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王素珍 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

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563521319

商品编码：29760843154

包装：平装

出版时间：2010-02-01

基本信息

书名:通信原理

定价：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:王素珍

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2010-02-01

ISBN：9787563521319

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.540kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了通信系统的基本原理与技术。全书共分10章，内容包括绪论、信号与分析、模拟调制系统、数字信号的基带传输系统、正弦载波数字调制系统、模拟信号的数字传输、同步原理、差错控制编码、先进的数字带通调制与解调、信道复用与通信网等内容。
　　在保持一定理论深度的基础上，本书尽可能地简化数学分析过程，突出对概念、新技术的介绍，增进与实际系统的联系。本书可作为高等院校通信、电子信息等相关专业本科生的教材，也可作为相关专业和通信工程技术人员的参考书。

目录

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章 绪论
　1.1 通信系统
　1.2 信息及其度量
　1.3 通信系统主要性能指标
　1.4 通信系统的分类及通信方式
　习题
第2章 信号与分析
　2.1 确定信号的分析
　2.2 随机变量分析
　2.3 随机过程及其统计特性
　2.4 平稳随机过程
　2.5 高斯随机过程
　2.6 通信系统中常见的几种高斯随机信号
　2.7 平稳随机过程通过线性系统
　2.8 信道
　习题
第3章 模拟调制系统
　3.1 模拟线性调制
　3.2 线性调制系统的抗噪声性能
　3.3 非线性调制原理
　3.4 调频系统的抗噪声性能
　3.5 频分复用
　3.6 模拟通信系统的应用举例
　习题
第4章 数字信号的基带传输系统
　4.1 数字基带信号的码型
　4.2 数字基带信号的功率谱特性
　4.3 基带系统间串扰的传输条件
　4.4 部分响应基带系统
　4.5 基带系统的抗噪声性能
　4.6 眼图
　4.7 时域均衡器
　4.8 扰码和解扰
　习题
第5章 正弦载波数字调制系统
　5.1 二进制振幅键控(2ASK)
　5.2 二进制移频键控(2FSK)
　5.3 二进制相移键控(2PSK)
　5.4 二进制差分相移笋控(2DPSK)
　5.5 二进制数字调制系统的抗噪声性能
　5.6 匹配滤波器
　5.7 相关接收机
　5.8 多进制数字调制系统
　习题
第6章 模拟信号的数字传输
　6.1 采样定理
　6.2 采样信号的量化
　6.3 脉冲编码调制(PCM)
　6.4 简单增量调制(△M)
　6.5 差分脉冲编码调制(DPCM)
　6.6 时分复用和复接(TDM)
　习题
第7章 同步原理
　7.1 引言
　7.2 载波同步
　7.3 位同步
　7.4 群同步
　7.5 网同步
　习题
第8章 差错控制编码
　8.1 差错控制的基本原理
　8.2 线性分组码
　8.3 循环码
　8.4 卷积码
　8.5 网格编码调制(TAM)
　习题
第9章 先进的数字带通调制与解调
　9.1 正交振幅调制(QAM)
　9.2 小频移键控及高斯小频移键控
　9.3 正交频分复用(OFDM)
　9.4 扩展频谱技术
　习题
0章 信道复用与通信网
　10.1 引言
　10.2 频分复用(FDM)
　10.3 时分复用(TDM)
　10.4 码分复用(CDM)
　10.5 多址通信方式
　10.6 CDMA蜂窝移动通信系统
　10.7 通信网
　习题
附录1 常用三角公式
附录2 Q函数表和误差函数表
附录3 类贝塞尔函数表
缩写词表

