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王维一 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115119186

商品编码：29784523839

包装：平装

出版时间：2004-08-01

基本信息

书名：通信原理——高等学校通信教材

定价：14.00元

作者：王维一

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2004-08-01

ISBN：9787115119186

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要叙述通信系统的组成与质量指标、信号的时域与频域特性、信道与高斯白噪声、模拟信号的调制和频分多路复用概念、PCM技术以及时分多路复用和同步概念、数字信号的基带传输、数字信号的调制与解调原理，数据传输中的Modem和差错控制编码的基础知识等内容。　　本书可作为计算机工程、信息与网络工程、电子工程等专业的大学本科教材，也可供从事电子类工程技术人员学习参考。

目录

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章　通信系统概论　1
1.1　现代通信概况　1
1.2　通信系统模型　3
1.2.1　通信系统的组成　3
1.2.2　模拟通信、数字通信和数据通信　3
1.3　通信系统的质量指标　5
1.3.1　模拟通信系统的质量指标　5
1.3.2　数字通信系统的质量指标　6
1.4　信号的时域特性　7
1.4.1　信号的分类　7
1.4.2　确定信号的表达形式　7
1.5　信号的频域特性　10
1.5.1　傅里叶变换式　10
1.5.2　几种典型信号的傅里叶变换　10
1.5.3　傅里叶变换的性质　14
1.5.4　能量信号与功率信号　15
1.6　信号通过线性系统　16
1.6.1　系统的分类　16
1.6.2　系统函数　16
1.6.3　无失真传输系统　17
1.6.4　理想低通滤波器　18
思考题与练习题　19

第2章　信道与噪声　21
2.1　传输信道　21
2.1.1　无记忆信道　22
2.1.2　恒参信道　23
2.1.3　变参信道　25
2.2　信息的度量与信道容量　25
2.2.1　信息的度量　26
2.2.2　信道容量　28
2.3　噪声　29
2.3.1　过程的基本概念　29
2.3.2　广义平稳过程和各态遍历性　30
2.3.3　功率谱密度　32
2.4　高斯噪声和白噪声　33
2.4.1　高斯噪声　33
2.4.2　白噪声　33
2.5　窄带噪声　35
2.5.1　窄带噪声的表示式　36
2.5.2　正交表示式的重要性质　36
思考题与练习题　36

第3章　模拟调制系统　39
3.1　幅度调制　39
3.1.1　振幅调制(AM)　39
3.1.2　单边带调制(SSB)　43
3.2　幅度调制信号的抗噪声性能　46
3.2.1　SSB噪声　46
3.2.2　AM系统的噪声　47
3.3　角度调制　50
3.3.1　角度调制的一般概念　50
3.3.2　频率调制(FM)　51
3.3.3　FM信号的产生和解调　55
3.3.4　相位调制(PM)　57
3.4　角度调制系统的噪声　58
3.4.1　FM系统的输出信噪比(S/N)　58
3.4.2　PM系统的输出信噪比(S/N)　60
3.5　频分多路复用(FDM)　61
思考题与练习题　62

第4章　模拟信号的数字传输　64
4.1　模拟信号的取样　64
4.1.1　取样定理　64
4.1.2　理想取样　65
4.1.3　带通信号的取样　67
4.2　样值信号的幅度量化　68
4.2.1　量化原理　69
4.2.2　均匀量化　69
4.2.3　非均匀量化　72
4.3　编码方法　74
4.3.1　A87.6/13折线压缩律　74
4.3.2　码元的排列　76
4.4　时分复用　78
4.4.1　时分复用(TDM)原理　78
4.4.2　PCM基群帧结构　79
4.4.3　PCM高次群复用　80
4.4.4　单路PCM编解码器　80
4.5　同步技术　80
4.5.1　码元同步　81
4.5.2　帧同步　82
思考题与练习题　83

第5章　数字基带传输　85
5.1　数据信号的基本形式　85
5.2　基带传输波形的形成　86
5.2.1　数据传输中的符号间干扰　87
5.2.2　间干扰的带限信号设计　88
5.2.3　具有幅度滚降特性的低通滤波器　89
5.3　部分响应信号　91
5.3.1　双二进制信号系统　91
5.3.2　部分响应系统　94
5.4　时域均衡及佳准则　97
5.4.1　横向滤波器(TF)　98
5.4.2　均衡的佳准则　99
思考题与练习题　101

