通信係統原理（原書第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　本書是Proakis“通信原理”經典教材的新版本，第2版對內容進行瞭大量更新，加強瞭本書內容的係統性、先進性和知識點組織的嚴謹性。

內容簡介

　　本書以數字通信係統為重點討論瞭通信係統分析與設計的基本原理，同時對模擬通信係統和相關數學基礎給齣瞭係統的介紹。主要內容包括：綫性係統分析、概率及隨機過程、幅度調製與角度調製兩類模擬通信係統及其噪聲性能分析、模擬數字轉換、數字調製、多維數字調製、限帶信道中的數字通信、多載波通信與OFDM係統、信息論、糾錯編碼、衰落多徑信道數據傳輸及擴頻通信係統。全書提供瞭許多實例以突齣所述理論的工程應用，各章還配有大量難度不等的習題以及上機習題，幫助讀者檢驗並鞏固所學內容。本書可作為通信工程、電子工程及相關專業的本科生或研究生教材，也可以為工程技術人員分析與設計通信係統提供參考。

目錄

齣版者的話譯者序前言第1章引言11.1曆史迴顧11.2電氣通信係統的組成31.3通信信道及其特徵71.4通信信道的數學模型111.5小結與深入閱讀12第2章信號與綫性係統132.1基本概念132.2傅裏葉級數252.3傅裏葉變換342.4濾波器設計482.5功率和能量512.6希爾伯特變換及其性質552.7低通和帶通信號562.8小結及深入閱讀58習題58上機習題63第3章幅度調製653.1調製簡介653.2幅度調製663.3幅度調製器和解調器的實現773.4信號多路復用803.5調幅無綫電廣播823.6小結及深入閱讀83附錄3A：SSB調幅信號錶達式的推導83習題84上機習題88第4章角度調製904.1FM信號和PM信號的錶示形式904.2調角信號的頻譜特徵924.3角度調製器和解調器的實現964.4調頻無綫電廣播1014.5小結及深入閱讀102習題102上機習題105第5章概率論與隨機過程1065.1概率與隨機變量迴顧1065.2隨機過程的基本概念1185.3高斯過程和白過程1285.4小結及深入閱讀134習題134上機習題139第6章模擬通信係統中噪聲的影響1426.1噪聲對幅度調製係統的影響1426.2噪聲對角度調製係統的影響1476.3模擬調製係統的比較1566.4模擬通信係統中傳輸損耗和噪聲的影響1576.5小結及深入閱讀162習題162上機習題164第7章模數轉換1667.1信號抽樣和由抽樣重構信號1667.2量化1697.3編碼1757.4波形編碼1767.5分析閤成技術1827.6數字音頻傳輸及記錄1847.7JPEG圖像編碼標準1887.8小結及深入閱讀190習題191上機習題195第8章加性高斯白噪聲信道中的數字調製方法1968.1信號波形的幾何錶示1968.2二進製調製方式1998.3AWGN下的二進製調製信號的最佳接收機2048.4M進製數字調製2188.5M進製脈衝幅度調製2268.6相移鍵控2318.7正交幅度調製數字信號2398.8載波相位估計2458.9符號同步2558.10再生中繼器2628.11小結及深入閱讀262習題263上機習題269第9章多維數字調製2749.1M進製正交信號2749.2雙正交信號2789.3單純形信號2819.4二進製編碼信號2829.5頻移鍵控2849.6有記憶的調製係統2919.7調製方法比較2999.8小結及深入閱讀302習題303上機習題305第10章限帶AWGN信道中的數字傳輸30810.1限帶信道的特徵與信號失真30810.2數字調製信號的功率譜31310.3限帶信道的信號設計31510.4部分響應信號的檢測32210.5存在信道失真的係統設計32910.6小結及深入閱讀343附錄10A：調製信號的功率譜344習題345上機習題350第11章多載波調製與OFDM35311.1正交頻分復用35311.2OFDM係統中的調製與解調35311.3采用FFT算法實現OFDM係統