具体描述
本书是在1991年出版的《现代通信系统原理》教材的基础上根据通信技术的最新发展和教学改革实践的需要，重新修订编写而成的。
书中比较全面系统地讲述现代通信系统的基本原理．基本性能和基本分析方法。全书共分10章，包括绪论、信号与噪音、调幅系统、角调系统．模拟信号 数字传输．数字信号的基带传输、数字信号的载波传输、信道复用和多址方式、通信网、纠错编码等。各章均有习题，开附有部分习题答案。
本书除必要的数学推导外，注重讲述物理概念，书中叙述深入浅出、通俗易懂．重点突出，便于自学。
本书可作为高等院校工科通信工程．计算机通信、信息技术和其它相近专业本科生教材，也可供从事这方面工作的广大科技人员阅读和参考。
电子信息时代的技术基石：数字信号处理与信息论基础 书籍名称： 电子信息时代的技术基石：数字信号处理与信息论基础 图书简介 本书旨在为电子工程、通信工程、计算机科学以及相关交叉学科的学生和研究人员提供一套扎实而深入的理论基础，聚焦于信息处理和传输的核心领域——数字信号处理（DSP）与信息论。在当今万物互联的数字时代，无论是智能手机的语音通话、高清视频的流媒体传输，还是复杂的雷达和医疗成像系统，其背后都离不开对信号进行高效、准确的量化、变换与分析。同时，理解信息本身的本质、极限以及如何在噪声环境中可靠地传递信息，是构建任何现代通信系统的理论前提。 本书结构清晰，内容涵盖从最基础的数学工具到前沿理论应用的完整体系，强调理论的严谨性与工程实践的紧密结合。 --- 第一部分：离散时间信号与系统——数字处理的基石 本部分首先为读者构建了处理离散信号所需的数学框架。我们摒弃了纯粹抽象的数学推导，而是聚焦于这些工具在实际信号处理中的应用价值。 第一章：离散时间信号的表示与分析 深入探讨离散时间信号的采样理论，详述理想采样、欠采样、过采样等关键概念及其对信号重建的影响。详细分析了周期序列、傅里叶级数在离散系统中的适用性。重点讲解了离散时间傅里叶变换（DTFT）的定义、性质及其在频谱分析中的核心地位。通过丰富的案例，展示如何利用DTFT识别信号中的频率成分、分析调制信号的带宽特性。 第二章：线性时不变（LTI）系统的描述与分析 系统地阐述了LTI系统的核心特性——卷积。卷积积分（或求和）被作为连接输入、系统冲激响应和输出的桥梁。本书详细推导并分析了Z变换，将其视为处理离散系统的强大代数工具。Z变换的收敛域（ROC）概念被赋予重要的物理意义，用以判断系统的稳定性（因果性与稳定性）。通过对比序列分析与系统分析，帮助读者建立起对信号变换的统一认知。 第三章：有限脉冲响应（FIR）与无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 本章是DSP应用的核心。我们详细区分了FIR和IIR滤波器的结构、优缺点及适用场景。 FIR滤波器设计： 重点介绍窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）的设计流程，分析窗函数类型对过渡带宽度和阻带衰减的权衡。进阶讨论了频率采样法和Parks-McClellan最优滤波器设计算法，强调了幅频特性与相位线性度的关系。 IIR滤波器设计： 详述模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的设计基础，并详尽阐述了从模拟到数字的映射技术，特别是双线性变换法的推导过程、预畸变处理以及其对频率响应的影响。 --- 第二部分：变换域分析与快速算法 为了实现高效的计算，我们转向频域进行分析和处理。本部分着重于傅里叶变换的离散实现及其在算法优化中的应用。 第四章：离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT） 全面介绍DFT的定义、性质及其与DTFT的关系。着重分析DFT在有限长数据序列处理中的周期延拓和频谱泄露现象，并提供应对策略（如加窗）。本书的重点在于快速傅里叶变换（FFT）算法的原理，详细剖析了蝶形运算结构、基-2分解、流水线实现等关键技术，并探讨了不同FFT算法（如库利-图基算法）的计算复杂度与适用性，为实时处理奠定基础。 第五章：谱分析技术 本章探讨如何从观测数据中估计信号的功率谱密度（PSD）。对比了周期图法（直接法）的局限性，并深入讲解了经典谱估计方法，如Welch平均法，如何通过分段平均有效降低方差。进阶介绍参数化谱估计方法，如自回归（AR）模型、最小方差无失真响应（MVDR）等，展示其在高分辨率谱分析中的优势。 第六章：自适应滤波原理与应用 引入了系统辨识和噪声消除的现代工具。详细阐述了维纳滤波器的理论框架，即最小均方误差（MMSE）准则。随后，系统推导和分析了最小均方（LMS）算法的迭代过程、收敛速度与稳态误差，并讨论了变步长LMS等改进算法。通过应用实例，如回声消除、自适应均衡器，展示自适应滤波在动态环境下的强大能力。 --- 第三部分：信息论基础——通信的极限与可靠性 信息论是理解现代通信系统性能边界的理论支柱。本部分从信息的度量出发，构建了量化和无损/有损信源编码的基础。 第七章：信息与熵 本章定义了信息的度量单位——香农熵（Self-Information）。深入分析了信息熵的性质，将其作为信源不确定性的量化指标。探讨了联合熵、条件熵、互信息等概念，并利用这些工具分析了信道中的信息流。通过对二元信源、高斯信源的分析，建立起信息量的直观理解。 第八章：信源编码：无损与有损压缩 聚焦于如何高效地表示信息。详细介绍无损编码方法，包括霍夫曼编码（最优前缀码）的构造过程及其效率分析，以及算术编码的基本思想。在有损压缩方面，介绍了率失真理论（Rate-Distortion Theory）的原理，解释了压缩率与失真之间的权衡关系，并简要介绍了基于变换的压缩（如DCT在图像压缩中的作用）。 第九章：信道容量与香农定理 本书的理论高潮部分。定义了信道模型（如二元对称信道BSC、离散信道），并推导了互信息与信道容量的关系。核心内容是香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），详细分析了带宽、信噪比（SNR）与信道容量之间的指数关系。通过对不同噪声环境（如AWGN信道）的分析，明确了理论上传输速率的物理极限，为后续的信道编码设计设定了理论上限。 --- 适用读者对象： 本书适合于本科高年级及研究生阶段学习数字信号处理、现代通信原理、信息论等课程的学生。对于从事通信系统设计、算法开发、数据压缩、声学/图像处理领域的工程师和研究人员，本书也将是一本不可或缺的参考手册，帮助他们从第一原理理解复杂系统的性能来源和设计约束。书中包含大量推导和习题，鼓励读者动手实践，真正掌握理论与工程的融合之道。
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