第6章　数字信号的调制与解调　103
6.1　二进制幅度键控(2ASK)　103
6.1.1　2ASK信号产生及其功率谱　103
6.1.2　2ASK信号的解调　105
6.2　二进制频移键控(2FSK)　106
6.2.1　2FSK信号产生及其功率谱　106
6.2.2　2FSK信号的解调　108
6.3　二进制相移键控(2PSK)　109
6.3.1　2PSK信号的产生和功率谱　109
6.3.2　2PSK信号的解调　110
6.3.3　二进制差分相移键控(2DPSK)　111
6.4　改进型数字调制　113
6.4.1　多进制相移键控(MPSK)　113
6.4.2　正交幅度调制(QAM)　117
6.4.3　部分响应正交幅度调制(QPR)　119
6.4.4　小频移键控(MSK)　119
6.5　数字调制系统的性能　120
6.5.1　二进制数字调制系统　120
6.5.2　多进制数字调制系统　121
6.6　调制解调器(Modem)　121
附录　公式(6-5)的推导　123
思考题与练习题　125

第7章　差错控制编码　127
7.1　差错控制编码的基本原理　127
7.1.1　差错控制方法　127
7.1.2　纠错编码的一般概念　128
7.1.3　编码效率　129
7.2　常用检错码　129
7.2.1　奇偶校验码　129
7.2.2　行列校验码　130
7.2.3　等比码　131
7.3　线性分组码　131
7.3.1　汉明码　132
7.3.2　监督矩阵　133
7.3.3　生成矩阵　134
7.3.4　校正子　135
7.4　循环码　137
7.4.1　生成多项式　137
7.4.2　生成矩阵　139
7.4.3　伴随式的计算　140
7.5　BCH码简介　141
思考题与练习题　143

