信号与系统(第2版) 董作霖 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：信号与系统(第2版)

定价：28.00元

作者：董作霖

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2010-08-01

ISBN：9787564011406

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书为高职高专电子信息、通信类专业《信号与系统》课程的教材。全书共分6章，内容包括信号与系统的基本概念、连续信号与系统的时域分析、连续信号与系统的频域分析、连续信号与系统的复频域分析、离散信号与系统的时域分析、z域分析等，附录中包括Matlab软件的使用介绍和傅立叶变换以及实训等内容。在使用本教材时，对于各章内容的取舍，可根据实际情况确定。本书适用于高职高专电子信息、通信类专业学生。

目录

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章　信号与系统的基本概念
　1.1　引言
　1.2　信号
　1.3　信号的基本运算
　1.4　几种常见信号
　1.5　系统的描述
　1.6　系统的性质
　1.7　LTI系统分析
　小结
　习题
第2章　连续信号与系统的时域分析
　2.1　系统微分方程的建立及算子表示
　2.2　系统的零输入响应
　2.3　单位冲激函数
　2.4　系统的单位冲激响应和零状态响应
　2.5　卷积积分
　2.6　系统的时域分析法举例
　小结
　习题
第3章　连续信号与系统的频域分析
　3.1　信号分解为正交函数组合
　3.2　周期信号的分解——傅立叶级数
　3.3　非周期信号的分解——傅立叶变换
　3.4　傅立叶变换的性质
　3.5　傅立叶变换的应用
　小结
　习题
第4章　连续信号与系统的复频域分析
　4.1　引言
　4.2　拉普拉斯变换
　4.3　单边拉普拉斯变换的性质
　4.4　拉普拉斯逆变换
　4.5　连续系统的复频域分析
　4.6　s域的网络模型法或运算电路法
　4.7　连续信号的信号流图
　4.8　系统函数与系统特性
　小结
　习题
第5章　离散信号与系统的时域分析
　5.1　引言
　5.2　卷积和
　5.3　离散系统算子方程
　5.4　差分方程的经典解
　5.5　离散系统零输入响应
　5.6　离散系统零状态响应
　小结
　习题
第6章　离散信号与系统的z域分析
　6.1　引言
　6.2　Z变换
　6.3　Z逆变换
　6.4　离散系统的z域分析
　小结
　习题
附录1　Mauab软件简介
附录2　实训项目
附录3　常用信号的傅立叶变换表
附录4　傅立叶变换的性质
参考答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代通信系统原理》 核心内容概述 《现代通信系统原理》是一本全面深入探讨现代通信系统底层理论、关键技术与设计方法的学术专著。本书旨在为读者构建一个清晰、系统且严谨的通信系统知识体系，从信号的产生、传输、处理到最终的接收与解调，层层递进，揭示现代通信系统之所以能够高效、可靠运行的奥秘。本书的重点在于理论的深度解析与实际应用的紧密结合，力求使读者不仅理解“是什么”，更能领悟“为什么”以及“如何做”。 章节详细内容解析 第一部分：通信系统的基本构成与信号的数学描述 绪论：通信系统的发展历程与未来展望 本章将首先回顾通信技术从早期模拟时代到当前数字化、网络化、智能化演进的关键里程碑，阐述通信系统在人类社会发展中扮演的重要角色。 重点分析当前通信技术面临的主要挑战，如带宽爆炸性增长、海量数据处理需求、低延迟要求、安全性与隐私保护等。 深入探讨下一代通信技术（如6G、天地一体化通信、量子通信等）的潜在发展方向和核心技术瓶颈，为读者勾勒出通信领域的未来蓝图。 信号的分类与数学表示 详细介绍连续时间信号和离散时间信号的定义、性质及其数学表示方法，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等。 深入剖析傅里叶级数和傅里叶变换的理论基础，阐述其在信号频谱分析中的核心作用，如何揭示信号的频率成分及其能量分布。 讲解拉普拉斯变换及其在分析连续时间系统中的优势，包括其收敛域的概念以及如何处理瞬态响应。 深入讨论Z变换在分析离散时间系统中的重要性，包括其收敛域、零极点与系统稳定性的关系。 介绍狄拉克函数（冲激函数）的性质及其在信号和系统分析中的应用，例如信号的采样表示。 