作者介绍

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文摘

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序言

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《信息编码与解码：从基础到前沿》 引言 我们身处一个信息爆炸的时代，信息的产生、传输、存储和处理构成了现代社会运转的基石。从日常生活中的电子邮件、社交媒体，到尖端的科学研究、金融交易，再到国家安全和太空探索，无处不闪烁着信息的光芒。而要让这些信息准确、高效、可靠地流通，离不开一套精密的“语言”和“规则”——这便是信息编码与解码的核心范畴。本书旨在深入浅出地剖析信息编码与解码的奥秘，带领读者穿越这个充满智慧的领域，理解从最基础的信号表示到复杂的数据压缩、纠错以及安全传输的演进脉络。我们不仅仅关注理论的深度，更致力于揭示其在现实世界中的广泛应用，让你我都能更好地理解并驾驭信息洪流。 第一部分：信息编码的基石——表示与量化 本部分将从最根本的层面出发，探讨信息是如何被表示和量化的。 数字系统的奥秘： 我们将从二进制、八进制、十进制和十六进制等不同数制出发，理解它们在计算机科学和数字信号处理中的重要性。深入探讨数制之间的转换原理，例如如何将一个十进制数转化为二进制数，反之亦然。还会触及补码、原码、反码等概念，解释它们在计算机内部表示负数时的作用，以及如何进行加减运算。这将为你理解计算机如何处理数字信息打下坚实的基础。 字符编码的演进： 文字是信息最直观的载体之一。本书将详细介绍ASCII码、EBCDIC码等早期字符编码标准，并重点阐述Unicode（包括UTF-8、UTF-16、UTF-32）的出现如何解决了不同语言和字符集之间的兼容性问题。你将了解到，为什么同一个字符在不同的编码方式下可能占用不同的字节数，以及UTF-8编码如何实现空间效率和通用性的平衡，支撑着全球互联网的正常运行。 模拟信号的数字化： 现实世界中的许多信息，如声音、图像、视频，最初都是以模拟信号的形式存在的。本部分将深入讲解模数转换（ADC）的原理，包括采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）如何保证采样频率对原始信号的无损恢复至关重要。我们还会讨论量化误差，以及不同的量化位数（如8位、10位、16位）如何影响信号的动态范围和精度。理解这一过程，你将明白为什么数码相机能捕捉画面，MP3播放器能还原音乐。 波形编码技术： 针对语音信号，我们将介绍脉冲编码调制（PCM）作为一种基础的编码方式。详细解析PCM的三个关键步骤：采样、量化和编码。在此基础上，还会介绍一些更高效的语音编码技术，如自适应差分脉冲编码调制（ADPCM），它通过预测下一采样值来减小编码的比特率，实现更小的文件体积。 第二部分：信息传输的保障——信道编码与纠错 即使信息被正确编码，在传输过程中也可能受到噪声和其他干扰的影响而发生错误。本部分将聚焦于如何让信息在信道中“健壮”地传输。 信道模型与错误分析： 在深入探讨纠错技术之前，我们必须理解信息在传输过程中可能遇到的“敌人”。这里会介绍几种经典的信道模型，如二元对称信道（BSC）和高斯白噪声信道，以及它们如何抽象地描述了信道中可能发生的错误类型，例如比特翻转。理解这些模型，有助于我们量化传输错误的概率和严重性。 冗余的智慧：汉明码与奇偶校验： 如何在不直接增加信息量的同时，检测并纠正错误？冗余是关键。我们将从最简单的奇偶校验码开始，理解它的检测能力和局限性。随后，深入学习汉明码，理解其如何通过巧妙的校验位设计，不仅能检测单比特错误，还能定位并纠正单比特错误，这是许多早期通信系统和存储设备中广泛使用的纠错码。 循环冗余校验（CRC）： CRC是一种在数据链路层和存储系统中非常重要的错误检测码。本书将详细介绍CRC的生成原理，包括多项式除法在CRC计算中的应用。你将了解到，CRC如何通过生成一个短小的校验序列，能够高效地检测出多种常见的传输错误，如突发错误。 前向纠错（FEC）码的飞跃： 相较于只能检测错误并请求重传的差错控制码，FEC码能够在接收端直接纠正部分错误，大大提高了传输效率，尤其在单向通信或时延敏感的应用中至关重要。我们将介绍几种经典的FEC码： 卷积码： 介绍卷积码的编码结构（寄存器、编码器）、约束长度和生成多项式。重点解析维特比（Viterbi）算法，这是解码卷积码的经典高效算法，它如何通过搜索最优路径来恢复原始信息。 里德-索罗门码（RS码）： 讲解RS码作为一种分组码，它在纠正突发错误方面表现出色。