附录一　误差函数　144
附录二　英文缩写名词对照表　146

参考文献　147

作者介绍

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文摘

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序言

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穿越电磁之海：解码信息传递的奥秘 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量的数据洪流所包围。从手机里传递的温暖问候，到网络上瞬息万变的资讯，再到卫星遥感传回的地球脉搏，这一切都离不开一个核心的学科——通信原理。本书将带领您踏上一场深入探寻信息传递奥秘的旅程，揭示那些隐藏在电磁波、信号编码和复杂网络背后的深刻洞察。 第一篇：信号的本质与变换——通信的基石 通信的起点，是对信号的理解。信号，是信息传递的载体，可以是随时间变化的电压、电流，也可以是不同频率的光波或声波。我们首先从信号的基本概念入手，了解其构成要素：幅度、频率、相位以及它们的组合所形成的各种波形。傅里叶分析，作为信号处理的“瑞士军刀”，将在本书中占据重要地位。我们将深入剖析如何将复杂的时域信号分解为一系列简单的正弦波分量，理解信号的频谱特性，这对于信号的传输、调制和解调至关重要。 您将学习到，为何将一个声音信号转换为数字信号需要采样和量化，以及采样定理（Nyquist-Shannon采样定理）如何为数字通信奠定理论基础。量化误差如何影响信号的精度，以及如何通过增加量化比特数来提高还原度。此外，我们将探讨各种经典的信号表示方法，如单位冲激函数、单位阶跃函数等，它们是分析和处理信号的强大工具。 卷积，作为信号系统分析的核心运算，将被详细阐述。理解线性时不变（LTI）系统的概念，即系统的输出只取决于输入信号和系统的冲激响应，与输入信号作用的顺序无关。通过卷积运算，我们可以预测系统对任意输入信号的响应，这对于理解滤波器、延迟器等通信系统中关键组件的工作原理至关重要。 第二篇：信息的编码与压缩——高效传输的智慧 将原始信息转化为适合传输的信号形式，并在此过程中尽可能地提高效率和可靠性，是通信原理的核心挑战之一。本篇将聚焦于信息的编码与压缩技术。 在信源编码方面，我们将深入研究香农（Shannon）的信息论，理解信息熵的概念，即一个信源的不确定性的度量，以及它如何限制了信息的压缩极限。您将学习到各种熵编码方法，如霍夫曼编码（Huffman coding）和算术编码（Arithmetic coding），它们如何根据信源统计特性，用更少的比特来表示高概率的符号，从而实现高效的无损数据压缩。 但现实世界的信道并非完美无瑕，噪声和干扰会不可避免地污染信号。为了应对这些挑战，信道编码应运而生。我们将在这一部分探讨错误检测与纠正码（ECC）的原理。从简单的奇偶校验码（Parity check code），到更强大的汉明码（Hamming code），再到卷积码（Convolutional code）和Turbo码（Turbo code）等先进编码技术，您将理解它们如何通过增加冗余信息，使得接收端能够检测并纠正传输过程中产生的错误，从而提高通信的可靠性。LDPC码（Low-Density Parity-Check code）作为近年来备受瞩目的编码技术，也将进行详细介绍，揭示其在现代通信系统中的重要作用。 第三篇：载波的运用与调制解调——信息“搬家”的艺术 低频信号往往不适合直接进行远距离传输，因为它们的波长很长，需要巨大的天线，并且容易受到环境干扰。此时，载波技术便发挥了至关重要的作用。本篇将深入讲解载波的原理以及各种调制解调技术。 我们将从最基本的模拟调制技术开始，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。理解它们如何将信息信号的特性（幅度、频率或相位）叠加到高频载波上，实现信息的“搬家”。同时，您将学习到这些调制方式的优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。 随着数字通信的兴起，数字调制技术变得日益重要。本书将详细介绍各种数字调制方式，包括幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、相移键控（PSK）以及正交幅度调制（QAM）等。您将理解，这些技术如何通过改变载波的幅度、频率或相位来表示数字比特流，例如，PSK如何用不同的相位来区分0和1，而QAM则结合了幅度和相位的变化，能够在一 个符号中传输更多比特，从而提高频谱利用率。 解调，则是从接收到的带载波信号中提取原始信息的过程。本书将介绍与各种调制技术相对应的解调器原理，包括包络检波、相干解调、非相干解调等，并分析它们的性能特点。 第四篇：信道的物理特性与噪声——信息传递的“敌人” 通信信道是信息传输的物理媒介，其特性直接影响着通信的质量。本篇将深入探讨各种信道的物理特性以及影响信号传输的噪声。 我们将从最常见的传输介质入手，如自由空间（无线通信）、同轴电缆、光纤等。了解它们各自的传播特性，例如衰减、失真、带宽限制以及多径效应（Multipath effect）。多径效应，是指信号经过多条不同路径到达接收端，由于路径长度不同，信号会产生时延和相位差，从而导致接收信号的幅度变化，即“衰落”（Fading）。本书将介绍衰落的类型（如平坦衰落和频率选择性衰落）及其影响。 噪声是通信系统中最普遍也最令人头痛的问题。我们将详细分析各种噪声的来源和特性，如热噪声（Thermal noise）、散粒噪声（Shot noise）以及外部干扰噪声。高斯白噪声（Gaussian white noise）作为一种重要的模型，将贯穿始终，用于分析噪声对信号的影响。您将学习到信噪比（SNR）这一关键指标，它衡量了信号的强度相对于噪声的强度，信噪比越高，通信质量越好。 第五篇：多路复用与多址技术——资源共享的智慧 在有限的通信资源下，如何让更多用户同时接入并高效地使用，是通信系统设计的重要课题。本篇将聚焦于多路复用（Multiplexing）与多址（Multiple Access）技术。 频分复用（FDM）是最早出现的多路复用技术之一，它将可用带宽划分为多个互不重叠的频段，每个用户分配一个频段进行传输。时分复用（TDM）则将时间轴划分为离散的时间隙，每个用户在指定的时间隙内进行传输。波分复用（WDM）在光通信中应用广泛，它利用不同波长的光信号承载不同的信息。 在多址技术方面，我们将介绍多种允许用户共享同一通信信道的方案。频分多址（FDMA）让不同用户在不同的频率上通信；时分多址（TDMA）让用户在不同的时间段内轮流使用信道；码分多址（CDMA）则允许用户使用相同的时域和频域资源，但通过不同的编码序列来区分用户。正交频分复用（OFDM）作为一种先进的多载波调制技术，在4G、5G等现代无线通信系统中扮演着核心角色，它将高速数据流划分为多个低速数据流，在多个正交的子载波上同时传输，有效对抗多径衰落，提高频谱利用率。 第六篇：通信系统的构成与演进——从基础到前沿 最后，我们将把前面所学的原理融会贯通，勾勒出通信系统的整体框架。从基带传输到带通传输，从传输层到应用层，理解不同层次的功能和相互关系。 您将了解到，一个完整的通信系统通常包含发送端、传输信道和接收端。发送端负责将信息源编码、调制，然后通过传输信道发送出去。接收端则需要进行解调、信道解码，最后将信息还原给用户。 本书还将简要回顾通信技术的发展历程，从早期的电报、电话，到无线电通信，再到今天的移动通信、卫星通信、光纤通信，以及未来的下一代通信技术。理解每一次技术飞跃背后所蕴含的通信原理的创新和突破。 结语： 通信原理是一门既具理论深度又富实践价值的学科。它不仅是信息科学和工程领域的核心组成部分，更是支撑现代社会运行的基石。通过对本书内容的学习，您将不仅能够理解信息是如何跨越时空的界限，更能够洞察通信技术发展的脉络，为更广阔的学术研究和工程实践打下坚实的基础。希望本书能为您打开一扇通往数字世界无限可能的窗户，激发您对信息传递奥秘的持续探索。

