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出版者:清华大学出版社

作者:王利

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:1999-12-1

价格:32.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302037057

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络原理
• TCP/IP
• 网络编程
• 实用教程
• 数据通信
• 网络安全
• 计算机基础
• 网络技术
• 自顶向下

现代通信系统设计与优化 本书导言 在信息技术飞速发展的今天，高效、可靠的通信系统已成为社会运行的基石。从全球互联的互联网到物联网（IoT）的广泛部署，再到5G及未来6G技术的演进，通信系统设计的复杂性与挑战性日益凸显。本书《现代通信系统设计与优化》旨在为系统工程师、研发人员以及相关领域的学生提供一套全面、深入的技术框架，重点聚焦于底层物理层设计、高级信道编码策略、多址接入技术以及整体系统性能的量化与优化。 第一部分：通信系统基础理论与物理层建模 本部分将从信息论的视角出发，对现代通信系统的基本构件进行系统梳理。我们首先回顾香农-哈特利定理在不同信道模型下的应用，确立通信系统容量的理论上限。随后，深入探讨信号在真实信道中的传播特性，包括衰落、多径效应、多普勒频移等关键挑战。 1. 随机过程与数字调制技术： 详细分析平稳随机过程、高斯过程在通信系统中的建模应用。着重剖析线性调制（如QPSK, 16QAM）和非线性调制（如$pi/4$-DQPSK）的性能差异，并引入高阶调制在高带宽效率场景下的实现细节与同步要求。特别关注恒定包络调制技术（如GFSK, MSK）在对功放线性度要求较高系统中的适用性。 2. 信道估计与均衡： 针对多径信道引起的码间串扰（ISI），本书提供了多种信道估计方法，包括基于最小均方误差（MMSE）准则的估计器设计，以及基于训练序列的快速跟踪算法。在均衡部分，我们将深入讲解迫击平滑（ZF）均衡器的局限性，并重点阐述MMSE均衡器在噪声抑制和ISI消除之间的权衡。针对移动信道，还介绍了基于判决反馈均衡（DFE）的结构及其在提高信噪比方面的优势。 3. 功率谱密度与带限滤波： 功率谱分析是理解信号带外辐射和频谱效率的关键。本书详细介绍了升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）的设计及其对带限传输性能的影响，对比了不同滚降系数下的系统带宽占用与接收端性能损失。同时，阐述了功率谱密度在分析多载波系统（如OFDM）中旁瓣抑制的重要性。 第二部分：信道编码与纠错理论 有效的信道编码是克服噪声和干扰，实现可靠通信的关键。本部分着重于现代通信系统中最先进的信道编码技术及其硬件实现复杂度。 1. 传统与代数编码： 回顾卷积码的结构、维特比（Viterbi）译码算法及其在有限状态机中的实现。随后，深入探讨了分组码，特别是BCH码和里德-所罗门（Reed-Solomon, RS）码的代数构造原理和错误定位能力，并分析了RS码在数据存储和高可靠性传输中的应用实例。 2. 现代高性能编码： 本书将大量篇幅用于介绍Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）。详细解析Turbo码的并联与级联结构，重点讨论了Max-Log-MAP译码算法的性能和迭代次数对译码性能的依赖性。对于LDPC码，阐述其基于稀疏校验矩阵的构造方法，以及在北美数字电视标准（ATSC 3.0）和Wi-Fi 6E等前沿标准中的应用，并对比了其在接近香农极限性能下的译码复杂度。 