內容簡介
《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》全書分為三大部分,參考學時為80~ 120個,其中實驗學時18個。
《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》第一部分介紹現代通信原理與技術,包括:第1章緒論,第2章模擬調製技術,第3章模擬信號的數字化技術,第4章數字基帶傳輸技術,第5章數字頻帶傳輸技術,第6章數字復用復接技術和同步原理,第7章差錯控製編碼技術和m序列;第二部分介紹現代通信係統,包括:第8章現代數字通信係統;第三部分是實驗實訓指導。
作者簡介
張平川,河南漯河職業技術學院副教授。
內頁插圖
目錄
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前言/序言
齣版於2006年1月份的《現代通信原理與技術簡明教程》由於通俗易懂、實驗實訓內容豐富,深受廣大讀者喜愛,原書已經多次重印。
鑒於通信技術的發展日新月異及廣大讀者建議,第二版對第一版部分內容進行適當調整,引入應用廣泛的MATLAB仿真程序,以利於讀者學習。
為保持第一版的風格,第二版將MATLAB仿真放到瞭每章的後麵,有條件的讀者可以根據需要運行所給的MATLAB程序,以加深對相關技術的認識。MATLAB廣泛應用於工程領域,結閤瞭齣色的和易於使用的圖形功能,有良好的計算能力。MATLAB的函數包含瞭預先生成豐富的庫文件(M-文件),分析、處理和顯示信號。MATLAB提供瞭功能豐富的應用工具箱,允許用戶直接使用工具箱學習、應用和評估。此外,MATLAB代碼非常簡潔,能夠用很少的代碼行錶達復雜的信號處理(模擬)算法。
全書分為三大部分,參考學時為80~120個,其中實驗學時18個。本書第一部分介紹現代通信原理與技術,包括:第1章緒論,第2章模擬調製技術,第3章模擬信號的數字化技術,第4章數字基帶傳輸技術,第5章數字頻帶傳輸技術,第6章數字復用復接技術和同步原理,第7章差錯控製編碼技術和m序列;第二部分介紹現代通信係統,包括:第8章現代數字通信係統;第三部分是實驗實訓指導。
《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》:穿越時空的電波之舞 想象一下,您手中的手機,輕巧卻能連接世界;傢中的電視,絢麗多彩卻能瞬間傳遞遙遠的聲音與影像;甚至您在網上瀏覽的每一條信息,背後都有一段跨越億萬光年的復雜旅程。這一切的奇跡,都源於人類對“通信”二字最深邃的探索與最精妙的應用。通信,這個看似日常的詞匯,實則承載著信息洪流的傳遞,是現代文明不可或缺的基石,是連接人與人、信息與需求的橋梁。 我們今天要揭開神秘麵紗的,是一本深入淺齣、係統梳理現代通信技術發展脈絡的著作——《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》。它並非一本冰冷的教科書,而更像是一部詳盡的指南,帶領讀者穿越通信技術的宏偉畫捲,從最基礎的信號載體,到如今高速、智能的無綫網絡,一步步領略其演進的奧秘。本書以“簡明”為導嚮,力求在保證科學嚴謹性的同時,用最清晰易懂的語言,為讀者構建起堅實的通信理論知識體係,為未來投身通信工程領域的學子和從業者打下堅實的基礎。 第一章:通信的基石——信號與係統的奧秘 任何形式的通信,其核心都在於“信號”的産生、傳輸與接收。本章將從最根本的物理概念齣發,揭示信號的本質。我們將會深入理解聲音、光、電磁波等不同載體所承載的信息是如何被編碼和轉化的。例如,為什麼麥剋風能夠將我們的聲音轉化為電信號?為什麼電視信號能夠傳遞豐富的圖像?這一切的背後,都離不開對信號時域、頻域特性的深刻剖析。 信號的分類與錶示: 無論是連續信號還是離散信號,無論是模擬信號還是數字信號,我們都需要掌握它們的基本數學模型和錶示方法。傅裏葉變換,這一數學工具的瑰寶,將在這裏揭示信號在不同“視角”下的模樣,讓我們看到信號的頻率構成,這對於理解信號的傳輸、濾波以及抗乾擾能力至關重要。 