35511.4OFDM信號的頻譜特性35811.5OFDM係統的峰均功率比35911.6OFDM係統的應用36011.7小結及深入閱讀362習題363上機習題364第12章信息論概述36512.1信源的數學建模36512.2信源編碼定理37212.3信源編碼算法37312.4通信信道建模37812.5信道容量37912.6通信的容限38312.7小結及深入閱讀385習題385上機習題390第13章可靠通信的編碼39213.1編碼的優點39213.2綫性分組碼39513.3捲積碼40513.4基於組閤碼的優良編碼41313.5Turbo碼及迭代譯碼41513.6低密度奇偶校驗碼42213.7帶寬受限信道的編碼42613.8編碼的應用實例43213.9小結及深入閱讀434習題435上機習題437第14章衰落多徑信道中的數據傳輸43814.1無綫信道的物理特性43814.2時變多徑信道模型43914.3瑞利衰落信道的二進製調製性能44514.4多天綫係統45214.5無綫信道的鏈路預算分析46114.6小結及深入閱讀463習題464上機習題466第15章擴頻通信係統46815.1擴頻數字通信係統模型46815.2直接序列擴頻係統46915.3直接序列擴頻信號的應用47415.4PN序列的生成47715.5跳頻擴頻47915.6擴頻係統的同步48215.7數字蜂窩通信係統48715.8小結及深入閱讀493習題494上機習題496參考文獻498索引506

前言/序言

　　本書主要是為電氣工程專業本科生編寫的通信係統原理教材。主要目標是介紹現代通信係統中采用的基本技術，提供係統設計和分析需要的基礎工具與方法。本書同時也可為工程技術人員提供參考，或作為自學材料。　　本書的重點是數字通信係統，這些內容具體在第7～15章介紹。現代通信係統，包括新幾代無綫通信係統、衛星通信係統及數據傳輸網絡，其主乾就是這些數字通信係統。第3、4、6章對傳統的模擬通信係統進行瞭適當的介紹。此外，本書以兩章的篇幅對課程所需要的背景知識給齣瞭詳細介紹，第2章是關於綫性係統分析的，重點是頻域分析方法和傅裏葉方法；第5章討論概率、隨機變量和隨機過程。雖然現在這些內容會分彆在電氣工程專業的不同主乾課程中討論，但作者的經驗是學生在學習通信係統原理之前，往往需要復習這些知識，因此在此對這些相關課程中的背景知識進行簡要迴顧很重要。學生學習這門課還需要具備微積分、綫性代數和電子電路基礎的背景知識。　　新版更新內容　　下麵是本書第2版的主要更新內容：　　基於信號的幾何錶示對數字調製技術的內容進行瞭大幅度的重新組織。　　增加瞭對載波相位估計和符號同步的討論。　　增加瞭第7章“多載波調製與OFDM”。　　增加並擴展瞭Turbo碼的迭代譯碼及LDPC碼的內容。　　增加瞭14.4節“多天綫係統”。　　增加瞭第15章“擴頻通信係統”。　　本書的結構安排　　本書第1章首先給齣通信係統的簡要概述，第2章接著描述時域及頻域的信號錶示和係統分析方法，重點是信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換錶示，以及綫性係統分析中變換的運用。　　第3章和第4章介紹模擬信號的調製與解調。第3章討論幅度調製（AM）。第4章討論頻率調製（FM）和相位調製（PM）。這兩章也討論AM和FM無綫電廣播。　　第5章討論概率和隨機過程的基本定義和概念。重點分析可以對加性噪聲分布數學建模的高斯隨機過程，並且討論時域及頻域的隨機信號錶示。　　第6章分析調幅、調角（調頻和調相）模擬信號解調過程中加性噪聲的影響，根據信噪比性能對比這些模擬信號調製技術。並且給齣模擬通信係統中熱噪聲的特徵和傳輸損耗的影響。　　第7章介紹模擬數字轉換。首先介紹抽樣定理和量化技術，接著討論包括PCM、DPCM和DM在內的波形編碼技術。這一章最後簡要討論LPC語音編碼技術和JPEG圖像壓縮標準。　　第8章介紹基本數字調製技術及其在AWGN信道中的性能。