线性时不变（LTI）系统的时域和频域分析 详细阐述LTI系统的概念及其核心特性：叠加性和时移不变性。 系统地介绍卷积运算在LTI系统分析中的核心地位，解释系统响应如何由输入信号和系统冲激响应卷积得到。 深入解析LTI系统的频率响应，即系统如何改变输入信号的频率分量（幅度与相位），并介绍频率响应函数H(jω)与H(z)的概念。 探讨LTI系统的稳定性和因果性判据，以及它们与系统冲激响应和频率响应函数的关系。 讲解如何利用时域分析（如冲激响应）和频域分析（如频率响应）来完全表征一个LTI系统。 第二部分：模拟通信系统 幅度调制（AM）技术 详细讲解标准调幅（DSB-LC）、双边带抑制载波调幅（DSB-SC）和单边带调幅（SSB）的原理、数学模型和频谱特性。 深入分析各种AM调制方式的优缺点，包括带宽效率、功率效率、解调复杂度等。 介绍调幅波的产生方法，如乘法器调制、平衡调制器等。 讲解各种AM解调方法，包括包络检波、相干解调和同步检波，并分析其适用场景和性能。 讨论AM信号的抗噪声性能，以及调制指数对信噪比的影响。 角度调制（FM/PM）技术 详细阐述频率调制（FM）和相位调制（PM）的基本原理，包括瞬时频率和瞬时相位的概念。 推导FM和PM信号的数学表达式，并分析其频谱特性，特别是FM信号的带宽与其调制指数的关系（卡森法则）。 深入分析FM和PM调制相较于AM的优势，例如更好的抗噪声性能。 介绍FM和PM信号的产生电路，如压控振荡器（VCO）、鉴频器等。 详细讲解FM和PM信号的解调方法，包括鉴频器（如斜率鉴频器、锁相环鉴频器）和PM解调器。 分析FM和PM信号的信噪比性能，以及载波频率、调制指数和信号带宽对输出信噪比的影响。 采样定理与脉冲编码调制（PCM） 深入理解和证明采样定理（奈奎斯特-香农采样定理），阐述其核心结论：带限信号可以通过以大于其最高频率两倍的速率进行采样而无失真地恢复。 详细解释冲激采样、自然采样和平台采样等采样方式及其频谱特性。 深入剖析脉冲编码调制（PCM）的编码过程：采样、量化和编码。 详细讲解量化误差的产生机理、量化信噪比（QSNR）的概念以及如何通过增加量化比特数来提高QSNR。 探讨PCM的编码格式，包括线性PCM和非线性PCM（如μ律和A律），以及它们在语音信号处理中的应用。 分析PCM系统的优缺点，特别是其抗噪声能力和带宽占用。 第三部分：数字通信系统 基带信号传输与成型 详细介绍基带信号传输的概念，即信号在不经过载波调制的情况下直接传输。 深入探讨基带信号的波形设计，包括单极性不归零码、归零码、双极性不归零码、曼彻斯特码等。 重点讲解码间串扰（ISI）的概念及其危害，分析ISI产生的原因，如码间非理想的滤波器响应和信道特性。 引入奈奎斯特准则，阐述如何在保证无码间串扰的前提下最大化传输速率，包括理想的升余弦滤波器设计。 讨论信号的滚降系数（roll-off factor）在升余弦滤波器设计中的作用，以及它在传输速率和对时钟同步误差的容忍度之间的权衡。 介绍匹配滤波器的概念及其在提高接收端信噪比方面的作用。 带通调制与解调 详细介绍数字带通调制的基本原理，包括振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）等。 深入分析正交振幅调制（QAM）技术，包括其在星座图上的表示、编码与解码过程，以及它如何结合ASK和PSK以提高频谱利用率。 详细推导各种数字带通调制方式在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的误码率（BER）性能，并进行比较。 讲解相干解调和非相干解调的概念，以及它们在不同调制方式下的实现方式和性能差异。 介绍差分相位编码（DPSK）及其在无需精确载波同步情况下的应用。 讨论高级调制技术，如m进制PSK、m进制QAM等。 信道编码与纠错 深入理解差错的产生机制，以及为何需要信道编码来提高通信的可靠性。 详细介绍分组码的基本原理，包括线性分组码、汉明码、循环码等，重点讲解其生成矩阵、校验矩阵、译码过程（如伴随式译码）。 深入分析卷积码的编码和译码原理，包括卷积编码器结构（移位寄存器和生成多项式）和维特比（Viterbi）译码算法。 介绍交织（interleaving）技术的作用，如何对抗突发错误。 探讨更先进的纠错码，如低密度奇偶校验码（LDPC）和Turbo码，并分析它们在现代通信系统中的重要性。 阐述信道编码的编码增益和其与信噪比、误码率之间的关系。 多路访问技术与多址接入 介绍多路访问（Multiple Access）的核心问题：如何在有限的信道资源上允许多个用户同时访问。 