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冯暖 著

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• 通信原理
• 信号与系统
• 调制解调
• 信道编码
• 信息论
• 无线通信
• 数字通信
• 模拟通信
• 通信系统
• 电磁场与电磁波

店铺： 广影图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302366287

商品编码：29731207422

包装：平装

出版时间：2014-09-01

基本信息

书名:通信原理基础

定价：28.00元

售价：20.4元,便宜7.6元,折扣72

作者:冯暖

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-09-01

ISBN：9787302366287

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

全书共分为 8章，第 1章为通信系统，介绍了通信系统的概念、组成和性能指标。第 2章为信号与信道，主要分析了确知信号，介绍了*信号和噪声，以及信道与信道容量的相关内容。第 3章为模拟调制系统，介绍调制的基本概念、作用以及调制中需要讨论的主要问题，重点介绍模拟调制系统中线性调制与非线性调制信号产生与接收的基本原理、方法并且简单分析调制系统抗噪性能。第 4章为模拟信号的数字化，重点介绍脉冲调制的实现方法：抽样、量化、编码，同时介绍差分脉冲编码调制（DPCM）和增量调制（ΔM）的原理及性能，以及时分复用及相关技术。第 5章主要介绍数字基带传输系统；数字基带信号的波形；数字基带信号的功率谱；基带传输的常用码型；间干扰的基带传输特性；基带传输系统的抗噪声性能以及眼图。第 6章为数字带通传输系统，概述了数字的基本原理。以二进制系统为主，论述了数字调制解调的原理和方法，分析了系统的抗噪声性能，并简单介绍了多进制数字调制解调原理。第 7章为同步原理，主要介绍载波同步、位同步、帧同步的基本概念、实现方法，简单介绍网同步。第 8章为差错控制编码，介绍了差错控制编码的原理及常用检错码和纠错码的概念，分析了线性分组码、循环码和卷积码的构成原理。 本书既可作为应用型本科电子信息类专业的通信原理教材，也可供从事通信、电子技术的工程技术人员参考。

目录

章 通信系统 1.1 通信的基本概念 1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般组成模型 1.2.2 模拟通信系统模型 1.2.3 数字通信系统模型 1.3 通信系统的分类及通信方式 1.3.1 通信系统的分类 1.3.2 通信方式 1.4 信息及其度量 1.4.1 信息与信息量的概念 1.4.2 平均信息量的概念 1.5 通信系统的主要性能指标 1.5.1 模拟通信系统 1.5.2 数字通信系统 本章小结 本章知识结构 综合练习第2章 信号与信道 2.1 确知信号的分析 2.1.1 傅里叶变换 2.1.2 确知信号的类型 2.1.3 确知信号的时域性质 2.2 随机过程的基本概念 2.2.1 随机变量 2.2.2 随机过程 2.3 随机过程通过线性系统 2.4 噪声 2.5 信道 2.5.1 信道模型 2.5.2 恒参信道 2.5.3 随参信道 2.5.4 信道容量 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案第3章 模拟调制系统 3.1 概述 3.2 线性调制 3.2.1 振幅调制（AM） 3.2.2 双边带调制 3.2.3 单边带调制 3.3 线性调制系统性能分析 3.3.1 线性系统抗噪声性能概述 3.3.2 DSB系统的抗噪声性能 3.4 非线性调制 3.4.1 调角概述 3.4.2 调频原理 3.4.3 频分复用 3.5 模拟调制系统性能分析 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案第4章 模拟信号的数字化 4.1 脉冲编码调制 4.1.1 脉冲编码调制的基本原理 4.1.2 抽样 4.1.3 量化 4.1.4 编码 4.2 差分脉冲编码调制 4.3 增量调制 4.3.1 增量调制原理 4.3.2 编码 4.3.3 译码 4.4 时分复用 4.4.1 时分复用原理 4.4.2 数字复接技术 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案第5章 数字基带传输系统 5.1 数字基带传输系统概述 5.2 数字基带信号的波形及码型变换 5.2.1 数字基带信号常用波形 5.2.2 数字基带传输常用码型 5.3 码间串扰 5.3.1 基带脉冲传输与码间串扰 5.3.2 间串扰的基带传输特性 5.4 基带传输系统中的实用技术 5.4.1 均衡技术 5.4.2 眼图 5.4.3 扰码与解扰码 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案第6章 数字带通传输系统 6.1 二进制数字振幅键控 6.1.1 二进制数字振幅键控原理 6.1.2 二进制数字振幅键控产生与解调原理 6.2 二进制数字频移键控 6.2.1 二进制频移键控原理 6.2.2 二进制频移键控产生与解调原理 6.3 二进制数字相移键控 6.3.1 二进制相移键控原理 6.3.2 二进制频移键控产生与解调原理 6.4 二进制数字差分相移键控 6.4.1 二进制差分相移键控原理 6.4.2 二进制差分相移键控产生与解调原理 6.5 二进制数字调制系统的性能比较 *6.6 多进制数字调制系统 6.6.1 多进制振幅调制（MASK） 6.6.2 多进制频率调制（MFSK） 6.6.3 多进制相移调制（MPSK） 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案第7章 同步原理 7.1 概述 7.2 载波同步 7.3 码元同步 7.3.1 插入导频法 7.3.2 微分整流滤波法 7.3.3 锁相法 7.4 帧同步 7.4.1 巴克码 7.4.2 巴克码识别器 7.5 网同步 本章小结 本章知识结构 综合练习第8章 差错控制编码 8.1 差错控制编码的基本概念 8.1.1 差错控制方式 8.1.2 差错控制编码的基本概念 8.1.3 码距与检纠错能力之间的关系 8.2 常用的简单编码 8.2.1 奇偶校验码 8.2.2 恒比码与正反码 8.3 线性分组码 8.3.1 线性分组码的基本概念 8.3.2 汉明码的编码原理 8.4 循环码 本章小结 本章知识结构 综合练习 仿真实践答案参考文献

