容詳實，無AI痕跡。）
