基本信息
书名:交换原理与技术
定价：58.00元
售价：39.4元,便宜18.6元,折扣67
作者:王文君
出版社：人民邮电出版社
出版日期：2015-06-01
ISBN：9787115387042
字数：
页码：388
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
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内容提要
现代网络通信包括传输和交换两大工程，本书集中讨论交换技术。全书通过阐述程控电话交换、X.25分组交换、帧中继、以太网交换、ATM交换、IP交换、MPLS交换及软交换等典型交换技术的原理与技术，为读者描绘了一个现代交换技术的大家庭。全书共分8章，除章出于知识系统性的考虑，专门对以PDH、SDH为代表的数字传输技术进行了阐述外，其余各章，每章介绍一种典型交换技术。
本书可作为通信工程、通信指挥等专业的大学本科教材，计划教学量为40～60学时，也可作为军事信息/通信学科的研究生、网络与交换领域的工程技术人员的参考用书。
目录
作者介绍
文摘
序言
《现代通信系统中的信息传输与编码》 图书简介 本书深入探讨现代通信系统中信息如何被高效、可靠地传输，并着重阐述了实现这一目标的底层技术与原理。从信息论的基础概念出发，逐步深入到信号的编码、调制、信道特性分析以及噪声抑制等关键环节，为读者构建一个全面而系统的通信理论框架。本书旨在帮助读者理解从模拟信号到数字信号的转化过程，掌握现代通信系统设计中的核心挑战和创新解决方案。 第一部分：信息论基础与编码理论 在通信的起点，我们首先需要理解“信息”本身。本书的第一部分将从信息论的奠基性工作——克劳德·香农（Claude Shannon）的信息论——入手。我们将详细介绍熵（Entropy）的概念，它量化了信息的不确定性，是衡量信息量的基本单位。在此基础上，我们将深入理解信息源的统计特性，例如马尔可夫链模型，以更准确地描述信息源的生成过程。 接着，我们将进入核心的编码理论。编码的根本目的是为了实现信息的压缩和纠错。在数据压缩方面，我们将重点介绍两大类方法：无损压缩和有损压缩。无损压缩技术，如霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding），能够在不丢失任何信息的前提下，显著减小数据量，这对于存储和传输海量数据至关重要。我们将分析这些编码方法的原理，并探讨它们在实际应用中的优劣。 另一方面，有损压缩技术，如离散余弦变换（DCT）和量化，虽然会丢失部分信息，但可以在可接受的视觉或听觉损失范围内实现极高的压缩比，广泛应用于图像、音频和视频的编码。我们将讲解这些技术的数学基础和实现细节，以及它们如何在多媒体通信中发挥关键作用。 除了数据压缩，纠错编码（Error-Correcting Codes, ECC）是通信可靠性的基石。在信息传输过程中，信道噪声和干扰是不可避免的，它们会导致数据出错。纠错编码通过在信息中添加冗余信息，使得接收端即使在接收到带错误的数据时，也能检测并纠正这些错误。本书将详细介绍两种主要的纠错编码体制：线性分组码（Linear Block Codes）和卷积码（Convolutional Codes）。 在分组码部分，我们将深入研究汉明码（Hamming Codes）的构造原理和纠错能力，以及更复杂的BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）和里德-所罗门码（Reed-Solomon Codes）。这些码字在CD、DVD、卫星通信和数字电视等领域有着广泛的应用。 对于卷积码，我们将探讨其生成多项式、状态图和维特比译码算法（Viterbi Decoding Algorithm）。维特比算法是一种高效的最大似然译码算法，能够从含有噪声的接收序列中找到最可能原始码字。我们将通过实例分析，展示卷积码在数据通信中的强大纠错能力。 此外，本书还将介绍现代通信中兴起的一类强大的编码技术——Turbo码（Turbo Codes）和低密度奇偶校验码（Low-Density Parity-Check Codes, LDPC Codes）。这些现代编码技术能够接近香农限，在极低的信噪比下实现可靠通信，是4G、5G等移动通信系统不可或缺的核心技术。我们将探讨它们的迭代译码原理以及在实际系统中的实现挑战。 第二部分：信号的调制与传输 在信息被编码压缩后，下一步是如何将这些数字信息转化为可以在物理媒介上传输的信号。第二部分将聚焦于信号的调制与传输技术。 调制（Modulation）是将数字信息符号映射到连续的载波信号上的过程。我们将从最基本的调制方式开始，如幅度键控（Amplitude Shift Keying, ASK）、频率键控（Frequency Shift Keying, FSK）和相位键控（Phase Shift Keying, PSK）。这些基本调制方式易于理解和实现，但其频谱效率和抗噪声性能相对有限。 随后，我们将深入介绍更高级的调制技术，如正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）。QAM结合了幅度和相位的变化来承载信息，能够在相同的带宽内传输更多的数据，是现代数字通信中最为普遍的调制技术之一。我们将详细分析QAM的星座图，以及不同阶数QAM（如16-QAM, 64-QAM, 256-QAM）的性能特点，并探讨其在Wi-Fi、LTE等无线通信系统中的应用。 在无线通信中，信号的传输会受到各种物理环境因素的影响，例如多径传播、衰落和多普勒效应。本书将详细分析这些信道特性。