作者介绍

文摘

序言

《光学传输系统设计与优化》 概述 在信息爆炸的时代，对通信带宽的需求呈指数级增长，而光纤作为信息传输的物理载体，其传输能力正不断被挖掘和突破。本书《光学传输系统设计与优化》并非探讨数字信号处理、编码调制等基础通信理论，而是将目光聚焦于信息“在路上”的物理实现层面——即如何构建和完善高效、可靠的光学传输网络。我们关注的是如何将数字信息转化为光信号，如何在光纤中高效传输这些光信号，以及如何克服传输过程中遇到的各种挑战，最终将光信号精确地还原为原始信息。本书将深入剖析光学传输系统的各个关键环节，从光源的选择与调制，到光纤的类型与特性，再到光信号的接收与解调，并在此基础上探讨系统整体的设计理念与优化策略，旨在为读者提供一个全面而深入的理解，使其能够独立或协同地设计、分析和优化现代光学传输系统。 第一部分：光学信号的产生与调制 本部分是整个光学传输系统的起点，它关注如何将电域中的信息有效地转换为光域中的信号，并赋予其携带信息的能力。 第一章：光源与光信号的产生 激光器的原理与类型: 增益介质: 详细介绍半导体激光器（如DFB、VCSEL）、光纤激光器等不同增益介质的工作机制，包括能级跃迁、受激辐射、自发辐射等基本概念。 谐振腔: 分析法布里-珀罗谐振腔、分布式反馈（DFB）谐振腔等在激光器工作中的作用，以及腔长、反射镜反射率等参数对输出光谱特性的影响。 激射条件: 阐述实现激光振荡的阈值条件，包括光放大增益大于光损耗。 激光器的输出特性: 讨论激光器的输出功率、光谱宽度、线宽、光束质量（M²因子）、模式特性（单模、多模）等关键参数，以及这些参数对后续传输的影响。 LED与激光器的对比: 简要对比发光二极管（LED）在某些低速率、短距离应用中的适用性，强调激光器在高性能光学传输中的不可替代性。 光信号的产生与驱动: 电驱动电路: 介绍驱动激光器产生光信号所需的电子电路，包括偏置电流、调制电流的产生与控制。 调制信号的生成: 讨论如何生成用于调制光信号的电信号，通常为二进制或多进制的数字信号。 第二章：光学调制技术 本章探讨将数字信息嵌入到光信号中的各种方法，这是实现信息传输的关键步骤。 直接调制: 强度调制: 详细阐述直接改变激光器输出光强的调制方式，这是最简单也是最常见的调制方式。 频率/相位调制: 讨论直接改变激光器输出光频率或相位的调制方式，以及其在特定场景下的优势。 调制速率与眼图: 介绍调制速率的概念，以及眼图作为衡量调制信号质量的重要工具，分析眼图的开度、抖动、噪声等参数。 外部调制: 电光调制器: 深入介绍电光效应在光调制中的应用，详细讲解Mach-Zehnder调制器（MZM）和插入式调制器的工作原理、性能参数（插入损耗、消光比、带宽）及其在高速率传输中的重要性。 声光调制器: 简要介绍声光效应，说明其在特定应用中的作用，但其调制速率通常低于电光调制器。 热光调制器: 介绍利用热胀冷缩效应进行调制的原理，并指出其调制速率相对较低，主要用于特定场合。 高级调制格式: 多电平幅度/相位调制: 探讨如QPSK、16-QAM等在高密度光传输中的应用，介绍其频谱效率的提升和对信噪比的要求。 偏振复用: 介绍利用光的偏振态来承载额外信息的技术，显著提升单波长传输容量。 相干检测: 强调相干检测系统在支持高级调制格式中的核心作用，因为它能够同时恢复幅度、相位和偏振信息。 