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出版者:科学出版社

作者:李天文

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2003-9

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030121400

丛书系列:

图书标签:

• GPS
• 卫星导航
• 定位技术
• 测量学
• 地理信息系统
• 无线通信
• 嵌入式系统
• 应用开发
• 导航技术
• 遥感技术

现代通信工程导论：从理论到实践的全面解析 本书简介 本书旨在为通信工程领域的初学者和有一定基础的工程师提供一个全面、深入且极具实践指导意义的入门读物。我们着眼于现代通信系统所依赖的核心理论框架、关键技术模块以及面向未来的发展趋势，力求构建一个清晰、逻辑严密的知识体系，帮助读者系统地掌握通信工程的精髓。本书的编写遵循“理论先行，实践驱动”的原则，确保所介绍的技术不仅具有坚实的数学和信息论基础，更能在实际工程场景中得到有效应用。 第一部分：通信系统的基石与数学基础 本部分聚焦于构建现代通信系统的基础要素和必要的数学工具。我们将从信息论的视角出发，为后续的编码、调制和传输打下坚实的理论基础。 第一章：信息论与信源编码 本章首先引入信息论的基本概念，包括信息熵、互信息和信道容量。重点阐述香农-哈特利定理在确定通信系统极限性能中的核心地位。随后，深入探讨信源编码技术，如变长编码（霍夫曼编码、算术编码）和无损压缩算法（LZW），旨在如何高效、无冗余地表示信息源。我们将详细分析这些算法的数学原理、实现步骤及其在数据存储和网络传输中的应用实例。 第二章：随机过程与噪声分析 通信系统总是在有噪声的环境下运行。本章为分析这些随机现象提供了必要的数学工具。首先介绍随机变量、联合分布和条件概率等基础概念。核心内容是随机过程（如高斯白噪声、窄带高斯过程）的分析，包括其功率谱密度、自相关函数和通过线性系统的响应。理解噪声的统计特性是设计鲁棒接收机的先决条件。本章将详细推导经典滤波器的噪声抑制效果，例如维纳滤波器的设计原理及其在信号增强中的作用。 第三章：调制技术：从基带到射频 调制是通信系统的核心环节，它将信息数据映射到适合物理信道传输的载波信号上。本章系统地介绍了基带信号表示和脉冲成形技术，包括奈奎斯特准则在消除码间串扰（ISI）中的应用。随后，重点展开对数字调制技术的深入剖析，包括幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）系列。对于正交幅度调制（QAM），本书不仅解释了星座图的构建，还详细推导了不同调制阶数下的误码率（BER）性能曲线，并探讨了在有限功率预算下的最优选择策略。 第二部分：信道编码与抗干扰技术 信息的可靠传输是通信系统的终极目标。本部分专注于如何通过增加冗余信息来抵抗信道引入的错误和干扰。 第四章：线性分组码与循环码 本章详细讲解了代数编码理论在信道纠错中的应用。首先介绍线性分组码的结构，包括生成矩阵和校验矩阵的构建与应用。重点突出循环码的数学特性，特别是其在移位寄存器上的实现。书中将详细分析如何利用多项式表示法进行编码和译码，并深入研究了如BCH码和里德-所罗门（RS）码的代数结构和强大的纠错能力，这些是现代存储和深空通信的关键技术。 