详细分析频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的原理、优缺点及典型应用。 深入讲解正交频分复用（OFDM）技术，包括其如何通过将高速数据流分解为多个低速子流并在正交的子载波上传输来解决多径衰落和频率选择性衰落问题。 介绍OFDM的调制解调过程，包括FFT/IFFT的应用。 探讨混合多址技术，如OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）在4G/5G等现代通信系统中的应用。 简要介绍随机访问技术，如ALOHA及其改进型。 第四部分：信息论基础与信道容量 信息量与熵 定义信息量的概念，并引入概率与信息量的关系。 深入讲解熵（Entropy）作为信息源不确定性度量的概念，包括离散随机变量的熵、联合熵、条件熵和互信息。 阐述熵的性质，如非负性、最大值等。 分析熵在数据压缩和通信系统设计中的理论指导意义。 信道容量 定义信道容量（Channel Capacity）的概念，即在给定信道下，能够可靠传输的最大信息速率。 深入讲解离散无记忆信道（DMC）的容量计算，以及二元对称信道（BSC）和离散输入连续输出高斯信道（GCMI）的特殊情况。 重点阐述连续高斯信道（Additive White Gaussian Noise, AWGN）的信道容量公式（香农-哈特利定理），分析带宽、信噪比对信道容量的影响。 讨论信道容量的理论意义，即香农第二定理：只要信息速率低于信道容量，就存在编码方案能够实现任意低的差错概率。 探讨不同信道模型（如衰落信道）的容量特性。 第五部分：现代通信系统的关键技术与进阶话题 多天线技术（MIMO） 介绍MIMO系统的基本概念，即在发射端和接收端使用多个天线。 深入分析MIMO系统的优势：空间分集（提高可靠性）和空间复用（提高速率）。 讲解信道矩阵的概念以及其在MIMO系统分析中的作用。 介绍主要的MIMO技术，如STBC（空间时间编码）、Alamouti码、V-BLAST、ZF（迫零）、MMSE（最小均方误差）等接收技术。 探讨MIMO系统在提高频谱效率和系统吞吐量方面的巨大潜力。 自适应均衡技术 深入分析通信信道中的非线性失真和时变特性对信号传输造成的干扰，尤其是引起码间串扰。 详细介绍自适应均衡器的基本原理，包括其结构（如横跨式均衡器）和工作过程。 讲解常用的自适应算法，如LMS（最小均方）算法和RLS（递归最小二乘）算法，以及它们如何通过迭代调整均衡器系数以最小化误差。 讨论自适应均衡器在各种通信系统（如DSL、无线通信）中的应用。 软件定义无线电（SDR）与认知无线电（CR） 介绍软件定义无线电（SDR）的概念，即通过软件来实现无线通信系统中大部分功能的灵活性和可重构性。 阐述SDR的硬件构成和软件架构，以及它为通信系统带来的优势，如快速原型开发、功能升级、适应性强。 深入介绍认知无线电（CR）的核心思想，即无线设备能够感知周围的电磁环境，并根据环境动态地调整其传输参数，以更有效地利用频谱资源。 讲解CR的关键技术，如频谱感知、频谱共享、干扰规避等。 探讨SDR和CR在未来无线通信发展中的重要作用，尤其是在频谱资源日益紧张的背景下。 本书特色 理论严谨性与工程实用性并重： 本书在深入剖析理论模型的同时，注重将理论与实际工程应用紧密联系，通过大量的实例和图示，帮助读者理解抽象概念。 循序渐进的知识体系： 内容设计由浅入深，从基础概念到高级技术，逐步构建起完整的通信系统知识框架，适合不同阶段的读者。 数学工具的充分应用： 强调了傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等数学工具在信号与系统分析中的核心作用，并对其推导和应用进行了详细阐述。 前沿技术的引入： 包含了多天线技术、OFDM、SDR等现代通信系统的关键技术，为读者提供了了解最新发展动态的窗口。 问题导向的学习方式： 许多章节都围绕解决通信系统中的实际问题展开，如噪声干扰、码间串扰、频谱效率低下等，引导读者思考解决方案。 适用读者 电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生和研究生。 从事通信系统设计、研发、测试和维护的工程师。 对通信系统原理感兴趣的科研人员和技术爱好者。 希望系统学习和巩固通信系统基础知识的学习者。 结论 《现代通信系统原理》是一本集理论深度、工程广度与前沿视野于一体的权威著作。通过对本书的学习，读者将能够全面掌握现代通信系统的核心原理，理解各种通信技术的设计思想与性能权衡，为进一步深入研究和开发下一代通信技术打下坚实的基础。本书不仅是学习通信理论的宝贵教材，也是实践和创新的重要参考。