通訊原理與應用

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出版者:全華
作者:藍國桐
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:19990101
价格:NT$ 350
装帧:
isbn号码:9789572122990
丛书系列:
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具体描述

现代电子技术中的信号处理与信息传输:理论、实践与前沿 本书内容涵盖: 第一部分:信号与系统的基础理论 第一章:连续时间信号的分析与表示 本章深入探讨了连续时间信号的本质特征,从时间域的直观描述过渡到频率域的深刻洞察。我们将详细介绍傅里叶级数和傅里叶变换(FT)的数学原理及其在信号分解中的核心地位。重点解析了周期信号与非周期信号的傅里叶谱特性,以及狄拉克函数(冲激函数)在处理不连续信号中的应用。此外,还将讨论信号的能量和功率谱密度的概念,为后续的系统分析奠定坚实的数学基础。读者将掌握如何运用频域工具对复杂信号进行精确的数学建模。 第二章:离散时间信号与Z变换 随着数字信号处理(DSP)的兴起,离散时间信号成为研究的重点。本章首先定义了离散时间信号及其采样过程中的关键问题,如混叠现象。核心内容聚焦于Z变换,作为傅里叶变换在离散系统中的推广。我们将详细推导单边和双边Z变换的收敛域(ROC)概念,并阐述其在求解线性常系数差分方程(LCCDE)中的优越性。同时,离散时间傅里叶变换(DTFT)和离散傅里叶变换(DFT)的性质和相互关系也将被清晰地阐述。 第三章:线性时不变(LTI)系统的描述与分析 系统是信号处理的核心载体。本章围绕线性时不变(LTI)系统展开,这是所有信号处理模型中最基础且应用最广泛的一类系统。我们采用卷积积分(连续时间)和卷积和(离散时间)作为描述LTI系统的基本运算,并解释了系统响应(冲激响应)如何完全表征一个LTI系统。系统的因果性、稳定性判据将在时域和频域进行深入分析。此外,利用传递函数(在s域和z域)来简化系统的分析,特别是多级级联系统的分析方法,将作为本章的重点内容。 第四章:频率响应与滤波器基础 频率响应是衡量系统处理不同频率信号能力的关键指标。本章系统性地研究了LTI系统的频率响应函数,并将其与系统传递函数的关系进行了清晰的界定。基于频率响应,我们将进入滤波器的设计基础。这包括对理想低通、高通、带通和带阻滤波器的特性剖析,并引入幅度响应和相位响应的概念。章节的最后部分将概述模拟滤波器(如Butterworth和Chebyshev)的基本设计思路,为后续的数字滤波器设计做好铺垫。 第二部分:数字信号处理(DSP)的实现与应用 第五章:数字滤波器设计 本章专注于现代电子系统中至关重要的数字滤波器设计技术。首先,将深入探讨无限脉冲响应(IIR)滤波器的设计,重点介绍双线性变换法(BLT)如何从模拟原型转换到数字实现,并分析其在频率映射中引入的预畸变问题及校正方法。随后,转向有限脉冲响应(FIR)滤波器的设计,详细讲解窗函数法(如汉宁窗、海明窗)和频率采样法,比较FIR和IIR滤波器在线性相位、计算复杂度及稳定性方面的优劣。 第六章:快速傅里叶变换(FFT)算法 快速傅里叶变换(FFT)是数字信号处理效率的基石。本章将详细介绍DFT的计算冗余性,并着重讲解成熟且高效的蝶形运算结构。重点分析Cooley-Tukey算法(特别是基2分解),包括其按时间抽取(DIT)和按频率抽取(DIF)的实现细节、数据重排(Bit Reversal)的必要性与方法。此外,还将简要介绍非正整数分解的FFT算法,以适应更广泛的信号长度需求。 