数据通信原理(第4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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毛京丽，董跃武 著

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• 调制解调
• 信道编码
• 数字通信
• 模拟通信

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563543564

商品编码：29742435210

包装：平装

出版时间：2015-05-01

基本信息

书名：数据通信原理(第4版)

定价：45.0元

作者：毛京丽,董跃武

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2015-05-01

ISBN：9787563543564

字数：548000

页码：

版次：4

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书首先介绍了数据通信的基本概念，然后对数据信号的基带传输、频带传输和数字数据传输这三种基本传输方式进行了详细的论述，接着分析了差错控制的基本理论及应用、几种数据交换方式（电路交换、报文交换、分组交换、帧中继和ATM交换）及数据通信网络体系结构，继而介绍了分组交换网、帧中继网、数字数据网（DDN）和ATM网的基本构成及应用，论述了多协议标签交换（MPLS）网和下一代网络（NGN）。后介绍了计算机网络的相关内容，主要包括局域网、宽带IP城域网、路由器与Inter的路由选择协议等。全书共有7章：章概述，第2章数据信号的传输，第3章差错控制，第4章数据交换，第5章数据通信网络体系结构，第6章数据通信网，第7章计算机网络技术。为便于学生学习过程的归纳总结和培养学生分析问题和解决问题的能力，在每章后都附有本章重点内容小结和习题。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《信息传输的艺术：从电报到光纤的演进》 第一章：信号的诞生与编码 在信息爆炸的时代，我们早已习惯了瞬息万变的数字世界。然而，这一切的起点，却是那古老而又迷人的信号。本章将带您一同探索信息最初的形态——那些跨越空间、传递意义的神秘符号。我们将从最基础的模拟信号说起，理解它如何随着时间或空间的变化而连续地传递信息，如同河流的潮涨潮落，又似日光的明暗交替。您将认识到，声波、光波，甚至电磁场的波动，都可以承载信息，成为我们沟通的媒介。 随后，我们将深入到数字信号的世界。在那里，信息被离散化，转化为一系列的“0”和“1”。这看似简单的二进制代码，却是构建现代通信体系的基石。您将了解为何数字信号能够抵御噪声的侵蚀，保持信息的完整性，并以极高的效率进行传输。我们将探讨各种编码技术，从简单的单比特编码，到能够纠正错误的信道编码，理解它们在确保数据准确性方面扮演的关键角色。您将看到，如何将文字、图像、声音乃至视频，这些复杂的信息，巧妙地转化为便于计算机处理和传输的数字序列。 本章还将触及编码的另一个重要维度——效率。在有限的传输资源下，如何用最少的比特代表最多的信息，是信息论的核心课题。您将接触到熵的概念，理解它衡量信息不确定性的能力，以及它如何指导我们设计更有效的编码方案。从香农的无损编码理论，到用于语音和图像压缩的有损编码技术，您将领略到信息科学的智慧，如何在精确与效率之间找到完美的平衡。 第二章：信道——信息穿越的桥梁 信号一旦产生，便需要一个载体去传递。这个载体，就是我们称之为“信道”的媒介。本章将聚焦于信息传输的物理路径，探索这些承载信号穿越空间的桥梁，以及它们各自独特的物理特性与传输限制。 我们将首先审视那些古老而依然重要的有线信道。从最早的电报线，到如今遍布城乡的铜轴电缆和光纤，您将了解它们如何利用电磁波或光波来传输信息。我们将解析电缆的衰减特性，理解信号在传输过程中能量如何逐渐损失，以及为何需要放大器来克服这一障碍。对于光纤，您将惊叹于其惊人的传输带宽和极低的损耗，以及全内反射原理如何将光信号牢牢束缚在纤芯之内，实现高速远距离传输。 随后，我们将目光转向更加自由广阔的无线信道。从无线电波的传播特性，到微波、红外线，乃至卫星通信，您将认识到无线通信的便利与挑战。我们将探讨无线信号的衰减、反射、衍射以及多径效应，这些现象如何对信号质量产生影响，以及如何通过天线设计、调制解调技术来优化传输效果。