討論二進製對極和正交信號、M進製脈衝幅度調製（PAM）、相移鍵控（PSK）和正交幅度調製（QAM）技術。這些類型的數字信號都可以用幾何錶示方法描述。這些技術的最佳解調方法基於最大後驗準則和最大似然準則。此外，還描述利用鎖相環（PLL）進行載波相位估計的方法和符號同步方法。　　第9章基於信號的幾何錶示討論多維數字調製信號，以及這些信號在AWGN信道中的傳輸性能。考慮的信號類型包括正交信號、雙正交信號、單純形信號、二進製編碼信號和頻移鍵控（FSK）信號。對連續相位FSK（CPFSK）信號及其頻譜特徵也進行討論。　　第10章討論限帶AWGN信道中的數字信號傳輸。說明信道失真對傳輸信號的影響導緻瞭符號間乾擾（ISI）現象。接著描述消除或抑製符號間乾擾的信號設計技術。最後討論在信道失真的接收信號中消除或抑製ISI的自適應均衡器的設計方法。　　第11章主要討論多載波調製和正交頻分復用（OFDM）的數字信號傳輸。給齣瞭基於FFT算法的OFDM調製器和解調器的實現。此外還討論OFDM信號的頻域特徵和OFDM信號中峰均功率比（PAR）的降低方法。最後給齣OFDM在當前數字通信係統中的幾個應用。　　第12章給齣信息通信的基本限製，包括無記憶源的信息量、信源輸齣的有效編碼和AWGN信道容量。描述兩種常用的數字信源輸齣編碼技術，即霍夫曼（Huffman）編碼算法和Lempel�瞆iv算法。　　第13章討論信道編碼和譯碼。描述在AWGN信道中增強數字通信係統性能的綫性分組碼和捲積碼。討論分組碼和捲積碼的硬判決和軟判決譯碼。也討論限帶信道的編碼（柵格編碼調製）、Turbo碼、低密度奇偶校驗碼（LDPC）。　　第14章討論無綫物理信道的特徵和時變衰落多徑信道數學模型的構建。確定瑞利（Rayleigh）衰落信道中的二進製調製性能，分析信號多樣性對抗信號衰落的優勢。描述RAKE解調器及其在頻率選擇性信道中的性能。介紹在無綫通信係統中獲得信號多樣性的多發送及多接收天綫的作用。介紹數字信號到多天綫傳輸的映射方法，包括分組編碼技術，例如Alamouti碼和網格（trellis）碼。最後討論無綫信道鏈路預算分析。　　本書最後一章介紹擴頻數字通信技術及其在抗乾擾方麵的應用，包括有意識（擾碼）和無意識兩類，後者來自信道的其他用戶。具體介紹直接序列（DS）擴頻和跳頻（FH）技術及其在有乾擾環境下的性能。另外還討論實現傳輸信號擴頻的僞隨機序列的産生方法。最後描述在第2、3和4代（2G、3G、4G）數字蜂窩係統中擴頻技術的應用。　　本書貫穿很多實例，用以闡述根據理論所發展齣來的技術在實際中的應用。在每章後麵有大量難度各異的習題以及上機習題，上機習題通常使用MATLAB仿真實現利用該章知識的相關算法。MATLAB習題的答案在www.pearsonhighered.com網站提供。　　緻謝　　我們希望感謝本書第1版和第2版的審閱者（密歇根州立大學的Selin Aviyente，得剋薩斯農工大學的Costas Georghiades，馬薩諸塞大學的Dennis Goeckel，維拉諾瓦大學的Bijan Mobasseri，聖何塞州立大學的Robert Morelos�瞆aragoza，弗吉尼亞理工學院的Ahmad Safaai�睯azi，中佛羅裏達大學的Lei Wei，以及弗吉尼亞大學的Stephen Wilson），感謝他們的評價和建議。他們的意見對本書各部分內容的提高有重要幫助。　　John G.Proakis　　加州大學聖地亞哥分校兼職教授，美國東北大學榮譽教授　　Masoud Salehi　　美國東北大學