评分☆☆☆☆☆

从工程应用的角度来看，这本书的实用性确实值得称赞。它不仅仅停留在理论的象牙塔里，而是非常注重将理论知识转化为可操作的工程思维。书中在讲解完某个理论模型后，经常会附带一小段关于“实际系统中的挑战”的讨论，比如在实际的数字信号处理（DSP）实现中，如何权衡量化误差和运算复杂度。更重要的是，它在一些关键模块的设计上，会给出一些被业界广泛接受的优化思路和经验准则，这对于即将步入职场的工程师来说，价值难以估量。比如，在讨论信道均衡器设计时，它不仅讲解了迫击炮均衡（ZF）和最小均方误差（MMSE）的原理，还对比了它们在收敛速度和对残余ISI的抑制能力上的差异，这种基于性能指标的对比，是课堂教学中难以详尽展开的宝贵经验。这本书无疑是理论指导实践的典范之作。

评分☆☆☆☆☆

我个人觉得，这本书最大的价值在于它那近乎苛刻的严谨性，尤其是在数学推导和定理证明方面。不同于一些为了追求“易读性”而牺牲了理论完备性的教材，这部作品在关键步骤的处理上是滴水不漏的。每一个公式的引用、每一个假设的提出，都有明确的上下文支撑。比如，在推导香农定理时，作者对信息熵的定义和不等式链的每一步都进行了详细的论证，确保读者不会因为跳步而感到困惑。对于一些涉及概率论和随机过程的复杂运算，书中清晰地标注了所使用的概率分布及其性质，使得跨学科知识的衔接变得顺畅。即便是对于那些已经接触过相关内容的读者，回头翻阅这些推导细节，也能从中发现之前忽略的细微之处。这种严谨性，让这本书不仅是一本学习工具，更是一本可以反复查阅的参考手册，其结论的可靠性毋庸置疑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者显然对现代通信技术的演进脉络有着深刻的洞察力，体现在其章节的编排逻辑上，简直是教科书级别的示范。它并没有将数字通信和模拟通信割裂开来，而是巧妙地通过“信号表示”这个桥梁将两者联系起来，先从连续时间信号处理的基础讲起，逐步过渡到离散时间信号，再自然地引向数字调制。这种螺旋上升式的结构，确保了读者是在一个稳固的知识地基上不断向上构建更复杂的认知大厦。例如，在介绍信道容量时，它将各种限制条件（如带宽限制、噪声限制）层层剥开，最终汇聚到核心的香农极限，这种层层递进的方式，让读者对“信息论的局限性”有了感性认识，而非仅仅停留在公式层面。这种结构上的匠心独运，极大地降低了自学过程中的挫败感，因为它总能让你感觉到，你正在沿着一条已经被验证过无数次的最佳路径前进。

评分☆☆☆☆☆

这部书的排版和印刷质量真是让人眼前一亮，纸张的手感很扎实，装帧也十分考究，一看就知道是下了不少功夫的精品。阅读体验上，作者在引入新的概念时，往往会先给出一个非常直观的例子或者类比，这对于初学者来说简直是福音。比如，在讲解信道编码时，它没有一上来就抛出复杂的数学公式，而是先用一个生活中的“信息传递”场景来描绘差错的产生，然后自然而然地过渡到理论模型，逻辑链条非常清晰。书中插图的设计也极为用心，那些关键的流程图和波形图，色彩搭配得当，信息密度适中，不再是那种让人望而生畏的黑白线条堆砌。特别是对于傅里叶变换这类抽象工具的介绍，作者巧妙地结合了时域和频域的物理意义，让原本飘忽不定的概念一下子有了着落。读起来感觉就像是有一位经验丰富的工程师坐在你身边，不急不躁地为你拆解每一个技术难点，而不是冷冰冰的教科书灌输。这种对阅读体验的重视，确实提升了学习的兴趣和效率，让人愿意沉下心去啃下那些原本可能觉得枯燥的部分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，在同类教材中绝对是出类拔萃的。它不仅仅满足于讲解“是什么”和“怎么做”，更深入地挖掘了“为什么会这样”背后的物理本质和设计哲学。我特别欣赏它在系统设计思想上的阐述，比如在讲解调制解调时，作者将ASK, FSK, PSK, QAM等各种方案放在一个统一的能量效率和带宽效率的坐标系下进行对比分析，使得读者能立刻理解每种方案的取舍和应用场景。对于一些前沿技术，比如MIMO的基本原理和正交频分复用（OFDM）的核心思想，它也做到了恰到好处的介绍，既不过分简化以至于失真，也未陷入过于繁琐的推导，保持了对工程实践的指导意义。尤其是它对噪声和干扰的建模部分，非常贴合现代通信系统的实际运行环境，考虑到了实际滤波器特性、非理想振荡器等因素对性能的影响，这对于准备从事系统仿真或硬件实现的读者来说，提供了极其宝贵的参考框架。