您将了解不同频段的特性，以及它们在短距离通信（如蓝牙、Wi-Fi）和远距离通信（如蜂窝网络、卫星通信）中的应用。 在本章的深入探讨中，您还将接触到信道的容量概念。它代表了一个信道能够传输信息的最大速率，是衡量信道性能的关键指标。我们将理解噪声对信道容量的影响，以及香农信道容量公式如何在理论上界定通信的极限。这一概念将为我们理解后续的传输速率和编码效率奠定基础。 第三章：调制与解调——信号的变形记 光有信号和信道还不足以实现有效的通信。信号需要被“打扮”，以便更好地适应信道的特性，并被接收端准确地识别。这个过程，就是调制与解调。本章将揭示信号在传输前后的“变形记”。 我们将从最基本的模拟调制技术说起，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。您将理解这些技术如何改变载波信号的幅度、频率或相位，来携带信息。例如，广播中的AM和FM，就是利用了这些原理。您将看到，不同的调制方式在抗干扰能力、传输带宽等方面各有优劣。 随着数字通信的发展，数字调制技术变得愈发重要。我们将深入探讨诸如二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、最小频移键控（MSK）以及更复杂的正交频分复用（OFDM）等技术。您将理解它们如何利用离散的数字状态来改变载波信号的参数，从而实现高速率的数字信息传输。特别是在OFDM技术中，我们将看到如何将高速数据流分割成多个低速数据流，并在不同的子载波上并行传输，从而有效克服多径衰落，实现高频谱效率。 解调，则是接收端对调制信号进行“逆操作”的过程。在本章中，您将了解到，解调器如何从接收到的信号中提取出原始的数字比特或模拟信息。我们将探讨相干解调和非相干解调的区别，以及它们在不同调制方式下的应用。同时，我们也将会关注同步问题，即发送端和接收端如何协调一致，确保解调过程的准确性。 第四章：多路复用——共享的智慧 在现实世界中，有限的通信资源往往需要被多个用户共享。如何高效地利用这些资源，让更多的人能够同时通信，是多路复用技术的核心价值。本章将带您领略这种“共享的智慧”。 我们将首先介绍频分多路复用（FDM）。您将理解，FDM是如何将整个通信频带划分为多个互不重叠的子频带，每个子频带承载一个独立的信号。这就如同将一条宽阔的公路分割成多个独立的行车道，让不同方向的车辆能够并行通行。您将看到FDM在固定电话网络和广播电视传输中的广泛应用。 接下来，我们将深入研究时分多路复用（TDM）。与FDM不同，TDM将时间分割成若干个短时间片，每个用户在轮流的时间片中传输自己的数据。这就像一群人轮流发言，每个人都有自己的发言时间。我们将区分同步时分多路复用（STDM）和异步时分多路复用（ATDM），理解它们在资源分配和效率方面的差异。 除了FDM和TDM，我们还将介绍码分多址（CDMA）技术。CDMA是一种更加精妙的共享方式，它允许所有用户在同一时间和同一频带内传输数据，但通过不同的编码序列来区分不同的用户。这就像一群人说着不同语言，但通过各自独特的语言来相互交流，而不会混淆。CDMA在移动通信领域曾发挥了重要作用。 最后，我们还将触及统计时分多路复用（StatMux），它是一种更加智能的TDM变种，能够根据用户的实际需求动态分配时间片，从而提高资源的利用率。本章的讨论将为理解现代通信网络中带宽的有效利用提供重要的理论基础。 第五章：差错控制——确保信息的忠实 在信号传输的过程中，噪声、干扰等因素难免会导致信息的失真和错误。然而，对于许多应用来说，即使是很小的错误也可能带来灾难性的后果。因此，差错控制技术应运而生，它们是确保信息忠实传递的坚实后盾。 本章将从差错的产生原因入手，分析噪声、衰减、干扰等因素如何导致比特错误。随后，我们将介绍两种主要的差错控制策略：检错与纠错。 首先，我们将探讨检错码。例如，奇偶校验码是一种简单而有效的检错方法，它通过在数据中添加一个校验位来检测单比特错误。更复杂的检错码，如循环冗余校验（CRC），能够检测出更多的错误类型，广泛应用于网络协议中。您将理解，检错码能够告知接收端数据是否出错，但无法自行修正。 接着，我们将深入研究纠错码。这些码不仅能够检测出错误，还能在一定程度上修正错误。我们将介绍几种经典的纠错码，如汉明码，它能够纠正单个比特错误。您还将了解到，一些更强大的纠错码，如里德-所罗门码（RS码）和卷积码，它们能够在更高的比特错误率下工作，并被广泛应用于CD、DVD、卫星通信和数字电视等领域。 我们还将探讨差错控制的另一个重要方面：反馈机制。