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王素珍 著

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 調製解調
• 信道編碼
• 信息論
• 無綫通信
• 數字通信
• 模擬通信
• 通信係統
• 電磁場與電磁波

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563521319

商品編碼：29760843154

包裝：平裝

齣版時間：2010-02-01

基本信息

書名:通信原理

定價：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:王素珍

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2010-02-01

ISBN：9787563521319

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.540kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹瞭通信係統的基本原理與技術。全書共分10章，內容包括緒論、信號與分析、模擬調製係統、數字信號的基帶傳輸係統、正弦載波數字調製係統、模擬信號的數字傳輸、同步原理、差錯控製編碼、先進的數字帶通調製與解調、信道復用與通信網等內容。
　　在保持一定理論深度的基礎上，本書盡可能地簡化數學分析過程，突齣對概念、新技術的介紹，增進與實際係統的聯係。本書可作為高等院校通信、電子信息等相關專業本科生的教材，也可作為相關專業和通信工程技術人員的參考書。

目錄

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章 緒論
　1.1 通信係統
　1.2 信息及其度量
　1.3 通信係統主要性能指標
　1.4 通信係統的分類及通信方式
　習題
第2章 信號與分析
　2.1 確定信號的分析
　2.2 隨機變量分析
　2.3 隨機過程及其統計特性
　2.4 平穩隨機過程
　2.5 高斯隨機過程
　2.6 通信係統中常見的幾種高斯隨機信號
　2.7 平穩隨機過程通過綫性係統
　2.8 信道
　習題
第3章 模擬調製係統
　3.1 模擬綫性調製
　3.2 綫性調製係統的抗噪聲性能
　3.3 非綫性調製原理
　3.4 調頻係統的抗噪聲性能
　3.5 頻分復用
　3.6 模擬通信係統的應用舉例
　習題
第4章 數字信號的基帶傳輸係統
　4.1 數字基帶信號的碼型
　4.2 數字基帶信號的功率譜特性
　4.3 基帶係統間串擾的傳輸條件
　4.4 部分響應基帶係統
　4.5 基帶係統的抗噪聲性能
　4.6 眼圖
　4.7 時域均衡器
　4.8 擾碼和解擾
　習題
第5章 正弦載波數字調製係統
　5.1 二進製振幅鍵控(2ASK)
　5.2 二進製移頻鍵控(2FSK)
　5.3 二進製相移鍵控(2PSK)
　5.4 二進製差分相移筍控(2DPSK)
　5.5 二進製數字調製係統的抗噪聲性能
　5.6 匹配濾波器
　5.7 相關接收機
　5.8 多進製數字調製係統
　習題
第6章 模擬信號的數字傳輸
　6.1 采樣定理
　6.2 采樣信號的量化
　6.3 脈衝編碼調製(PCM)
　6.4 簡單增量調製(△M)
　6.5 差分脈衝編碼調製(DPCM)
　6.6 時分復用和復接(TDM)
　習題
第7章 同步原理
　7.1 引言
　7.2 載波同步
　7.3 位同步
　7.4 群同步
　7.5 網同步
　習題
第8章 差錯控製編碼
　8.1 差錯控製的基本原理
　8.2 綫性分組碼
　8.3 循環碼
　8.4 捲積碼
　8.5 網格編碼調製(TAM)
　習題
第9章 先進的數字帶通調製與解調
　9.1 正交振幅調製(QAM)
　9.2 小頻移鍵控及高斯小頻移鍵控
　9.3 正交頻分復用(OFDM)
　9.4 擴展頻譜技術
　習題
0章 信道復用與通信網
　10.1 引言
　10.2 頻分復用(FDM)
　10.3 時分復用(TDM)
　10.4 碼分復用(CDM)
　10.5 多址通信方式
　10.6 CDMA蜂窩移動通信係統
　10.7 通信網
　習題
附錄1 常用三角公式
附錄2 Q函數錶和誤差函數錶
附錄3 類貝塞爾函數錶
縮寫詞錶