《現代通信網絡：理論與實踐》 內容概要 本書旨在全麵深入地探討現代通信網絡的基石理論、核心技術以及實際應用。從信息的編碼與傳輸，到網絡的拓撲與協議，再到新興的通信技術和安全挑戰，本書都進行瞭係統性的闡述，力求為讀者構建一個清晰、完整的通信網絡知識體係。本書的寫作風格注重理論的嚴謹性和實踐的指導性相結閤，通過大量的實例和圖示，幫助讀者理解抽象概念，並能將其應用於實際問題分析。 第一部分：通信係統的基礎理論 在信息爆炸的時代，理解通信的本質和基本原理是掌握現代科技的關鍵。本部分將從信息論的視角齣發，剖析信息是如何被度量、編碼以及在噪聲環境中可靠傳輸的。 信息度量與編碼： 我們將首先介紹信息的熵概念，這是衡量信息不確定性的基本工具。在此基礎上，我們將探討各種數據壓縮技術，包括無損壓縮（如霍夫曼編碼、算術編碼）和有損壓縮（如JPEG、MP3），理解它們如何在不顯著損失信息質量的前提下減少數據量。然後，我們將深入研究信源編碼的原理，例如綫性預測編碼（LPC）和嚮量量化（VQ），它們在語音和圖像處理中扮演著至關重要的角色。 信道編碼與糾錯： 信號在傳輸過程中不可避免地會受到噪聲乾擾，導緻錯誤。本節將詳細介紹信道編碼的技術，其核心目標是在發送端引入冗餘，以便在接收端檢測並糾正錯誤。我們將重點講解綫性分組碼，如Hamming碼、BCH碼和RS碼，分析它們的編碼結構、漢明距離以及糾錯能力。此外，本書還將深入探討捲積碼及其解碼算法，例如Viterbi算法，並介紹Turbo碼和LDPC碼等現代高效糾錯碼，理解它們在3G/4G/5G等移動通信係統中的應用。 調製與解調技術： 將數字信息轉化為適閤在物理信道上傳輸的模擬信號，或者將模擬信號轉化為數字信號，是通信過程中的關鍵環節。本部分將詳細介紹各種調製技術，包括幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM），以及數字調製技術，如二-相碼（PSK）、四-相碼（QPSK）、正交幅度調製（QAM）等。我們將分析不同調製方式的優缺點，以及它們在不同通信場景下的適用性。同時，本書還將探討相乾解調和非相乾解調的原理，以及匹配濾波器和最大似然檢測器的作用。 多址技術： 在有限的通信資源下，允許多個用戶同時共享信道是通信網絡發展的必然要求。本部分將詳細介紹多種多址接入技術，包括頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和正交頻分多址（OFDMA）。我們將分析各種技術的原理、優勢和局限性，並探討它們在移動通信和無綫局域網中的應用。 第二部分：通信網絡架構與協議 建立高效、可靠的通信網絡需要精巧的架構設計和標準化的協議。本部分將從網絡的層次化模型齣發，逐層解析數據在網絡中傳輸的機製。 網絡分層模型（OSI與TCP/IP）： 本節將詳細介紹OSI七層模型和TCP/IP四層（或五層）模型。我們將逐層解析各層的功能，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。通過對比這兩種模型，理解它們在概念上的異同以及在實際網絡設計中的應用。 數據鏈路層協議： 數據鏈路層負責在相鄰節點之間提供可靠的數據傳輸。本部分將介紹常用的數據鏈路層協議，如以太網（Ethernet）的介質訪問控製（MAC）機製，包括CSMA/CD和CSMA/CA。我們將深入研究幀的格式、錯誤檢測（如CRC校驗）以及流控製和擁塞控製的基本原理。 網絡層協議與路由選擇： 網絡層是實現數據包從源主機到目的主機跨越多個網絡的傳輸。本節將重點介紹IP協議（IPv4和IPv6）的原理，包括IP地址的編址、子網劃分以及路由選擇機製。我們將詳細講解靜態路由和動態路由協議，如RIP、OSPF和BGP，理解它們如何協同工作，構建全球互聯的互聯網。 傳輸層協議（TCP與UDP）： 傳輸層負責為應用層提供端到端的通信服務。本部分將詳細分析TCP協議的可靠性機製，包括三次握手、四次揮手、確認應答、超時重傳、流量控製和擁塞控製。同時，我們將介紹UDP協議的特點，理解其無連接、不可靠但高效的特性，以及它們分彆適用於哪些應用場景。 應用層協議與服務： 應用層是用戶直接交互的層，為用戶提供各種網絡服務。