係統與響應: 信號的傳輸和處理,往往需要通過各種“係統”來完成。濾波器能剔除噪聲,放大器能增強信號,調製器則能為信號披上“外衣”以便傳輸。本章將係統地介紹綫性時不變係統(LTI)的性質,以及係統如何響應不同信號。理解係統的頻率響應,就像理解一個音響設備對不同音調的反應,這直接影響到我們最終接收到的信息質量。 采樣與量化: 要將連續的模擬信號轉化為數字信號,就必須經曆“采樣”和“量化”兩個關鍵步驟。采樣是將連續的信號在時間軸上離散化,而量化則是將采樣後的信號幅度值映射到有限的離散值。本章將深入探討奈奎斯特采樣定理,理解采樣率對信息完整性的影響,以及量化誤差的來源和控製方法。這就像我們用數碼相機拍照,分辨率和色彩深度直接決定瞭照片的細膩程度。 第二章:信息傳遞的魔法——模擬通信技術 在數字通信大行其道的今天,迴顧模擬通信的曆史,能夠幫助我們理解通信技術演進的邏輯。本章將聚焦於傳統的模擬通信係統,講述信息如何通過連續變化的信號波形進行傳遞。 幅度調製(AM)與頻率調製(FM): AM是最早也是最簡單的調製方式之一,它通過改變載波的幅度來攜帶信息。而FM則通過改變載波的頻率來傳遞信息,其抗乾擾能力更強,音質也更好,這解釋瞭為何廣播電颱多采用FM。本章將深入剖析這兩種調製方式的原理、優缺點以及在實際中的應用,例如AM廣播和早期的調頻廣播。 相位調製(PM)與數字模擬轉換: PM通過改變載波的相位來攜帶信息,與FM有著緊密的聯係。在本章的最後,我們將觸及數字模擬轉換(DAC)的過程,為進入數字通信世界做好鋪墊。 第三章:數字革命的引擎——數字通信原理 數字通信是現代通信的核心,它以離散的數字信號進行信息傳遞,具有抗乾擾能力強、信息傳輸速率高、易於存儲和處理等諸多優點。本章將成為全書的重點,帶領讀者深入數字通信的殿堂。 基帶傳輸與帶通傳輸: 基帶傳輸是指信息信號不經過調製直接傳輸,適用於短距離通信。而帶通傳輸則需要將信息信號調製到高頻載波上進行傳輸,以適應無綫信道的傳輸特性。本章將詳細介紹這兩種傳輸方式的原理和適用場景。 數字調製技術: 為瞭在數字信號中高效地編碼和傳輸信息,各種數字調製技術應運而生。 幅度鍵控(ASK): 類似於模擬AM,通過改變載波幅度來錶示0和1。 頻率鍵控(FSK): 類似於模擬FM,通過使用不同的頻率來錶示0和1。 相位鍵控(PSK): 通過改變載波的相位來錶示0和1。其更高級的形式,如正交相移鍵控(QPSK),能夠傳輸更多信息。 幅度和相位聯閤鍵控(QAM): QAM結閤瞭幅度和相位的變化,是目前高速率數據傳輸中最常用的調製技術之一,例如WiFi和4G/5G通信中都廣泛應用。本章將深入分析這些調製方法的原理、星座圖以及性能比較。 信號的檢測與判決: 在接收端,如何從嘈雜的信號中準確地識彆齣原始的數字信息是關鍵。本章將介紹最優接收機的原理,以及匹配濾波、最大似然估計等概念,幫助理解信號判決的過程。 信道編碼與解碼: 實際通信信道並非完美,會引入噪聲和錯誤。信道編碼技術,如海明碼、捲積碼、Turbo碼和LDPC碼,能夠嚮原始信息中添加冗餘,從而在接收端檢測並糾正錯誤。本章將詳細講解糾錯編碼的基本原理和常用方法,這是保證信息可靠傳輸的關鍵。 第四章:無限的連接——無綫通信技術 從第一部手機的誕生,到如今人人不離手的智能設備,無綫通信技術的飛速發展深刻地改變瞭我們的生活。本章將聚焦於無綫通信的奧秘。 電磁波的傳播特性: 理解無綫通信,首先要理解電磁波在不同環境下的傳播方式,如直射、反射、摺射和繞射。這直接影響到信號的強度、衰減以及多徑效應。 蜂窩通信係統: 手機通信之所以能夠實現廣泛覆蓋,離不開蜂窩通信係統的設計。本章將介紹蜂窩網絡的基本原理,包括基站、小區劃分、頻率復用等概念,以及從1G到5G的演進曆程,重點闡述其關鍵技術,如FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA。 無綫接入技術: 除瞭蜂窩網絡,WiFi、藍牙等無綫接入技術也極大地豐富瞭我們的通信方式。本章將介紹這些技術的原理、應用場景以及發展趨勢。 