作者介紹

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文摘

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序言

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《信息編碼與解碼：從基礎到前沿》 引言 我們身處一個信息爆炸的時代，信息的産生、傳輸、存儲和處理構成瞭現代社會運轉的基石。從日常生活中的電子郵件、社交媒體，到尖端的科學研究、金融交易，再到國傢安全和太空探索，無處不閃爍著信息的光芒。而要讓這些信息準確、高效、可靠地流通，離不開一套精密的“語言”和“規則”——這便是信息編碼與解碼的核心範疇。本書旨在深入淺齣地剖析信息編碼與解碼的奧秘，帶領讀者穿越這個充滿智慧的領域，理解從最基礎的信號錶示到復雜的數據壓縮、糾錯以及安全傳輸的演進脈絡。我們不僅僅關注理論的深度，更緻力於揭示其在現實世界中的廣泛應用，讓你我都能更好地理解並駕馭信息洪流。 第一部分：信息編碼的基石——錶示與量化 本部分將從最根本的層麵齣發，探討信息是如何被錶示和量化的。 數字係統的奧秘： 我們將從二進製、八進製、十進製和十六進製等不同數製齣發，理解它們在計算機科學和數字信號處理中的重要性。深入探討數製之間的轉換原理，例如如何將一個十進製數轉化為二進製數，反之亦然。還會觸及補碼、原碼、反碼等概念，解釋它們在計算機內部錶示負數時的作用，以及如何進行加減運算。這將為你理解計算機如何處理數字信息打下堅實的基礎。 字符編碼的演進： 文字是信息最直觀的載體之一。本書將詳細介紹ASCII碼、EBCDIC碼等早期字符編碼標準，並重點闡述Unicode（包括UTF-8、UTF-16、UTF-32）的齣現如何解決瞭不同語言和字符集之間的兼容性問題。你將瞭解到，為什麼同一個字符在不同的編碼方式下可能占用不同的字節數，以及UTF-8編碼如何實現空間效率和通用性的平衡，支撐著全球互聯網的正常運行。 模擬信號的數字化： 現實世界中的許多信息，如聲音、圖像、視頻，最初都是以模擬信號的形式存在的。本部分將深入講解模數轉換（ADC）的原理，包括采樣定理（奈奎斯特-香農采樣定理）如何保證采樣頻率對原始信號的無損恢復至關重要。我們還會討論量化誤差，以及不同的量化位數（如8位、10位、16位）如何影響信號的動態範圍和精度。理解這一過程，你將明白為什麼數碼相機能捕捉畫麵，MP3播放器能還原音樂。 波形編碼技術： 針對語音信號，我們將介紹脈衝編碼調製（PCM）作為一種基礎的編碼方式。詳細解析PCM的三個關鍵步驟：采樣、量化和編碼。在此基礎上，還會介紹一些更高效的語音編碼技術，如自適應差分脈衝編碼調製（ADPCM），它通過預測下一采樣值來減小編碼的比特率，實現更小的文件體積。 第二部分：信息傳輸的保障——信道編碼與糾錯 即使信息被正確編碼，在傳輸過程中也可能受到噪聲和其他乾擾的影響而發生錯誤。本部分將聚焦於如何讓信息在信道中“健壯”地傳輸。 信道模型與錯誤分析： 在深入探討糾錯技術之前，我們必須理解信息在傳輸過程中可能遇到的“敵人”。這裏會介紹幾種經典的信道模型，如二元對稱信道（BSC）和高斯白噪聲信道，以及它們如何抽象地描述瞭信道中可能發生的錯誤類型，例如比特翻轉。理解這些模型，有助於我們量化傳輸錯誤的概率和嚴重性。 冗餘的智慧：漢明碼與奇偶校驗： 如何在不直接增加信息量的同時，檢測並糾正錯誤？冗餘是關鍵。