第五章：卷积码与 Viterbi 译码 区别于分组码，卷积码关注信息序列的连续处理。本章剖析了卷积码的编码过程，并引入了状态图、树状图和网格图的概念。核心内容在于深度解析 Viterbi 算法——最大似然序列译码的最优算法。本书通过大量的示例，清晰地展示了 Viterbi 算法的动态规划过程，并比较了其与软判决译码的性能增益。 第六章：先进的纠错编码与迭代译码 为追求极限性能，现代通信系统采用了更复杂的编码方案。本章介绍了一系列突破香农极限的先进编码技术。重点讲解低密度奇偶校验码（LDPC）的稀疏校验矩阵结构及其并行译码的优势。此外，涡轮码（Turbo Codes）的并行级联结构和SOVA（Soft Output Viterbi Algorithm）译码策略也将被详尽阐述，这些技术是 3G/4G/5G 无线通信系统的核心。 第三部分：多址接入与先进的传输体制 随着用户数量的激增，如何高效共享有限的无线频谱成为关键挑战。本部分聚焦于多用户系统的设计和管理。 第七章：多址接入技术（MAC） 本章系统梳理了主要的复用技术。首先分析频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）的优缺点。随后，深入探讨扩频技术在码分多址（CDMA）中的应用，包括伪随机噪声（PN）序列的特性和正交性。对于现代系统，正交频分多址（OFDMA）作为 OFDM 的多用户扩展，其资源块的调度和子载波分配策略将作为重点案例进行分析。 第八章：多输入多输出（MIMO）系统 MIMO 技术通过在发射端和接收端部署多个天线，极大地提高了频谱效率和链路可靠性。本章从信道容量的角度证明了 MIMO 的优势。详细介绍空时分组码（STBC）和预编码技术的原理，用以实现空间复用和分集增益。本书还将介绍信道状态信息（CSI）在预编码和波束赋形中的获取与反馈机制。 第九章：OFDM 系统的实现与挑战 正交频分复用（OFDM）是高速数据传输的基础，广泛应用于 Wi-Fi、LTE 和 VDSL 中。本章解释了 OFDM 信号的并行传输原理，并详述了快速傅里叶变换（FFT）和反快速傅里叶变换（IFFT）在实现 OFDM 调制解调中的关键作用。同时，本书也将讨论 OFDM 系统的主要工程挑战，如频率同步、相位噪声、峰均功率比（PAPR）抑制技术（如选模法、限幅与预失真）和循环前缀（CP）的设计。 第四部分：通信系统的仿真与性能评估 理论设计必须通过严谨的仿真来验证其可行性和性能。本部分指导读者如何利用专业工具对系统进行建模和性能评估。 第十章：通信系统仿真技术与工具 本章介绍通信系统仿真的基本流程，从系统建模、参数设置到结果统计分析。重点推荐并讲解主流的仿真软件（如 MATLAB/Simulink 或 Python 生态）中通信工具箱的应用。我们将通过构建一个完整的链路仿真场景（包括信道模型、调制解调器、编码器和译码器），演示如何准确地绘制误码率（BER）与信噪比（SNR）曲线，并与理论曲线进行对比，从而掌握评估通信系统性能的实战技能。 总结与展望 本书的每一章都力求在理论深度和工程实践之间找到最佳平衡点。通过对信息论基础、信道编码、调制解调以及先进多址技术的系统阐述，读者将能够构建起一个完整、现代的通信工程知识框架，为未来深入研究 5G/6G、卫星通信或下一代物联网技术打下坚实的基础。本书的最终目标是培养具备独立分析和设计通信系统的工程师。

