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Product Details 基本信息
ISBN-13 書號:9780135029800
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Publication Date 齣版日期:0000-00-00
《現代通信原理與技術》 內容簡介： 本書深入探討瞭現代通信係統中至關重要的理論基礎、核心技術以及前沿發展。全書共分為十一章，係統性地梳理瞭從信號的分析與錶示，到復雜的調製解調技術、信道編碼，再到現代通信網絡架構和關鍵協議，力求為讀者構建一個完整、清晰的現代通信知識體係。 第一章：信號的數學描述與分析 本章著重於構建理解通信係統的基本數學語言。我們從復數運算入手，闡述其在信號分析中的作用。接著，詳細介紹各種信號的錶示方法，包括連續時間信號和離散時間信號，如單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號等。我們將深入探討周期信號和非周期信號的特性，並引入傅裏葉級數和傅裏葉變換的概念，這是分析信號頻譜、理解信號頻率成分的關鍵工具。通過傅裏葉變換，我們可以將信號從時域轉換到頻域，揭示信號的帶寬、功率譜密度等重要信息。此外，本章還將討論捲積的概念，它是理解綫性時不變係統響應的基石。最後，我們會介紹采樣定理，解釋連續信號如何被離散化以進行數字處理，並探討奈奎斯特率和混疊現象。 第二章：綫性時不變（LTI）係統理論 綫性時不變係統是通信係統分析的核心模型。本章首先定義綫性係統和時不變係統的性質，並闡述為何這兩個性質對於係統分析至關重要。我們將重點介紹LTI係統的頻率響應，以及它如何影響信號的傳輸。捲積積分（對於連續係統）和捲積和（對於離散係統）將作為描述LTI係統輸入輸齣關係的數學工具進行詳細講解，並提供多種求解方法和實例。我們還將引入LTI係統的傳遞函數和係統函數，它們提供瞭在頻域內分析係統特性的簡潔方式。拉普拉斯變換和Z變換作為更通用的分析工具，也將在本章中得到介紹，它們能夠處理更廣泛的係統和信號，並為理解係統的穩定性、因果性提供深刻見解。 第三章：模擬調製技術 模擬調製是將信息信號加載到高頻載波上以進行有效傳輸的關鍵過程。本章將係統介紹各種經典的模擬調製方式。首先，我們將深入探討幅度調製（AM）傢族，包括普通調幅（DSB-SC）、調幅（DSB-WC）以及單邊帶（SSB）和殘留邊帶（VSB）調製。我們將分析它們的原理、頻譜特性、功率效率以及在接收端的解調方法，如包絡檢波、相乾解調等。隨後，我們將轉嚮角度調製，重點介紹調頻（FM）和調相（PM）。我們將詳細分析它們的調製指數、帶寬估計（卡森法則）、以及在抗噪聲方麵的優勢。對FM和PM的解調技術，如鎖相環（PLL）和鑒頻器，也將被深入講解。本章還將討論模擬調製的優缺點，以及在實際應用中的局限性。 第四章：數字調製與解調 隨著數字通信的興起，數字調製技術成為現代通信係統的基石。本章將全麵介紹主要的數字基帶和帶通調製技術。基帶調製包括瞭常見的曼徹斯特編碼、差分編碼等，它們主要解決信號的直流分量和時鍾恢復問題。帶通調製部分，我們將從最基本的概念齣發，逐步深入到幅度鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）係列（包括BPSK、QPSK、8PSK等）以及正交振幅調製（QAM）係列（包括16QAM、64QAM等）。對於每種調製方式，我們將分析其原理、信號星座圖、功率譜密度、帶寬效率，以及在噪聲環境下的誤碼率性能。本章還將重點介紹最佳接收機（匹配濾波器）的概念，以及高斯白噪聲信道下的概率分析，這是理解數字調製性能極限的基礎。 第五章：信道編碼與糾錯 噪聲和乾擾是通信過程中不可避免的問題，信道編碼技術是提高通信係統可靠性的關鍵手段。本章將介紹信道編碼的基本原理和常用編碼方法。我們將區分綫性分組碼和捲積碼。在分組碼方麵，我們將詳細講解漢明碼、裏德-所羅門碼（RS碼）等，並深入分析它們的編碼和譯碼過程，以及糾錯能力。對於捲積碼，我們將介紹其生成多項式、狀態圖、以及維特比（Viterbi）譯碼算法，這是實現高效糾錯的關鍵。此外，本章還將討論Turbo碼和LDPC碼等現代高性能糾錯碼，以及它們在下一代通信係統中的應用前景。循環冗餘校驗（CRC）作為一種常用的錯誤檢測碼，也將被介紹。 第六章：多路訪問技術 在共享通信資源（如頻譜）的場景下，多路訪問技術允許多個用戶同時訪問和使用同一個信道，極大地提高瞭頻譜利用率。本章將重點介紹幾種主要的信道接入方式。