我們將從最簡單的奇偶校驗碼開始，理解它的檢測能力和局限性。隨後，深入學習漢明碼，理解其如何通過巧妙的校驗位設計，不僅能檢測單比特錯誤，還能定位並糾正單比特錯誤，這是許多早期通信係統和存儲設備中廣泛使用的糾錯碼。 循環冗餘校驗（CRC）： CRC是一種在數據鏈路層和存儲係統中非常重要的錯誤檢測碼。本書將詳細介紹CRC的生成原理，包括多項式除法在CRC計算中的應用。你將瞭解到，CRC如何通過生成一個短小的校驗序列，能夠高效地檢測齣多種常見的傳輸錯誤，如突發錯誤。 前嚮糾錯（FEC）碼的飛躍： 相較於隻能檢測錯誤並請求重傳的差錯控製碼，FEC碼能夠在接收端直接糾正部分錯誤，大大提高瞭傳輸效率，尤其在單嚮通信或時延敏感的應用中至關重要。我們將介紹幾種經典的FEC碼： 捲積碼： 介紹捲積碼的編碼結構（寄存器、編碼器）、約束長度和生成多項式。重點解析維特比（Viterbi）算法，這是解碼捲積碼的經典高效算法，它如何通過搜索最優路徑來恢復原始信息。 裏德-索羅門碼（RS碼）： 講解RS碼作為一種分組碼，它在糾正突發錯誤方麵錶現齣色。你將瞭解到RS碼在CD、DVD、條形碼以及衛星通信等領域得到廣泛應用的原因，其強大的糾錯能力源於其在伽羅瓦域（有限域）上的數學構造。 低密度奇偶校驗碼（LDPC碼）與極化碼： 作為現代通信係統（如5G、Wi-Fi 6）的核心糾錯技術，LDPC碼和極化碼代錶瞭糾錯碼研究的前沿。本書將概述它們的設計思想，例如LDPC碼稀疏校驗矩陣的特性，以及極化碼如何通過“極化”概念實現信道容量的漸近逼近，從而在理論和實踐上都達到瞭前所未有的性能。 第三部分：信息壓縮與高效存儲——去除冗餘的藝術 在傳輸和存儲海量信息時，如何最大限度地減少數據量而不損失關鍵信息，是信息編碼的另一大挑戰。本部分將深入探討數據壓縮的原理與技術。 無損壓縮的智慧： 熵編碼： 介紹信息熵的概念，理解它如何衡量信息的不確定性。在此基礎上，深入講解兩種重要的熵編碼方法： 霍夫曼編碼（Huffman Coding）： 詳細解析霍夫曼編碼的構建過程，如何根據符號齣現的概率構建最優的前綴碼樹，使得齣現頻率高的符號具有較短的編碼，頻率低的符號具有較長的編碼，從而實現數據壓縮。 算術編碼（Arithmetic Coding）： 講解算術編碼如何將整個消息映射到一個單一的實數區間內，實現比霍夫曼編碼更高的壓縮率。雖然其實現復雜度更高，但在許多高級壓縮算法中扮演重要角色。 字典編碼： 介紹Lempel-Ziv（LZ）係列算法，如LZ77和LZ78（及其衍生算法LZW）。這些算法通過構建一個動態的字典，將重復齣現的字符串序列用字典中的短碼來代替，從而實現高效壓縮。我們將解析LZ77如何在滑動窗口中查找匹配，以及LZW如何構建一個全局字典。 有損壓縮的權衡： 在某些應用中，可以允許一定程度的信息損失來換取更高的壓縮率，例如圖像和音頻的壓縮。 變換編碼： 講解離散餘弦變換（DCT）在圖像和視頻壓縮中的核心作用（如JPEG、MPEG標準）。DCT如何將信號從空間域轉換到頻率域，使得大部分能量集中在少數低頻分量上，而高頻分量可以被量化甚至丟棄。 量化技術： 詳細探討標量量化和矢量量化（VQ）的原理，以及它們如何通過降低數據的精度來減少存儲需求。理解量化步長和量化錶在不同壓縮標準中的設計考量。 感知編碼： 重點介紹音頻和視頻壓縮中的感知模型。例如，人耳對某些頻率的聲音不敏感，人眼對某些視覺細節不敏感。感知編碼利用這些心理聲學和心理視覺特性，在不引起用戶明顯察覺的情況下，丟棄那些“不重要”的信息，從而實現高壓縮比。 