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我是一位在地理信息系统（GIS）领域工作了多年的工程师，对导航技术有着实际应用的需求，因此在挑选相关书籍时，我更关注其对前沿趋势和实际应用场景的覆盖深度。很遗憾，这本书在讲解基础原理方面无可挑剔，但在触及现代导航技术的最新发展，比如北斗系统的特色功能、或者LBS（基于位置的服务）在物联网中的新兴应用时，感觉内容略显保守和陈旧。书中的案例多集中于传统的车载导航和航空应用，缺乏对当前热点——如高精度室内定位、无人机自主导航的深入探讨。例如，当前许多行业对厘米级乃至毫米级的定位精度提出了迫切要求，而书中对相对定位技术、差分校正（如RTK/PPP）的介绍虽然准确，但在新一代网络改正服务的商业化落地及其面临的挑战方面，探讨得不够深入。如果能增加一些关于抗干扰、反欺骗技术的研究进展章节，或者增加一个专门探讨未来“多星座融合定位”策略的章节，这本书的价值无疑会更上一层楼。它更像是一部扎实可靠的“经典入门手册”，而非紧跟时代步伐的“前沿研究指南”。

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这本书的阅读体验，坦白说，对非专业背景的人来说，门槛确实不低。它更像是一本为已经具备一定信号处理或测绘学基础的读者准备的进阶读物。虽然前几章努力在科普，但很快就进入了对载波相位测量、伪距观测值差分处理等涉及大量高等数学和信号调制解调知识的讨论。我尝试着让一位刚接触GNSS的同事翻阅，他很快就对其中涉及的洛伦兹变换、狭义相对论效应修正等内容感到吃力。书中对这些概念的解释虽然准确无误，但缺乏足够的类比和生活化的例子来辅助理解，使得知识点停留在符号运算层面，难以形成直观的物理图像。此外，本书的习题部分相对薄弱，如果能增加一些结合具体数值计算的案例分析或课后习题，例如要求读者根据给定的卫星星历和接收机观测值，手动推导出初步定位结果的练习，那么它在教学应用方面的价值会大大提升。总的来说，它是一本面向深度学习者的权威参考书，对于希望快速入门的初学者来说，可能需要搭配一些更基础的导论性材料作为辅助。

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拿到这本关于导航和定位的专业书籍，我首先被它扎实的理论基础和详尽的系统介绍所吸引。书中对卫星导航系统的演进脉络梳理得非常清晰，从早期的地面导航到如今的全球卫星导航，每一个技术节点的突破都阐述得鞭辟入里。特别是关于信号的产生、传输和接收环节的描述，作者似乎倾注了大量心血，用深入浅出的方式解释了那些复杂的数学模型和物理过程，即便是初次接触这个领域的读者也能大致把握其精髓。更让我印象深刻的是，作者并没有仅仅停留在理论层面，而是结合了大量的工程实例，比如在城市峡谷、高楼林立的环境中，定位精度是如何受到多路径效应影响，以及如何通过改进算法来缓解这些问题。这种理论与实践紧密结合的叙事方式，极大地提升了阅读体验，让人感觉自己不是在读一本枯燥的教科书，而是在跟随一位经验丰富的工程师进行实地考察。书中对时间同步和精密测量的章节尤为精彩，细致讲解了原子钟在维持系统整体精度中的核心作用，这对理解整个GPS系统的基石稳固性至关重要。总而言之，这是一本结构严谨、内容详实的参考读物，对于想系统了解导航技术底层逻辑的专业人士来说，无疑是一笔宝贵的财富。

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这本书的装帧和排版设计相当人性化，这对于一本技术性较强的书籍来说，无疑是一个加分项。纸张的质感很好，即便是长时间阅读也不会让眼睛感到明显的疲劳，这在需要对照大量图表和公式时显得尤为重要。我特别欣赏作者在章节布局上的匠心独运。每一章的开头都会有一个简短的“知识点预览”，帮助读者快速建立对本章内容的整体认知框架，避免一头扎进细节中迷失方向。随后，论述层层递进，从宏观的概念逐步深入到微观的实现细节，过渡自然流畅，几乎没有生涩的跳跃感。此外，书中穿插的那些精心绘制的流程图和系统架构图，简直是神来之笔。它们将复杂的信号处理链路和数据流向可视化，远比纯文字描述来得直观和高效。很多教材往往在图表方面敷衍了事，但这本书的配图质量极高，很多复杂的算法步骤，通过一张清晰的流程图，瞬间豁然开朗。对于需要反复查阅特定技术细节的读者，书后的索引编制得非常详尽，查找起来毫不费力，体现了编纂者对用户使用习惯的深刻洞察。从阅读舒适度和信息获取效率来看，这本书在同类专业书籍中绝对是佼佼者。

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阅读过程中，我发现这本书在对一些关键技术指标的量化描述上，展现出极高的严谨性。它没有回避那些晦涩难懂的数学公式，而是将其作为阐释物理原理的必要工具。比如，在阐述误差预算模型时，作者详细分解了包括卫星钟差、轨道误差、对流层延迟等各个分量的统计特性和随机分布规律。这种对不确定性的量化分析，对于从事系统性能评估和可靠性设计的工程师来说，是极其宝贵的参考资料。书中对于导航电文的结构分析也颇为细致，从导航电文的帧结构到子帧的载荷信息，逐一进行了拆解和解读，使得读者能够真正理解接收机是如何从原始的广播信号中提取出计算位置所需的关键数据。更值得称道的是，作者对不同导航系统（比如GPS、GLONASS、Galileo）之间的互操作性和兼容性问题进行了比较分析，指出了它们在坐标系定义和时间基准上的细微差异，这些细节往往是实际工程集成中最容易出错的地方。这种对细节的执着和对标准的尊重，使得这本书在专业性上达到了很高的水准，适合作为高级工程师和研究生的案头工具书。

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