在某些通信系统中，当接收端检测到错误时，可以通过发送确认信号（ACK）或否定确认信号（NACK）来请求重传，这是一种自动请求重传（ARQ）的策略。本章的讨论将揭示，信息传输的可靠性是如何通过巧妙的设计和算法来实现的。 第六章：网络基础——连接的骨骼 信息需要跨越地理的距离，需要通过一系列的节点和链路进行传输。网络，就是承载这一切通信活动的宏大架构。本章将为您勾勒出通信网络的基本骨骼。 我们将从最基本的网络拓扑结构开始，了解星型、总线型、环型以及网状型等拓扑结构各自的特点，以及它们在不同场景下的适用性。您将理解，不同的拓扑结构会影响网络的性能、成本和可靠性。 随后，我们将深入到网络协议的世界。协议，是网络中设备之间进行通信的规则和约定。我们将介绍OSI七层模型和TCP/IP模型，这两个经典的通信协议模型。您将理解，每一层协议都负责特定的功能，从物理传输到应用层交互，形成一个层层递进、协同工作的体系。 在本章中，您还将接触到交换技术。我们将区分电路交换和分组交换。电路交换在通信双方之间建立一条专用的物理通路，适用于实时性要求高的通信，如传统的电话网络。而分组交换则将数据分割成若干个数据包，每个数据包独立路由，适用于数据传输，如互联网。您将理解，分组交换的灵活性和资源利用率更高。 最后，我们将探讨一些关键的网络设备，如路由器、交换机和集线器。理解它们在网络中的作用，以及它们如何协同工作，实现数据的高效传输和转发。本章的知识将为理解现代通信网络的运行机制奠定坚实的基础。 第七章：现代通信的脉搏——速率与延迟 在瞬息万变的数字时代，通信的“速度”和“响应”成为衡量其性能的关键指标。本章将聚焦于现代通信中的核心概念：传输速率与延迟，它们如同通信系统的脉搏，跳动着信息流动的节奏。 我们将首先深入理解传输速率的定义，它指的是单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒（bps）为单位。您将了解到，比特率、波特率等概念的细微差别，以及它们在不同通信系统中的实际意义。我们将探讨影响传输速率的多种因素，包括信道带宽、信噪比、调制方式以及信道编码的效率。您将看到，提高传输速率并非易事，往往需要在多个技术维度上进行优化。 随后，我们将把目光转向另一个至关重要的性能指标：延迟。延迟，是指数据从发送端传输到接收端所需的时间。它涵盖了信号在信道中传播的时间、在网络节点中的排队和处理时间，以及设备自身的处理时间。我们将区分传播延迟、传输延迟、处理延迟和排队延迟，理解它们各自的成因。您将认识到，对于实时通信应用，如视频会议、在线游戏和自动驾驶，低延迟是至关重要的。 在本章的讨论中，您还将接触到吞吐量（Throughput）的概念，它衡量的是在实际使用条件下，系统能够成功传输数据的平均速率。吞吐量通常低于理论上的最大比特率，因为它会受到多种损耗和瓶颈的影响。我们将分析网络拥塞、协议开销以及其他因素如何影响吞吐量，并探讨提高吞吐量的策略。 通过对速率与延迟的深入理解，您将能够更好地评估不同通信技术的优劣，并理解它们在实际应用中的性能表现。 第八章：无线世界的奥秘——移动通信的进化 从固定电话的时代迈入随时随地互联互通的移动通信时代，我们见证了通信技术的巨大飞跃。本章将带您探索无线通信的奇妙世界，追溯移动通信的演进历程。 我们将从最早的模拟移动通信技术说起，例如第一代（1G）移动电话，它们主要提供语音通信，且容量有限。随后，我们进入数字时代，第二代（2G）移动通信，如GSM，引入了数字编码和更高效的频谱利用，使得短信（SMS）成为可能。 接着，我们将聚焦于第三代（3G）移动通信，它带来了数据传输能力的显著提升，使得移动互联网接入和多媒体应用成为现实。您将了解，3G技术是如何通过更先进的调制解调和信道接入方式，来实现更高的带宽和更低的延迟。 而今，我们身处第四代（4G）和第五代（5G）移动通信的时代。第四代技术，如LTE，以其高速率、低延迟和高可靠性，为高清视频流、在线游戏等带来了前所未有的体验。第五代技术，更是以前所未有的速度和连接密度，为物联网（IoT）、人工智能、自动驾驶等前沿应用打开了新的大门。您将了解5G的关键技术，如毫米波通信、大规模MIMO、网络切片等，以及它们如何塑造我们未来的生活。 本章还将讨论移动通信中的一些关键挑战和技术，如小区切换、频率复用、干扰管理以及移动通信的安全问题。您将理解，这些技术的背后，是无数工程师和科学家的智慧结晶，他们不断克服困难，推动着移动通信走向更远。 第九章：互联网的基石——网络协议与架构 互联网，已成为现代社会不可或缺的基础设施。