你将了解到RS码在CD、DVD、条形码以及卫星通信等领域得到广泛应用的原因，其强大的纠错能力源于其在伽罗瓦域（有限域）上的数学构造。 低密度奇偶校验码（LDPC码）与极化码： 作为现代通信系统（如5G、Wi-Fi 6）的核心纠错技术，LDPC码和极化码代表了纠错码研究的前沿。本书将概述它们的设计思想，例如LDPC码稀疏校验矩阵的特性，以及极化码如何通过“极化”概念实现信道容量的渐近逼近，从而在理论和实践上都达到了前所未有的性能。 第三部分：信息压缩与高效存储——去除冗余的艺术 在传输和存储海量信息时，如何最大限度地减少数据量而不损失关键信息，是信息编码的另一大挑战。本部分将深入探讨数据压缩的原理与技术。 无损压缩的智慧： 熵编码： 介绍信息熵的概念，理解它如何衡量信息的不确定性。在此基础上，深入讲解两种重要的熵编码方法： 霍夫曼编码（Huffman Coding）： 详细解析霍夫曼编码的构建过程，如何根据符号出现的概率构建最优的前缀码树，使得出现频率高的符号具有较短的编码，频率低的符号具有较长的编码，从而实现数据压缩。 算术编码（Arithmetic Coding）： 讲解算术编码如何将整个消息映射到一个单一的实数区间内，实现比霍夫曼编码更高的压缩率。虽然其实现复杂度更高，但在许多高级压缩算法中扮演重要角色。 字典编码： 介绍Lempel-Ziv（LZ）系列算法，如LZ77和LZ78（及其衍生算法LZW）。这些算法通过构建一个动态的字典，将重复出现的字符串序列用字典中的短码来代替，从而实现高效压缩。我们将解析LZ77如何在滑动窗口中查找匹配，以及LZW如何构建一个全局字典。 有损压缩的权衡： 在某些应用中，可以允许一定程度的信息损失来换取更高的压缩率，例如图像和音频的压缩。 变换编码： 讲解离散余弦变换（DCT）在图像和视频压缩中的核心作用（如JPEG、MPEG标准）。DCT如何将信号从空间域转换到频率域，使得大部分能量集中在少数低频分量上，而高频分量可以被量化甚至丢弃。 量化技术： 详细探讨标量量化和矢量量化（VQ）的原理，以及它们如何通过降低数据的精度来减少存储需求。理解量化步长和量化表在不同压缩标准中的设计考量。 感知编码： 重点介绍音频和视频压缩中的感知模型。例如，人耳对某些频率的声音不敏感，人眼对某些视觉细节不敏感。感知编码利用这些心理声学和心理视觉特性，在不引起用户明显察觉的情况下，丢弃那些“不重要”的信息，从而实现高压缩比。 第四部分：信息安全的基石——密码编码与认证 信息的安全传输和存储是现代社会不可或缺的一部分。本部分将探讨如何利用编码技术来保护信息的机密性、完整性和可用性。 对称加密： 介绍对称加密的基本原理，即加密和解密使用同一密钥。详细解析经典算法如数据加密标准（DES）及其改进版本（3DES），以及现代广泛应用的AES（高级加密标准）。理解分组密码和序列密码的区别，以及它们在实际应用中的特点。 非对称加密（公钥加密）： 讲解非对称加密的核心思想，即使用一对密钥（公钥和私钥）。重点介绍RSA算法的原理，包括其基于大数分解的困难性。解释公钥加密在数字签名、密钥交换等方面的应用。 散列函数（哈希函数）： 介绍散列函数如何将任意长度的数据映射为固定长度的“指纹”。重点讲解MD5、SHA-1、SHA-256等常用散列函数的特性，包括其单向性、雪崩效应和抗碰撞性。理解散列函数在校验数据完整性、密码存储等方面的作用。 数字签名： 讲解如何结合非对称加密和散列函数实现数字签名，保证信息的来源可信和内容未被篡改。理解数字签名的验证过程。 身份认证与密钥管理： 简要介绍身份认证机制（如基于密码、证书）和密钥管理的重要性，它们是确保加密系统有效运行的必要条件。 第五部分：现代通信系统中的编码应用 在这一部分，我们将把前几部分所学的知识融会贯通，展示编码技术在现代通信系统中的具体应用。 移动通信（4G/5G）： 深入解析LTE和5G NR标准中应用的复杂编码方案，如Turbo码和LDPC码在数据信道中的应用，以及Polar码在控制信道中的作用。讨论信道编码、调制解调、多天线技术（MIMO）等如何协同工作，以实现高速率、低时延和高可靠性的无线通信。 无线局域网（Wi-Fi）： 介绍Wi-Fi标准（如802.11ac/ax）如何利用OFDM（正交频分复用）技术来对抗多径衰落，以及如何结合卷积码或LDPC码来提高数据传输的可靠性。 卫星通信： 探讨卫星通信对编码技术的要求，如长距离传输、高噪声环境。重点分析RS码和卷积码在提高信噪比、增强信号鲁棒性方面的作用。 光纤通信： 介绍高速光通信系统为何需要高效的纠错编码，以及先进的FEC编码（如超前FEC）如何帮助突破光纤通信的传输瓶颈。 