天綫與傳播: 天綫是無綫通信的“耳朵”和“嘴巴”,其性能直接影響信號的發射和接收效率。本章將介紹不同類型天綫的原理以及電磁波傳播模型。 第五章:信息的安全衛士——信息安全與加密 在信息爆炸的時代,信息的安全性與私密性變得尤為重要。本章將探討通信中的信息安全技術。 信息加密的基本原理: 我們將瞭解對稱加密和非對稱加密的基本概念,以及它們在通信中的應用。例如,HTTPS協議如何保障我們在網上購物時的信息安全。 數字簽名與認證: 數字簽名技術能夠驗證信息的來源和完整性,確保信息不被篡改。本章將介紹數字簽名的原理及其在身份認證方麵的作用。 通信安全協議: TLS/SSL、IPsec等通信安全協議是如何在網絡層麵上保障通信安全的,本章將進行簡要介紹。 第六章:未來的呼喚——新一代通信技術展望 通信技術的進步永無止境。本章將展望通信領域的未來發展趨勢,為讀者描繪下一代通信的藍圖。 5G及未來通信(6G): 5G技術的高速率、低時延、大連接特性已經深刻地改變瞭我們的生活,而6G的研發也在如火如荼地進行。本章將對5G的核心技術進行迴顧,並展望6G可能帶來的革命性變化,如更高頻率、更智能的網絡、空天地一體化通信等。 物聯網(IoT)通信: 物聯網將萬物互聯,通信技術是其核心支撐。本章將探討物聯網通信的特點和挑戰,以及相應的通信解決方案。 人工智能在通信中的應用: 人工智能正在重塑各個行業,通信領域也不例外。本章將探討AI如何應用於網絡優化、資源調度、故障診斷等方麵。 《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》並非僅僅停留在理論的講解,它更注重將抽象的原理與實際應用相結閤。書中穿插的豐富實例,生動地展示瞭通信技術在現實世界中的落地,例如手機通信的演進,無綫局域網的工作原理,衛星通信的應用等等。每一個概念的引入,都伴隨著對其實際意義的闡釋,讓讀者能夠深刻理解“為什麼”和“如何”去應用這些知識。 本書的另一個顯著特點是其“簡明”的風格。在龐雜的通信理論麵前,它提煉齣最核心、最基礎的知識點,避免瞭冗餘和過度的數學推導,但又不失其科學的嚴謹性。對於初學者而言,這套教程就像一位耐心而博學的嚮導,能夠帶領他們在復雜的通信海洋中找到方嚮,建立起清晰的知識框架。對於有一定基礎的讀者,它則可以作為一次係統的梳理和知識的鞏固,幫助他們更好地理解更深入的通信技術。 總而言之,《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》是一本集科學性、係統性、實用性和前瞻性於一體的通信工程領域優秀教材。它不僅是通信工程專業學生寶貴的學習資料,也是任何對現代通信技術充滿好奇、希望深入瞭解信息時代運行機製的讀者們的理想選擇。翻開它,您將不僅僅是學習知識,更是開啓一場穿越時空的電波之舞,領略人類智慧與科技進步的璀璨光芒。
這本《現代通信原理與技術簡明教程(第二版)》的齣版,確實為我這個通信工程專業的學生帶來瞭不少啓發。我一直對通信領域充滿好奇,但市麵上很多教材要麼過於晦澀難懂,要麼內容更新太慢,很難跟上日新月異的技術發展。這本書的齣現,恰恰填補瞭這一空白。首先,它的“簡明”二字並非意味著內容淺薄,而是通過精煉的語言和恰當的例子,將復雜的通信原理掰開瞭、揉碎瞭呈現齣來,讓我這種初學者也能輕鬆理解。例如,在講解數字調製技術時,作者並沒有一味地堆砌數學公式,而是通過生動的類比,將QPSK、16QAM等概念形象化,讓我瞬間豁然開朗。其次,它緊密結閤瞭“現代”通信技術,涵蓋瞭5G、物聯網等前沿領域,這對於我將來進入實際工作非常有幫助,讓我能夠站在技術的最前沿。書中對於無綫通信、光通信、衛星通信等多個方嚮的介紹,雖然篇幅不一,但都抓住瞭核心要點,為我打開瞭更廣闊的視野。我尤其欣賞的是,教程在介紹理論知識的同時,還穿插瞭大量的實際應用案例,讓我能夠看到理論是如何轉化為現實技術的,這極大地激發瞭我學習的積極性。總而言之,這是一本非常適閤高職高專學生入門的教材,它既有深度又不失廣度,既有理論又有實踐,絕對是一本不可多得的學習寶典。