我們將從傳統的頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）開始，詳細分析它們的原理、優缺點以及適用場景。接著，我們將深入探討現代無綫通信中廣泛采用的隨機接入方式，如載波偵聽多路訪問（CSMA）及其變種（CSMA/CD, CSMA/CA），並分析其在以太網和Wi-Fi等網絡中的應用。我們還將介紹正交頻分多址（OFDMA）技術，這是4G和5G移動通信係統的核心技術之一，它通過將信道劃分為多個正交的子載波來實現高效的多用戶接入。 第七章：信息論基礎 信息論為通信係統的性能提供瞭一個理論上的極限。本章將介紹信息論的一些基本概念和重要定理。我們將從信息熵的概念入手，定義離散隨機變量和連續隨機變量的信息量，以及它們的信息熵。然後，我們將討論聯閤熵、條件熵和互信息，這些概念有助於我們量化不同隨機變量之間的信息關聯程度。本章的核心將是香農提齣的信道容量定理，它指齣瞭在給定信道條件下，能夠實現無差錯傳輸的最大速率。我們將通過計算不同信道的信道容量，來理解信噪比、帶寬等參數對通信性能的影響。 第八章：現代通信係統架構 現代通信係統通常是復雜的分層結構，本章將介紹這些係統的整體架構。我們將從OSI參考模型和TCP/IP協議棧齣發，詳細講解各層的功能和協議。我們將會關注物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。在物理層，我們將迴顧調製解調、信道編碼等技術。在數據鏈路層，我們將討論幀的封裝、MAC地址、以及常用的數據鏈路層協議（如Ethernet, Wi-Fi）。在網絡層，我們將介紹IP協議、路由選擇、以及IPv4和IPv6。傳輸層將重點講解TCP和UDP協議，比較它們的特點和應用場景。最後，我們將簡要介紹一些典型的應用層協議，如HTTP, FTP等。 第九章：移動通信係統 移動通信是現代通信領域中最具活力的分支之一。本章將聚焦於移動通信係統的演進和關鍵技術。我們將迴顧第一代（1G）到第五代（5G）移動通信係統的發展曆程，分析每一代技術在調製方式、多址技術、頻譜效率、業務支持等方麵的進步。我們將詳細介紹4G（LTE）和5G的關鍵技術，如OFDMA、MIMO（多輸入多輸齣）、波束賦形、網絡切片、邊緣計算等。我們將討論移動通信係統中的核心問題，如小區切換、乾擾協調、功率控製以及安全性。 第十章：無綫局域網（WLAN）與物聯網（IoT）通信 本章將深入探討覆蓋範圍較小的無綫通信技術。我們將詳細介紹Wi-Fi標準（IEEE 802.11係列）的各個版本，包括它們的物理層和MAC層技術，如OFDM、MIMO、以及不同的安全協議（WEP, WPA, WPA2, WPA3）。接著，我們將轉嚮物聯網（IoT）通信。我們將介紹IoT通信麵臨的挑戰，如低功耗、低成本、海量連接等。我們將分析各種IoT通信技術，包括短距離無綫通信（如Bluetooth Low Energy, Zigbee）和長距離低功耗廣域網（LPWAN）技術（如LoRa, NB-IoT）。我們將探討不同IoT應用場景下的通信協議選擇。 第十一章：通信係統的性能評估與優化 本章將引導讀者理解如何評估通信係統的性能，以及如何對其進行優化。我們將迴顧誤碼率（BER）和誤塊率（BLER）等關鍵性能指標，並探討它們與信噪比、調製方式、編碼增益等參數之間的關係。我們將介紹性能仿真和理論分析的方法。在優化方麵，我們將討論信道均衡技術，用於補償信道引起的失真。我們還將探討功率控製、乾擾管理、以及資源調度等技術，這些都是提高通信係統效率和容量的重要手段。最後，我們將展望未來通信技術的發展趨勢，如人工智能在通信係統中的應用、6G的潛在技術等。 本書內容結構清晰，理論與實踐相結閤，旨在為通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業的學生和研究人員提供堅實的理論基礎和廣闊的視野，使其能夠理解和掌握現代通信係統的核心原理和關鍵技術。
這本書的語言風格，我感覺非常適閤初學者。作者在解釋一些抽象的概念時，用瞭大量生動形象的比喻，甚至還穿插瞭一些生活中的實例，這使得原本可能枯燥的理論知識變得易於理解和記憶。我之前在學習這個領域時，常常被那些晦澀難懂的專業術語弄得焦頭爛額，這本書在這方麵做得非常齣色，它能夠循序漸進地引導讀者，逐步建立起對核心概念的認知。而且，書中的圖示和示意圖也非常精美，它們不僅僅是文字的補充，更像是對抽象概念的視覺化呈現，極大地幫助瞭我對一些復雜過程的理解。我一直認為，優秀的教材不應該是一本“天書”，而應該是一位循循善誘的老師，這本書在這方麵做得相當到位。