多径传播会导致信号产生延迟和相位偏移，从而引起符号间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI）。我们将介绍如何利用均衡技术（Equalization）来补偿ISI，如线性均衡器和自适应均衡器。 衰落（Fading）是指由于信号传播路径上的各种变化，导致接收信号强度随时间和空间发生剧烈起伏的现象。我们将区分快衰落和慢衰落，并介绍其对通信系统性能的影响。为了应对衰落，我们将讨论分集技术（Diversity Techniques），包括空间分集、频率分集和时间分集，以及它们如何通过接收多个独立的信号副本来提高系统的鲁棒性。 多普勒效应是由信号源或接收者的运动引起的载波频率偏移，它会导致信号的频谱展宽，并可能引起频率选择性衰落。我们将分析多普勒效应的原理，并探讨其在高速移动通信场景下的挑战。 在数字信号传输的物理层，还需要考虑如何有效地利用有限的频谱资源。本书将介绍频谱效率的概念，以及如何通过先进的调制和编码方案来提高频谱利用率。例如，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，它将高速数据流分解成许多低速数据流，并将它们并行传输到一系列正交的子载波上。OFDM在应对多径效应方面具有天然优势，已成为Wi-Fi、4G、5G等无线通信系统的主力技术。我们将详细解析OFDM的原理、星座图、IFFT/FFT变换以及循环前缀（Cyclic Prefix）的作用。 第三部分：噪声与干扰的抑制与管理 噪声和干扰是通信系统中影响信息传输质量的根本原因。本书的第三部分将深入探讨这些问题，并介绍各种抑制和管理噪声与干扰的技术。 我们将从噪声的起源和类型开始，包括热噪声（Thermal Noise）、散粒噪声（Shot Noise）和外部干扰（如电磁干扰）。我们将分析这些噪声的统计特性，例如高斯噪声模型，并讨论它们如何影响信号的信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）。 为了衡量通信系统的性能，我们将引入误码率（Bit Error Rate, BER）这一关键指标。本书将分析不同调制方式在加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise, AWGN）信道下的理论误码率性能，并解释信噪比如何直接影响误码率。 在接收端，为了从含有噪声的信号中恢复原始信息，需要设计有效的接收机。我们将介绍相干解调（Coherent Demodulation）和非相干解调（Non-coherent Demodulation）的原理。相干解调需要接收端同步载波信号，而非相干解调则不需要。 为了提高接收灵敏度并抑制噪声，我们将介绍滤波技术。带通滤波器（Band-pass Filter）可以限制信号的带宽，从而滤除带外噪声。匹配滤波器（Matched Filter）是在给定噪声条件下，能够最大化输出信噪比的最佳线性滤波器。我们将推导匹配滤波器的表达式，并分析其在信号检测中的作用。 除了随机噪声，通信系统还可能面临来自其他通信系统的干扰，称为同信道干扰（Co-channel Interference, CCI）和邻道干扰（Adjacent Channel Interference, ACI）。我们将分析这些干扰的来源和影响，并介绍相应的抑制技术，如功率控制、频率规划和滤波器设计。 在多用户通信场景下，例如CDMA（Code Division Multiple Access）系统中，不同用户之间的信号会相互干扰，称为多址干扰（Multiple Access Interference, MAI）。我们将介绍CDMA的扩频原理，以及如何利用伪随机码（Pseudo-Random Noise, PN codes）来区分用户并抑制MAI。 本书还将触及信号处理在噪声抑制中的作用。例如，卡尔曼滤波器（Kalman Filter）是一种能够通过一系列带有噪声的测量信息，估计动态系统状态的递归算法，在目标跟踪和导航系统中有着广泛应用。尽管它主要用于估计，但在通信系统中，卡尔曼滤波器也被用于信号跟踪和噪声抑制。 结论 《现代通信系统中的信息传输与编码》通过深入浅出的讲解，将信息论、编码理论、信号调制与传输、以及噪声与干扰的抑制技术融为一体，为读者呈现了一幅完整的现代通信系统图景。本书不仅涵盖了通信领域的基础理论，还介绍了诸如Turbo码、LDPC码和OFDM等先进技术，展现了通信领域不断创新的发展态势。本书适合于通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的学生，以及从事通信技术研发、系统设计和维护的专业人士阅读。通过本书的学习，读者将能够深刻理解信息是如何从发送端安全、高效地传输到接收端，并为进一步探索更前沿的通信技术打下坚实的基础。
作为一名长期在工程领域摸爬滚打的实践者，我深知理论与实际脱节的痛苦。很多教科书写得天花乱坠，真要应用到项目中，却发现那些模型和假设在现实世界的复杂性面前显得不堪一击。然而，这本让我感到耳目一新。它并没有避开那些“脏乱差”的实际问题，反而在处理实际挑战时，展示出极强的灵活性和适应性。比如，书中对于非理想条件的分析，简直是教科书级别的典范，它没有简单地给出“理想情况”下的最优解，而是细致地剖析了系统在噪音、延迟和资源受限等约束下，如何进行有效的优化和妥协。我特别关注了其中关于鲁棒性设计的那一章，作者的论述深入到数学证明的层面，但同时配有大量的仿真结果图表，使得即便是对数学推导略感吃力的读者也能建立起直观的认识。这种“硬核”与“接地气”完美结合的写作风格，让我觉得作者一定是经历了大量的真实项目磨砺，才能写出如此贴合实际需要的深度。阅读它，就像是请了一位经验丰富的老工程师在耳边细细指导，非常受用。