它是一个庞大而复杂的系统，由无数相互连接的设备和遵循特定规则的协议组成。本章将深入互联网的基石，解析其核心协议和架构。 我们将从TCP/IP协议族开始，这是互联网通信的核心。您将详细了解TCP（传输控制协议）的可靠性保障机制，如三次握握手、序号、确认应答和流量控制，它确保了数据的准确无误地到达。同时，您也将理解IP（网际协议）的路由功能，它负责将数据包从源地址发送到目标地址，并处理IP地址分配和寻址。 随后，我们将探索UDP（用户数据报协议），它与TCP不同，提供的是一种无连接、不可靠但速度更快的传输服务，适用于对实时性要求更高的应用，如在线游戏和视频流。您将理解，在不同的应用场景下，选择TCP还是UDP，需要权衡可靠性与效率。 本章还将介绍一些重要的应用层协议，如HTTP（超文本传输协议），它是Web浏览的基础；DNS（域名系统），它将易于记忆的域名解析为IP地址；SMTP（简单邮件传输协议），它是电子邮件传输的标准。您将看到，这些协议如何协同工作，使得我们能够浏览网页、发送邮件、获取信息。 此外，我们还将探讨互联网的架构，包括客户端-服务器模型、点对点（P2P）网络以及分布式系统。您将理解，这些不同的网络架构如何影响信息的传播方式、资源的共享以及系统的可扩展性。本章将为您揭示，互联网的强大之处，在于其开放性、分层结构和协议的标准化。 第十章：未来展望——通信的无限可能 科技的进步永无止境，通信技术的演进更是日新月异。本章将放眼未来，展望通信领域可能出现的创新和发展趋势。 我们将探讨下一代移动通信技术，即第六代（6G）通信。您将了解到，6G有望在速度、连接密度、智能化和集成度等方面实现指数级的提升，它可能模糊物理世界与数字世界的界限，为全息通信、沉浸式体验、智能城市等带来革命性的变化。 同时，我们还将关注光通信的最新进展。除了光纤的不断升级，您将了解到，自由空间光通信（FSOC）正在兴起，它利用激光束在空气中传输数据，有望实现地面与卫星、地面站之间的超高速通信。 边缘计算与通信的融合，也将是未来的一个重要方向。您将理解，将计算能力部署到网络的边缘，能够显著降低延迟，提高数据处理的效率，为物联网、实时分析等应用提供强大的支持。 此外，人工智能（AI）在通信领域的应用将日益深化。您将了解到，AI将如何用于优化网络资源分配、预测和管理网络故障、增强网络安全，甚至实现智能化的通信协议设计。 最后，我们还将展望量子通信的潜力。虽然尚处于早期阶段，但量子通信有望为信息传输提供前所未有的安全性，未来的量子网络将为高度敏感的信息传输带来颠覆性的变革。本章将激发您对通信未来无限可能性的想象，并思考科技将如何重塑我们的连接方式。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，很大程度上是想系统梳理一下现代高速率传输系统中的物理层挑战，特别是针对高频段（如毫米波）或可见光通信等新兴领域。但这本书似乎完全避开了这些“时髦”的话题。它在信道衰落模型的讨论上，仍然停留在经典的瑞利和莱斯衰落模型，对于多径效应在超高频段的特性变化，以及如何利用大规模MIMO的波束赋形来对抗这些衰落，几乎没有提及。再看数据链路层，对CSMA/CD和令牌环的描述占了相当大的篇幅，这对于理解以太网早期的冲突解决机制固然重要，但对于现今主流的、基于软件控制的、高并发的交换网络来说，其指导意义非常有限。我期待看到关于拥塞控制算法的演进，例如TCP的BBR算法背后的延迟敏感原理，而不是仅仅停留在经典的窗口控制机制上。这本书在基础原理的讲解上是扎实的，但这种扎实显得有些“固执”，未能跟上技术发展的步伐，使得学习者难以建立起从经典到现代通信范式的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我注意到这本书在数学推导的严谨性上有所欠缺，或者说，它倾向于给出结论而非展示推导过程的精妙之处。例如，在讨论信噪比与误码率的关系时，很多关键的概率分布函数的推导被简化或省略，这使得读者在试图自己复现或拓展模型时感到困难。同时，书中对于“原理”的定义似乎过于侧重于模拟通信时代的概念。对于数字信号处理在现代通信中的核心地位，这本书的体现并不充分。例如，现代通信中大量依赖于高效的FFT算法进行调制解调，但书中对FFT的引入只是作为工具使用，并未深入探讨其在快速傅里叶变换与OFDM符号映射、解映射过程中的具体优化和时域/频域转换的精确对应关系。这导致我对通信系统的“黑箱”操作仍然抱有疑问，无法从更底层的信号处理角度理解为何某些系统性能会优于其他系统，这对于理解“原理”来说是一个重要的缺失。