3. 混合自动重传请求（HARQ）： 将信道编码与自动重传请求（ARQ）相结合，是实现高吞吐率和高可靠性的重要手段。本书详细分析了I/II/III型HARQ的机制，并重点讲解了增量冗余（IR）HARQ中不同传输块如何联合译码以实现性能增益。 第三部分：多址接入与资源管理 在频谱资源日益稀缺的背景下，如何允许多个用户共享同一物理信道，是移动通信系统的核心议题。 1. 经典多址技术： 系统分析频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的基本原理、容量限制和实现挑战。特别关注广义扩频序列（如Walsh-Hadamard序列）在CDMA系统中的正交性要求和近远友干扰（Near-Far Effect）问题。 2. 正交频分多址（OFDMA）： 作为4G和5G系统的核心技术，本书对OFDMA进行了深入剖析。详细讲解了快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）在OFDMA收发机中的关键作用，以及循环前缀（CP）如何有效对抗多径信道。同时，讨论了子载波功率分配（Water-Filling Algorithm）在提高系统频谱效率中的作用。 3. 随机接入与调度策略： 讨论了随机接入信道（RACH）的冲突避免机制，如ALOHA和ALOHA变体。在资源调度方面，对比了时域、频域和空域调度算法的优劣，包括最大载波吞吐量（Max C/I）、比例公平（Proportional Fair）调度器在保证系统公平性和吞吐量之间的平衡策略。 第四部分：MIMO与空间复用技术 多输入多输出（MIMO）技术通过引入空间自由度，极大地提升了系统容量和可靠性。 1. MIMO基础理论： 基于信道容量的卡曼-霍尔曼分解（Cholesky Decomposition）原理，推导出MIMO系统的容量边界。深入分析了信道相关性对容量性能的影响。 2. 空间复用与预编码： 详细介绍基于串行/并行干扰消除的系统，如迫零（ZF）和MMSE预编码技术。重点讲解了预编码矩阵的设计，特别是针对信道状态信息（CSI）已知和未知情况下的实现方案。 3. 波束赋形（Beamforming）： 阐述了单用户MIMO（SU-MIMO）和多用户MIMO（MU-MIMO）中的波束赋形技术。分析了数字预编码和模拟预编码的结合方式，以及在毫米波通信中实现大规模MIMO（Massive MIMO）所需的相控阵列技术和混合预编码方案。 第五部分：系统仿真、测试与性能优化 理论的实现需要严谨的仿真和测试验证。本部分聚焦于如何量化系统性能并进行迭代优化。 1. 仿真环境搭建： 介绍使用MATLAB/Simulink或Python/NumPy构建端到端通信系统的流程，包括噪声源的建模、信道模型的随机化，以及如何准确模拟数字信号处理模块的非理想性（如量化噪声、非线性功放失真）。 2. 关键性能指标（KPIs）分析： 详细阐述如何从仿真结果中提取比特错误率（BER）、分组错误率（PER）、吞吐量、延迟和公平性指标。重点讲解如何通过蒙特卡洛（Monte Carlo）方法准确估计尾部BER。 3. 功耗与硬件实现考量： 讨论通信系统中功耗的主要来源（如ADC/DAC、DSP/FPGA、功放），并探讨在给定性能指标下，如何通过选择合适的调制编码方案（MCS）和硬件架构来平衡功耗与吞吐量之间的关系。例如，分析低功耗通信协议中，信道编码的迭代次数与接收机唤醒时间对整体能效的影响。 结语 本书立足于现代通信的工程实践，旨在培养读者从系统架构、底层物理到资源管理的全局视野。所涵盖的知识体系，涵盖了从基础的信道编码到尖端的MIMO与波束赋形技术，为构建下一代高可靠、高容量的无线和有线通信系统提供坚实的理论基础和工程指导。