第二部分：光信号在光纤中的传输 本部分将重点分析光信号在光纤介质中的传播特性，以及影响传输质量的关键因素。 第三章：光纤的类型与传播特性 光纤的结构与原理: 折射率分布: 详细解析光纤的纤芯和包层折射率分布，包括阶跃光纤和渐变光纤。 全内反射: 阐述光信号在光纤中传播的基本原理——全内反射，以及其对光传播方向的约束。 光纤的类型: 单模光纤 (SMF): 重点介绍单模光纤的结构、优点（传输损耗低、色散可控）以及其在长距离、高速率通信中的主导地位。 多模光纤 (MMF): 介绍多模光纤的结构，分析其模式色散问题，并探讨其在短距离、低成本应用场景下的局限性。 特种光纤: 提及如色散位移光纤（DSF）、零色散位移光纤（NZDSF）等，用于补偿或优化色散性能。 光纤的传输损耗: 吸收损耗: 分析由光纤材料本身的吸收引起的损耗，包括紫外吸收和红外吸收。 散射损耗: 重点讲解瑞利散射，这是长距离光纤传输损耗的主要来源，分析其与波长的关系。 弯曲损耗: 讨论宏弯和微弯对光信号的影响，以及如何通过光纤制造和敷设工艺来减小弯曲损耗。 连接损耗: 分析光纤连接器和熔接点的损耗，以及其对系统性能的影响。 光纤的色散: 材料色散: 解释由于材料的折射率随波长变化而引起的色散。 波导色散: 分析由于光纤波导结构引起的色散。 模式色散 (多模光纤): 重点强调模式色散是多模光纤的主要限制因素。 偏振模色散 (PMD): 介绍由于光纤制造中的不完美导致的光信号两个偏振模传播速度差异而产生的色散，及其在高速率系统中的影响。 第四章：光信号在光纤中的传播效应 非线性效应: 受激拉曼散射 (SRS): 详细描述SRS的机理，它会将光能转移到较低频率的宽带光谱上，可能导致相邻通道的串扰。 受激布里渊散射 (SBS): 分析SBS将光能转移到较低频率（斯托克斯线）的窄带光谱上，会限制光信号的传输功率。 四波混频 (FWM): 解释当多个波长信号同时传输时，会在非线性介质中产生新的频率分量，对信号造成干扰。 光克尔效应 (Kerr Effect): 介绍光强度引起的光纤折射率变化，导致相位调制，进而产生自相位调制 (SPM) 和交叉相位调制 (XPM)，这是引发其他非线性效应的重要因素。 非线性效应的抑制与补偿: 讨论提高光纤对非线性效应的抗干扰能力的设计方法，以及先进的信号处理技术。 放大器与中继: 掺铒光纤放大器 (EDFA): 详细介绍EDFA的工作原理，泵浦源、增益介质（铒离子）的掺杂，以及其在C波段和L波段的增益特性。分析EDFA的噪声系数、增益平坦度、饱和输出功率等关键参数。 拉曼放大器 (RA): 介绍基于受激拉曼散射的光放大原理，分析其分布式放大和集中式放大的特点，以及其在高功率传输中的优势。 光开关与波分复用器 (WDM): 探讨用于实现光路切换和多路信号复用的关键器件，以及它们在网络拓扑中的作用。 第三部分：光信号的接收与系统设计 本部分关注如何从光纤中接收并正确还原光信号，以及如何将各个部分有机地结合起来，构建高效、稳定的光学传输系统。 第五章：光接收与信号检测 光电探测器: PIN光电二极管: 介绍PIN二极管的工作原理，分析其响应速度、灵敏度、量子效率、暗电流等参数。 雪崩光电二极管 (APD): 讲解APD的内部增益机制，分析其相比PIN二极管的更高灵敏度，以及其在低光功率应用中的优势，同时讨论其噪声特性。 光电倍增管 (PMT): 简要介绍PMT，并指出其在低光强检测中的极高灵敏度，但通常不用于标准的光纤通信系统。 