第七章:随机信号处理基础 现实世界中的许多信号(如噪声、语音残余)本质上是随机的。本章引入概率论的基础知识,用于描述随机过程。核心内容包括平稳随机过程的定义、自相关函数和互相关函数在描述信号统计特性中的作用。功率谱密度(PSD)的估计方法将是本章的重点,包括周期图法和更先进的参数化估计方法,这些方法在通信系统中的噪声分析中具有不可替代的作用。 第三部分:信息传输与现代调制技术 第八章:信道特性与噪声对信号的影响 本章从物理层传输的角度审视信号在实际信道中面临的挑战。详细分析了线性时不变信道的幅度衰减和相位延迟特性,以及多径效应导致的码间串扰(ISI)。随后,引入了随机噪声模型,特别是加性高斯白噪声(AWGN)的统计特性,并推导出接收信号的信噪比(SNR)和误码率(BER)的计算公式,这是评估任何数字通信系统性能的基准。 第九章:基带信号的传输与成形 基带传输侧重于信息的基线表示,是所有数字调制的基础。本章重点讲解了信号的脉冲整形技术,旨在最小化ISI。详细分析了奈奎斯特(Nyquist)整形准则,包括升余弦(Raised Cosine)滤波器的设计,以在保证无ISI的前提下,实现最大数据速率。此外,还将讨论如何利用均衡器(如迫击炮均衡器)来补偿信道的非理想特性。 第十卷:数字调制与解调技术 本章深入探讨了如何将数字信息加载到载波信号上进行有效传输。系统地介绍了幅度键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)的基本原理,并着重分析了正交幅度调制(QAM)的星座图、传输效率和抗噪声性能。在接收端,将详细阐述最优解调器的设计原则,即基于匹配滤波器(Matched Filter)的实现,并计算在不同调制方式下,系统的平均误码率性能曲线。 第十一章:扩频技术与多址接入 本章聚焦于提高系统容量和抗干扰能力的先进技术。详细介绍了直接序列扩频(DSSS)的原理,包括伪随机序列(PN序列)的生成、自相关和互相关特性,以及扩频增益的计算。随后,将扩频技术推广到多址接入(MA)系统中,重点分析了DSSS-CDMA(码分多址)的工作原理、功率控制的重要性以及近远端效应的克服方法。 --- 本书特点: 本书旨在弥合理论数学模型与实际工程实现之间的鸿沟。每章均包含丰富的工程实例和MATLAB/Python代码示例,使读者不仅能理解“为什么”,更能掌握“如何做”。内容结构严谨,从信号的基本描述到复杂的现代通信方案,层层递进,是电子信息工程、自动化、计算机科学等相关专业高年级学生及初级工程师的理想参考用书。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的内容,让我有一种在探索未知世界的沉浸感。作者在讲解的每一个环节,都力求深入浅出,将复杂的理论用易于理解的方式呈现出来。我尤其被书中关于编码与解码部分所吸引。从纠错码的原理,到具体的编码算法,作者都进行了详细的阐述。我花了很长时间去理解 BCH 码和 Reed-Solomon 码,这些强大的纠错码在 CD、DVD、卫星通信以及数据存储等领域有着广泛的应用。它们能够有效地检测并纠正传输过程中产生的错误,极大地提高了数据的可靠性。作者在介绍这些编码时,不仅仅给出了数学上的推导,还结合了实际的应用场景,让我看到了理论的价值所在。此外,书中关于信源编码的部分,也让我对信息压缩有了更深的理解。霍夫曼编码、算术编码等,这些方法能够根据信息出现的概率来分配不同的码长,从而实现高效的压缩,减少传输或存储的数据量。这让我看到了如何在保证信息基本完整性的前提下,实现信息的“瘦身”。这本书不仅仅是理论的传授,更是一种对工程思维的启蒙。