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这本《网络协议深度解析》简直是为我这种想深入了解TCP/IP栈底层机制的硬核玩家量身定做的。作者没有停留在教科书上那些浅尝辄止的介绍，而是真正扎进了数据包的每一个比特位。光是讲ARP协议和ICMP报文的交互过程，就用了好几章，配上大量的流程图和实际抓包分析的截图，让人感觉就像在看一部网络通信的“侦探小说”。尤其是对拥塞控制算法（如Reno、Cubic）的演进和数学模型推导，讲解得异常透彻，看完之后，我再去看任何关于网络性能优化的文章，都有种豁然开朗的感觉。书中对IPv6的过渡机制，比如双栈、隧道技术的对比分析，也极其到位，逻辑清晰得让人拍案叫绝。它不是那种只告诉你“是什么”的书，而是深入挖掘“为什么是这样”的书，读完后感觉自己的网络知识体系瞬间搭建了一个非常坚固的地基，未来再学习 SDN 或 NFV 等新技术时，也因为有了这个扎实的基础而轻松许多。对于那些厌倦了平面化介绍、渴望探究网络“心脏跳动”的工程师来说，这本书绝对是案头必备的武功秘籍。

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最近在学习面向对象设计在网络编程中的应用，偶然发现了这本《Python 网络异步编程实践》。这本书的风格非常轻快，简直像一个充满热情的编程导师在带你入门。它没有一上来就抛出复杂的概念，而是从一个简单的 Socket 阻塞式客户端开始，逐步引导读者理解为什么需要 I/O 多路复用，并详细对比了 `select`, `poll`, `epoll` 之间的底层机制差异。接着，重点深入讲解了 `asyncio` 库中的事件循环、Task 和 Future 的管理，特别是如何利用 `async with` 和上下文管理器来优雅地处理资源释放。书中大量的代码示例都是围绕构建高性能的代理服务器和协议解析器展开的，每一个示例都配有清晰的性能测试结果对比，直观展示了异步编程带来的效率提升。对于我们这些希望用现代 Python 语言构建高性能网络工具或自动化脚本的工程师来说，这本书的实战意义远超理论深度，它提供了一套实用的、可立即投入生产环境的代码范式。

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我一直觉得，要真正理解网络，必须了解数据中心内部的互联架构。这本《下一代数据中心网络设计》完美地满足了这一需求。这本书的叙事结构非常清晰，从传统的二层扁平网络遇到的广播风暴和 STP 阻塞问题讲起，逐步过渡到 BGP EVPN 结合 VXLAN 构建的 Underlay/Overlay 架构。作者对 BGP 路由扩展属性（如 Path Attributes）在 VXLAN 隧道建立和 MAC 地址学习中的作用分析得非常精妙，避免了许多教科书的冗余描述。更难得的是，书中还详细对比了不同厂商（如思科 ACI, 华为云园，Arista 7000 系列）在实现 EVPN 时的一些设计哲学差异，这对于做多厂商异构环境选型的架构师来说，价值巨大。它不是教你如何敲命令，而是教你如何“设计”一个可扩展、高可用、易于运维的万兆/十万兆骨干网络。读完之后，我对数据中心“三层架构”的演进脉络有了全新的、立体的认知。

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我最近在搞无线网络优化，买了这本《Wi-Fi 6/6E 实战指南》，原本以为又是那种老生常谈的配置手册，没想到里面的内容深度完全超出了我的预期。这本书的重点完全放在了 802.11ax 标准下的波束成形（Beamforming）和 OFDMA 技术的实际部署和调优上。作者提供了很多基于真实企业级 AP 设备的调试脚本和性能测试数据，告诉你如何在不同密度、不同干扰环境下去调整 BSS 色彩（BSS Color）和目标唤醒时间（TWT）。最让我惊喜的是，它没有回避那些常见的陷阱，比如在某些老旧客户端上开启某些新特性反而会降低整体吞吐量的问题，并给出了具体的规避策略。文字风格非常接地气，充满了项目经验的沉淀，读起来一点也不枯燥，更像是一位资深架构师在给你“传授独家秘籍”。如果你的工作涉及到高密度无线覆盖、对延迟有极高要求的会议室或生产环境，这本书里的案例和参数调整建议，绝对能帮你省去大量试错的时间，实实在在地提升网络的用户体验。

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说实话，我对安全方面的书籍通常抱有怀疑态度，很多都停留在“防火墙规则配置”的层面。然而，《零信任架构与微服务安全》这本书，完全颠覆了我的看法。它没有陷入传统边界防御的思维定势，而是将重点放在了如何在新兴的云原生环境中构建动态、自适应的安全防护体系。书中对服务网格（Service Mesh）中的 mTLS 认证流程、Sidecar 代理的安全作用，以及如何利用 SPIFFE/SPIRE 框架进行工作负载身份验证的讲解，细致到每一个 TLS 握手的步骤和证书的生命周期管理。作者巧妙地将抽象的安全理论与具体的 Istio/Linkerd 配置实例结合起来，使得原本高深莫测的零信任概念变得非常具象化和可操作。这种将“架构设计”与“安全落地”紧密结合的写作方式，非常适合那些正在或计划将应用迁移到微服务架构的开发和运维团队。它提供的不仅仅是工具的使用说明，更是对“信任”这一核心概念在分布式系统中的重新定义。

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