存储技术： 探讨编码技术在硬盘、SSD、闪存等存储介质中的应用，如RAID（冗余独立磁盘阵列）中的纠错技术，以及SSD中的LDPC码如何提升读写寿命和可靠性。 结论 信息编码与解码并非独立的学科，而是贯穿于信息时代的各个角落，是现代科技文明的驱动力之一。从最简单的比特表示，到复杂的纠错算法和安全加密协议，无一不体现着人类的智慧和创造力。本书通过系统性的梳理和详实的阐述，希望能够帮助读者建立起对信息编码与解码的全面认识，理解其深厚的理论基础，洞察其广阔的应用前景。愿本书能点燃你对信息科学的好奇心，让你在信息浪潮中，能够更加游刃有余地驾驭和创造。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，简直是为系统性的知识建构而生的典范。它并没有把所有知识点平铺直叙地堆砌，而是构建了一个严密的知识树。从最基础的信源编码和信道编码的引入，到信道容量的极限探讨，再到系统性能的评估指标，每一个章节都是前一个章节的自然延伸和应用。这种递进式的编排，极大地帮助了读者建立起一个完整的通信系统认知框架。我发现自己不再是零散地记住一些公式，而是能够将不同模块的功能有机地联系起来——例如，理解了信道编码的意义后，再去看调制解调的抗干扰设计，就会发现它们是互为表里的统一体。这种宏观的视野，对于任何想深入研究通信领域的人来说，都是无价之宝。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的阅读过程是一场对心智的持续挑战，它要求读者保持高度的专注力，因为它涉及的数学工具和物理直觉的结合非常紧密。我尤其喜欢作者在讨论信息论基础时那种近乎哲学层面的探讨，比如“信息”的本质究竟是什么，带宽和功率如何在有限的宇宙中进行交换和博弈。这种对基础原理的深刻挖掘，远超出了普通技术书籍的范畴，它促使我不断地反思我们所依赖的数字世界的底层逻辑。虽然过程中不乏需要反复推敲、甚至需要借助其他数学参考书辅助理解的段落，但最终攻克难关后的成就感，是其他读物无法比拟的。它不仅仅教会了“如何通信”，更重要的是，它教会了“如何思考通信的极限”。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我得说，简直是打开了我对信息世界理解的一扇全新的大门。我一直以为，我们日常使用的手机、网络，那些看似神奇的无线连接，背后无非就是一些高深莫测的公式堆砌。但读完这本书后，我才真正领悟到，原来这一切的“魔术”，都建立在一套极其精妙且优雅的数学和物理基础之上。作者没有仅仅停留在理论的罗列，而是用一种近乎诗意的笔触，描绘了信号如何在噪声的海洋中航行，如何被编码、调制、解调，最终精准地送达目的地。特别是关于噪声对信息可靠性的影响那一部分，描述得入木三分，让人深刻体会到工程师们在设计通信系统时所付出的智慧与心血，为了那一点点信噪比的提升，背后是无数次的迭代和精算。它让我从一个单纯的“用户”思维，转变为一个审视“媒介”本身的视角，那种从混沌中提取秩序的震撼感，是难以言喻的。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对工程实现细节非常感兴趣的业余爱好者，通常市面上很多理论书籍讲得太高，让人觉得空中楼阁。但这本著作在这方面做得非常到位。它不仅仅停留在“是什么”的层面，更深入探讨了“为什么会这样”以及“实际中如何处理”。比如在讲到多址接入技术时，书中对不同体制下（如FDMA, TDMA, CDMA）的资源分配和干扰控制的权衡分析，简直是一份实战手册。它没有回避工程中的非理想因素，比如带外辐射、互调失真等实际限制，这让理论的讨论瞬间接地气了。读到这些地方，我仿佛能闻到实验室里设备运行的微热，感受到设计者们在优化性能指标时的那种务实和严谨。它提供了一个坚实的理论基础，同时又没有脱离工程实践的土壤，平衡感拿捏得极好。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本厚厚的书时，我心里是有些打鼓的，担心内容过于枯燥，全是抽象的数学符号。但出乎意料的是，作者的叙述逻辑极其清晰，仿佛是一位经验丰富的老师，耐心地牵引着每一个初学者走过复杂的概念迷宫。对于傅里叶变换、采样定理这类初看令人望而生畏的概念，书中穿插的实例和图示，简直是点睛之笔。我尤其欣赏作者在讲解“调制”技术时的那种层层递进的节奏感——从最基础的幅度变化，到频率的巧妙利用，再到相位上的精妙控制，每一步的引入都恰到好处，让你在不知不觉中，已经掌握了数字通信的骨架。读这本书的感觉不像是在啃一本教材，更像是在参与一场由作者精心策划的智力探险，每解开一个谜题，都伴随着“原来如此”的豁然开朗。