光接收电路: 前置放大器: 介绍用于放大微弱光信号的低噪声放大器（LNA），分析其噪声系数和带宽的影响。 跨阻抗放大器 (TIA): 详细阐述TIA在将光电流转换为电压信号时的作用，以及其对系统带宽和噪声的贡献。 信号恢复与判决: 阈值判决: 介绍在数字通信中最基本的信号判决方式，根据接收到的信号幅度与预设阈值进行比较。 时钟恢复: 讨论如何从接收到的信号中提取精确的时钟信号，以同步接收和判决。 误码率 (BER): 介绍误码率作为衡量系统性能的关键指标，以及影响BER的因素，如信噪比、噪声、抖动等。 第六章：光学传输系统的设计与优化 链路预算: 功率预算: 详细计算系统中光功率的收发功率、传输损耗、衰减等，以确保接收端有足够的光信号强度。 带宽预算: 分析系统中各个环节的带宽限制，确保能够满足预期的传输速率。 波分复用 (WDM) 系统设计: 波道间隔与数量: 讨论粗波分复用 (CWDM) 和密集波分复用 (DWDM) 的区别，以及如何选择合适的波道间隔和数量以最大化传输容量。 波长选择与管理: 介绍如何选择适合的传输波长，以及如何管理波长资源以避免串扰。 复用器与解复用器: 详细分析光栅、薄膜滤波器等在WDM系统中的作用。 高速率与长距离传输挑战: 色散补偿技术: 介绍色散补偿光纤 (DCF)、光栅对、全光梳等主动和被动色散补偿方法。 非线性效应的克服: 探讨通过优化系统参数、使用低非线性光纤、采用先进的信号处理算法等方式来缓解非线性效应。 均衡技术: 介绍电子域和光域的均衡技术，以补偿损耗和色散带来的信号失真。 系统可靠性与容错设计: 冗余设计: 讨论在关键节点采用冗余设备（如光放大器、传输链路）来提高系统的可靠性。 故障检测与恢复: 介绍网络监控和故障自动切换机制。 结论 《光学传输系统设计与优化》一书，从最基础的光源产生，到复杂的光纤传播效应，再到精密的接收与系统整体设计，层层递进，为读者构建了一个立体而深入的光学传输知识体系。本书旨在帮助读者理解现代光学传输系统的工作原理，掌握关键器件的性能特点，并学会如何根据实际需求进行系统设计和优化，以应对日益增长的信息传输挑战。通过对本书的学习，读者将能够更好地理解光通信的内在机制，并为未来更先进的光传输技术打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的叙述风格非常具有个人特色，甚至可以说是带有强烈的“老派”工程学家的烙印。它的行文节奏较为舒缓，对于概念的引入和铺垫非常详尽，几乎不放过任何一个可能引起歧义的术语。这种细致入微的讲解，对于那些对通信领域有一定基础，但希望查漏补缺、加深理解的读者来说，是极大的福音。作者似乎更倾向于用文字和逻辑链条来构建知识体系，而不是依赖大量的图表和视觉辅助工具。在某些关于随机过程的描述中，这种风格的优点和缺点都暴露无遗：优点是逻辑层次分明，每一步推导都清晰可循；缺点是对于习惯了现代化、图示化学习方式的年轻读者来说，可能会觉得有些“枯燥”和“缓慢”。但一旦你沉下心来，你会发现这种稳健的节奏下蕴含着深厚的功力，它教你如何像一位老道的系统设计师那样，审视每一个技术选择背后的权衡与取舍。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理高阶调制技术和多址接入策略时的视角非常独特，它不像很多教材那样只是简单地介绍OFDM或CDMA的原理，而是深入探讨了这些技术在实际频谱效率和抗干扰能力方面的动态博弈。