评分☆☆☆☆☆

总体而言，这本书的语言风格偏向于平铺直叙，缺乏引人入胜的叙述技巧。它更像是一份技术文档的汇编，而非一本旨在激发思考的学术著作。例如，在解释信息论的基本概念时，作者的笔触显得非常谨慎，生怕出错，导致很多概念的阐释显得晦涩冗长，没有采用更直观的类比或工程实例来帮助读者消化这些抽象的概念。我个人更欣赏那些能够将复杂的物理现象用简洁的语言模型化的著作。这本书对于实践指导的缺失也令人遗憾，比如在讲解信道编码增益时，缺乏将理论误码率曲线与实际硬件实现的复杂度、功耗之间的权衡进行讨论。一本好的原理书，应该能让读者在理解“为什么能行”的同时，也知道“在什么条件下最优”以及“实现起来的代价几何”。这本书似乎只停留在了第一个层面，使得读者在尝试将这些原理应用于新的通信场景时，发现缺少了关键的工程化思维视角。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书时，我原本是抱着一丝丝的期待，希望能在其中找到那些关于现代网络架构和前沿加密技术的深入见解。然而，翻开目录，映入眼帘的更多是那些教科书式的、基础到不能再基础的理论，什么香农定理的推导，信道容量的极限计算，以及对各种调制解调方式的详尽描述。这些内容，说实话，在任何一本基础的电子信息工程教材里都能找到更清晰的图示和更丰富的应用背景。我特别关注了关于光纤通信和卫星通信的章节，期望能看到最新的波分复用技术进展或者低轨星座的链路预算分析，结果却是对光纤损耗和卫星轨道的基本介绍，缺乏任何与当前行业热点接轨的深度分析。读到后面关于差错控制编码的部分，依然是经典的卷积码和分组码的循环冗余校验，没有提到LDPC或者极化码在5G乃至6G中的实际部署案例和性能优化策略。整本书读下来，感觉像是在重温十年前甚至更早期的技术栈，对于一个期望了解“原理”如何支撑起当前复杂通信系统的读者来说，这样的内容深度实在难以令人满意，更像是为初次接触该领域的学生准备的入门读物，而不是一本能提供系统性、前瞻性原理指导的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图给我留下了非常深刻的、略带陈旧的印象。封面设计朴实无华，内页的字体选择和间距也偏向于那种传统教材的风格，缺乏现代技术书籍应有的那种清晰的逻辑导图和富有冲击力的图示。我尝试去寻找一些关于软件定义网络（SDN）或网络功能虚拟化（NFV）的底层通信原理支撑，比如数据包在虚拟化环境下的转发延迟分析或者流表匹配的底层机制，但这些内容完全没有涉猎。取而代之的是大量的时域和频域波形图，虽然它们是理解数字调制的基石，但对于已经掌握了傅里叶变换和Z变换的读者而言，这些图示的重复出现显得有些冗余。尤其是一些关于多址接入技术的章节，对FDMA、TDMA、CDMA的阐述，完全停留在原理介绍层面，缺乏对OFDMA在LTE/5G中具体资源调度算法的深入剖析，比如载波聚合时如何协调不同子载波的功率分配，这一点上，这本书显得力不从心，无法提供实际工程问题的解决方案视角。