第四部分：信息安全的基石——密碼編碼與認證 信息的安全傳輸和存儲是現代社會不可或缺的一部分。本部分將探討如何利用編碼技術來保護信息的機密性、完整性和可用性。 對稱加密： 介紹對稱加密的基本原理，即加密和解密使用同一密鑰。詳細解析經典算法如數據加密標準（DES）及其改進版本（3DES），以及現代廣泛應用的AES（高級加密標準）。理解分組密碼和序列密碼的區彆，以及它們在實際應用中的特點。 非對稱加密（公鑰加密）： 講解非對稱加密的核心思想，即使用一對密鑰（公鑰和私鑰）。重點介紹RSA算法的原理，包括其基於大數分解的睏難性。解釋公鑰加密在數字簽名、密鑰交換等方麵的應用。 散列函數（哈希函數）： 介紹散列函數如何將任意長度的數據映射為固定長度的“指紋”。重點講解MD5、SHA-1、SHA-256等常用散列函數的特性，包括其單嚮性、雪崩效應和抗碰撞性。理解散列函數在校驗數據完整性、密碼存儲等方麵的作用。 數字簽名： 講解如何結閤非對稱加密和散列函數實現數字簽名，保證信息的來源可信和內容未被篡改。理解數字簽名的驗證過程。 身份認證與密鑰管理： 簡要介紹身份認證機製（如基於密碼、證書）和密鑰管理的重要性，它們是確保加密係統有效運行的必要條件。 第五部分：現代通信係統中的編碼應用 在這一部分，我們將把前幾部分所學的知識融會貫通，展示編碼技術在現代通信係統中的具體應用。 移動通信（4G/5G）： 深入解析LTE和5G NR標準中應用的復雜編碼方案，如Turbo碼和LDPC碼在數據信道中的應用，以及Polar碼在控製信道中的作用。討論信道編碼、調製解調、多天綫技術（MIMO）等如何協同工作，以實現高速率、低時延和高可靠性的無綫通信。 無綫局域網（Wi-Fi）： 介紹Wi-Fi標準（如802.11ac/ax）如何利用OFDM（正交頻分復用）技術來對抗多徑衰落，以及如何結閤捲積碼或LDPC碼來提高數據傳輸的可靠性。 衛星通信： 探討衛星通信對編碼技術的要求，如長距離傳輸、高噪聲環境。重點分析RS碼和捲積碼在提高信噪比、增強信號魯棒性方麵的作用。 光縴通信： 介紹高速光通信係統為何需要高效的糾錯編碼，以及先進的FEC編碼（如超前FEC）如何幫助突破光縴通信的傳輸瓶頸。 存儲技術： 探討編碼技術在硬盤、SSD、閃存等存儲介質中的應用，如RAID（冗餘獨立磁盤陣列）中的糾錯技術，以及SSD中的LDPC碼如何提升讀寫壽命和可靠性。 結論 信息編碼與解碼並非獨立的學科，而是貫穿於信息時代的各個角落，是現代科技文明的驅動力之一。從最簡單的比特錶示，到復雜的糾錯算法和安全加密協議，無一不體現著人類的智慧和創造力。本書通過係統性的梳理和詳實的闡述，希望能夠幫助讀者建立起對信息編碼與解碼的全麵認識，理解其深厚的理論基礎，洞察其廣闊的應用前景。願本書能點燃你對信息科學的好奇心，讓你在信息浪潮中，能夠更加遊刃有餘地駕馭和創造。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，簡直是為係統性的知識建構而生的典範。它並沒有把所有知識點平鋪直敘地堆砌，而是構建瞭一個嚴密的知識樹。從最基礎的信源編碼和信道編碼的引入，到信道容量的極限探討，再到係統性能的評估指標，每一個章節都是前一個章節的自然延伸和應用。這種遞進式的編排，極大地幫助瞭讀者建立起一個完整的通信係統認知框架。我發現自己不再是零散地記住一些公式，而是能夠將不同模塊的功能有機地聯係起來——例如，理解瞭信道編碼的意義後，再去看調製解調的抗乾擾設計，就會發現它們是互為錶裏的統一體。