作者似乎对历史上的通信标准演进有深入的洞察，书中对一些经典算法的提出背景和替代方案的优劣进行了对比分析，这使得读者不仅仅是学习了“当前最好的技术”，更是理解了通信技术发展的迭代路径。尤其在信道编码部分，对于Turbo码和LDPC码的性能对比，以及它们各自在不同应用场景下的适用性分析，处理得非常精辟。这不仅仅是冷冰冰的原理阐述，更像是一场关于通信系统设计哲学的大讨论，让人对信息传输的本质有了更深层次的敬畏。它成功地将“工程美学”融入到了枯燥的数学模型之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和讲解的清晰度简直是教科书级别的典范。作者对傅里叶变换、Z变换这些核心概念的阐述，不仅仅停留在公式的堆砌上，更是深入挖掘了它们在信号处理和系统分析中的物理意义和直观理解。初读时可能会觉得有些抽象，但跟着作者的思路，一步步推导，你会发现那些复杂的数学工具是如何优雅地解决实际通信问题。特别是关于噪声对系统性能影响的分析部分，处理得非常到位，将信息论的边界和实际工程中的限制结合得恰到好处。我尤其欣赏作者在引入新的概念时，总能先给出简练的背景回顾，避免了读者在阅读过程中产生知识断层。对于准备考研或者希望打下坚实理论基础的工程师来说，这本书绝对是案头必备的参考资料，它提供的不仅仅是知识，更是一种严谨的、系统化的思维方式。尽管某些章节的数学推导略显繁琐，但正是这种严谨性，保证了结论的可靠性和普适性，让人读起来心服口服，绝非那种肤浅的“入门”读物可比拟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性和案例驱动的叙述方式，让我这个更偏向工程实践的人感到非常受用。它没有沉湎于过于纯粹的数学推导，而是将重点放在了现代通信系统中的关键技术——比如数字调制、信道编码和同步技术——是如何设计和实现的。书中穿插了大量从实际应用场景抽象出来的例子，比如如何选择合适的星座图来应对特定的衰落信道，或者如何设计一个实用的均衡器来消除ISI。这种“先有问题，后有理论支撑”的讲解模式，极大地激发了我的学习兴趣。读完一章，我感觉自己像是完成了一个小型设计任务，而不是单纯地啃完了一本理论书。虽然它的理论深度可能不及一些纯理论著作，但在“知其所以然”和“知其如何做”之间找到了一个绝佳的平衡点。对于初入通信行业，需要快速掌握核心技术脉络的工程师来说，这本书提供了一个非常实用的“操作手册”和“设计蓝图”。

评分☆☆☆☆☆

从排版和装帧来看，这本书体现出一种朴实无华的专业精神。纸张质量和印刷清晰度都保持了高水准，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于一本需要反复翻阅的参考书来说至关重要。书中提供的习题设计非常巧妙，它们往往不是直接计算某个数值，而是要求读者对某个系统参数进行优化或对某个设计缺陷进行分析，极大地锻炼了批判性思维和解决开放性问题的能力。我特别喜欢它在附录中对一些重要数学公式的简要回顾，这比每次都要去翻阅专门的数学参考书方便太多了。总的来说，这本书像一位经验丰富、耐心指导的导师，它不会直接把答案塞给你，而是通过清晰的路径引导你找到通往真理的每一步。它更像是一部值得珍藏的工具书，而不是一次性的读物，其价值会随着我工程经验的增长而愈发凸显。