本節將介紹一些關鍵的應用層協議，如HTTP（Web瀏覽）、FTP（文件傳輸）、SMTP/POP3/IMAP（電子郵件）、DNS（域名解析）等，解析它們的報文結構和通信流程。 第三部分：無綫通信與移動網絡 無綫通信是現代通信的主流，而移動網絡更是承載瞭我們日常絕大多數通信需求。本部分將聚焦無綫通信的特點與挑戰，並深入探討移動通信係統的演進。 無綫傳播特性： 無綫信號的傳播與有綫通信有著顯著的區彆。本節將分析無綫信道的衰落（如快衰落、慢衰落）、多徑效應、陰影效應以及乾擾等問題，理解它們對通信質量的影響。 蜂窩網絡技術： 從第一代模擬移動通信到第五代甚至更先進的蜂窩網絡，移動通信技術經曆瞭巨大的變革。本部分將詳細介紹蜂窩網絡的基本原理，包括基站、小區劃分、切換（硬切換和軟切換）以及頻率復用等概念。我們將梳理2G（GSM）、3G（WCDMA, CDMA2000）、4G（LTE）和5G（NR）的技術演進，重點分析它們在帶寬、速率、延遲和連接密度方麵的提升，以及關鍵技術如OFDMA、MIMO、波束賦形和網絡切片等。 無綫局域網（WLAN）： Wi-Fi已成為我們生活中不可或缺的通信技術。本節將介紹Wi-Fi的標準（如IEEE 802.11係列），包括其MAC層協議（如CSMA/CA）、安全機製（如WEP, WPA/WPA2/WPA3）以及不同速率和頻段的特點。 移動 IP 與漫遊： 在移動網絡中，用戶終端需要保持其IP地址的連續性，以便在不同網絡節點之間移動時通信不中斷。本部分將介紹移動IP（Mobile IP）的原理，包括傢庭代理、外地代理和注冊機製。同時，我們將探討跨運營商漫遊的實現原理。 第四部分：新興通信技術與安全 通信技術正以前所未有的速度發展，新的應用場景和技術挑戰不斷湧現。本部分將展望未來，探討當前熱門的通信技術和網絡安全問題。 物聯網（IoT）通信： 物聯網正在改變我們與物理世界的交互方式。本節將介紹支撐物聯網的關鍵通信技術，如低功耗廣域網（LPWAN，如LoRa, NB-IoT），以及相關的協議和網絡架構。 軟件定義網絡（SDN）與網絡功能虛擬化（NFV）： SDN和NFV是重塑通信網絡架構的顛覆性技術。我們將分析SDN如何通過控製與轉發分離來實現網絡的集中化管理和編程，以及NFV如何將網絡功能從專用硬件遷移到通用服務器上，從而提高網絡的靈活性和效率。 5G 及未來通信（6G 展望）： 本節將深入探討5G網絡的核心技術，如大規模MIMO、高密度部署、網絡切片、邊緣計算等，以及5G為各個行業帶來的變革。我們還將對6G進行初步的展望，預測其可能的技術方嚮和應用前景。 通信網絡安全： 隨著通信網絡的日益復雜和互聯互通，網絡安全變得尤為重要。本部分將探討通信網絡麵臨的主要安全威脅，如網絡偵聽、拒絕服務攻擊（DoS/DDoS）、數據篡改、身份仿冒等。我們將介紹常用的網絡安全防護技術，包括加密技術（對稱加密、非對稱加密、哈希函數）、認證機製、防火牆、入侵檢測/防禦係統（IDS/IPS）以及安全協議（如TLS/SSL）。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 理解信息論的基本概念，掌握數據壓縮和信源編碼的原理。 深入理解信道編碼和糾錯碼的工作原理，以及它們在提高通信可靠性中的作用。 熟悉各種調製解調技術，並瞭解其在不同通信係統中的應用。 掌握多種多址接入技術，理解其在資源共享中的重要性。 清晰理解OSI和TCP/IP參考模型，以及各層協議的功能和工作機製。 分析數據鏈路層、網絡層和傳輸層的關鍵協議，如以太網、IP、TCP和UDP。 理解無綫通信的特性和挑戰，掌握蜂窩網絡和無綫局域網的基本原理。 瞭解物聯網、SDN、NFV以及5G等新興通信技術。 認識通信網絡安全麵臨的威脅，並瞭解基本的安全防護技術。 本書適閤通信工程、計算機科學、電子工程等相關專業的本科生、研究生，以及從事通信係統設計、開發、運營和維護的工程師閱讀。本書的編寫力求概念清晰，邏輯嚴謹，並輔以豐富的實例，希望能為讀者打開通往廣闊的通信世界之門。