這種宏觀的視野，對於任何想深入研究通信領域的人來說，都是無價之寶。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我得說，簡直是打開瞭我對信息世界理解的一扇全新的大門。我一直以為，我們日常使用的手機、網絡，那些看似神奇的無綫連接，背後無非就是一些高深莫測的公式堆砌。但讀完這本書後，我纔真正領悟到，原來這一切的“魔術”，都建立在一套極其精妙且優雅的數學和物理基礎之上。作者沒有僅僅停留在理論的羅列，而是用一種近乎詩意的筆觸，描繪瞭信號如何在噪聲的海洋中航行，如何被編碼、調製、解調，最終精準地送達目的地。特彆是關於噪聲對信息可靠性的影響那一部分，描述得入木三分，讓人深刻體會到工程師們在設計通信係統時所付齣的智慧與心血，為瞭那一點點信噪比的提升，背後是無數次的迭代和精算。它讓我從一個單純的“用戶”思維，轉變為一個審視“媒介”本身的視角，那種從混沌中提取秩序的震撼感，是難以言喻的。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本厚厚的書時，我心裏是有些打鼓的，擔心內容過於枯燥，全是抽象的數學符號。但齣乎意料的是，作者的敘述邏輯極其清晰，仿佛是一位經驗豐富的老師，耐心地牽引著每一個初學者走過復雜的概念迷宮。對於傅裏葉變換、采樣定理這類初看令人望而生畏的概念，書中穿插的實例和圖示，簡直是點睛之筆。我尤其欣賞作者在講解“調製”技術時的那種層層遞進的節奏感——從最基礎的幅度變化，到頻率的巧妙利用，再到相位上的精妙控製，每一步的引入都恰到好處，讓你在不知不覺中，已經掌握瞭數字通信的骨架。讀這本書的感覺不像是在啃一本教材，更像是在參與一場由作者精心策劃的智力探險，每解開一個謎題，都伴隨著“原來如此”的豁然開朗。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對工程實現細節非常感興趣的業餘愛好者，通常市麵上很多理論書籍講得太高，讓人覺得空中樓閣。但這本著作在這方麵做得非常到位。它不僅僅停留在“是什麼”的層麵，更深入探討瞭“為什麼會這樣”以及“實際中如何處理”。比如在講到多址接入技術時，書中對不同體製下（如FDMA, TDMA, CDMA）的資源分配和乾擾控製的權衡分析，簡直是一份實戰手冊。它沒有迴避工程中的非理想因素，比如帶外輻射、互調失真等實際限製，這讓理論的討論瞬間接地氣瞭。讀到這些地方，我仿佛能聞到實驗室裏設備運行的微熱，感受到設計者們在優化性能指標時的那種務實和嚴謹。它提供瞭一個堅實的理論基礎，同時又沒有脫離工程實踐的土壤，平衡感拿捏得極好。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，這本書的閱讀過程是一場對心智的持續挑戰，它要求讀者保持高度的專注力，因為它涉及的數學工具和物理直覺的結閤非常緊密。我尤其喜歡作者在討論信息論基礎時那種近乎哲學層麵的探討，比如“信息”的本質究竟是什麼，帶寬和功率如何在有限的宇宙中進行交換和博弈。這種對基礎原理的深刻挖掘，遠超齣瞭普通技術書籍的範疇，它促使我不斷地反思我們所依賴的數字世界的底層邏輯。雖然過程中不乏需要反復推敲、甚至需要藉助其他數學參考書輔助理解的段落，但最終攻剋難關後的成就感，是其他讀物無法比擬的。它不僅僅教會瞭“如何通信”，更重要的是，它教會瞭“如何思考通信的極限”。