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这本书给我带来的最大感受,是一种从宏观到微观的系统性认知。作者在开篇就为我们描绘了整个通信系统的全貌,从信源到信宿,中间经历了编码、调制、信道传输、解调、解码等一系列过程。这种结构化的讲解方式,让我能够在一个整体的框架下去理解每一个具体的子系统。我尤其喜欢书中对各种调制技术的详细阐述,比如幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM),以及更复杂的数字调制技术,如PSK、QAM等。作者不仅给出了它们的原理图和数学表达式,还分析了它们各自的优缺点,以及在不同应用场景下的选择考量。例如,AM的实现简单,但抗干扰能力较弱;FM的保真度高,适用于广播;而QAM则能在有限的带宽内传输更多信息。在理解了这些调制技术之后,我再去看电视、收听广播,甚至是使用手机,都会有更深层次的理解。我还会去关注那些关于多路复用技术的介绍,比如频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。它们是如何让有限的信道资源被更有效地利用,实现多人同时通信的,这让我感到非常神奇。这本书就像一把钥匙,为我打开了理解现代社会背后复杂通信网络的大门。

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这本书,对我来说,更像是在进行一场关于“高效传输”的探索之旅。作者在讲解的每一个章节,都力求将复杂的概念以清晰、有逻辑的方式呈现出来。我尤其被书中关于网络层和传输层协议的部分所吸引。在理解了物理层和数据链路层之后,我需要知道数据是如何在整个互联网中路由和传输的。书中对IP协议、TCP协议和UDP协议的讲解,让我对互联网的运作机制有了更深入的了解。IP协议负责数据的寻址和路由,而TCP协议则提供了可靠的、面向连接的数据传输服务,它通过序号、确认应答、超时重传等机制来保证数据的正确性和顺序性。UDP协议则是一种无连接的、尽力而为的数据传输服务,它在速度优先的应用场景中(如流媒体、在线游戏)有着广泛的应用。作者还介绍了网络拥塞控制的机制,比如TCP的慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等,这些机制是如何防止网络出现拥塞,保证网络整体性能的。这本书让我看到了从点到点的数据传输,是如何在复杂的网络环境中实现可靠、高效的。

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坦白说,这本书的深度和广度都让我感到震撼。作者在讲解的每一个细节,都力求做到严谨和全面。我尤其对书中关于信息安全和加密通信的部分产生了极大的兴趣。在现代通信中,保障信息的机密性、完整性和真实性至关重要。书中介绍了各种加密技术,从对称加密(如DES、AES)到非对称加密(如RSA),再到数字签名和哈希函数。这些技术是如何在数学上保证信息的安全,防止被窃听、篡改或伪造,让我感到非常神奇。作者还介绍了公钥基础设施(PKI)的概念,以及数字证书在身份验证中的作用。这些技术共同构成了现代通信安全的基础。此外,书中还涉及了信息隐藏技术,例如隐写术,它如何在不影响正常信息传输的情况下,将秘密信息隐藏在其他信息中,这让我对信息安全有了更广泛的认识。这本书让我看到,通信不仅仅是信息的传递,更是信息安全的一场博弈,而这些加密和安全技术,就是保护信息的坚实盾牌。

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读这本书的过程,对我来说,更像是在进行一场严谨的思维训练。作者在讲解过程中,非常注重逻辑的严谨性和论证的充分性。我尤其被那些关于信号处理的部分所吸引。从滤波器的设计原理,到各种采样定理的推导,再到傅里叶分析在信号处理中的应用,每一个概念都层层递进,环环相扣。我花了大量时间去理解奈奎斯特采样定理,它揭示了如何将连续时间信号转换为离散时间信号,并且保证信息不丢失,这对于数字通信和数字信号处理至关重要。书中关于滤波器设计的章节,也让我大开眼界。无论是低通、高通、带通还是带阻滤波器,它们在去除无用信号、保留有用信号方面扮演着关键角色。作者通过介绍不同类型的滤波器,如巴特沃斯、切比雪夫等,以及它们的数学模型和设计方法,让我对信号的“净化”过程有了清晰的认识。此外,书中关于数字信号处理的一些算法,比如FFT(快速傅里叶变换),也让我看到了理论知识在实际工程中的强大应用。总而言之,这本书不仅教授了我通讯的原理,更锻炼了我分析和解决问题的能力,让我能够更系统、更深入地思考工程中的各种挑战。

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坦白说,这本书的内容对我来说,就像是在攀登一座巍峨的山峰,每一步都充满了挑战,但也伴随着登顶后的豁然开朗。我尤其对书中关于信息论的部分印象深刻。那些关于熵、信源编码、信道容量的讨论,让我对信息本身有了更深刻的认识。尼奎斯特定理和香农编码定理,这些名字在学术界如雷贯耳,而在这本书中,我终于有机会去细致地了解它们的推导过程和实际意义。作者通过引入信息熵的概念,将“信息”这个抽象的量进行量化,这无疑是通讯理论中的一个里程碑。理解了信息熵,也就更容易理解为什么会有各种编码方式来压缩信息,减少冗余。而信道容量的概念,则为我们设定了一个理论上的极限,即一个通信系统能够可靠传输信息的最大速率。这对于设计高效的通信系统至关重要。我花了很多时间去研究那些关于纠错码的章节,像是汉明码、卷积码等等,它们的出现,极大地提高了通信的可靠性。作者在介绍这些编码方法时,不仅仅给出了它们的数学模型,还分析了它们在抗干扰方面的优势,以及在实际应用中是如何实现的。这让我看到了理论与实践的紧密结合,也让我对现代通信技术所克服的困难有了更直观的认识。这本书让我意识到,通信不仅仅是把声音或数据从A点传到B点,更是一场与噪声和干扰的智慧较量。

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坦白说,这本书中的知识点密度非常高,需要我花费大量的精力和时间去反复钻研。我尤其对书中关于模拟信号处理和数字信号处理的对比部分感到着迷。作者详细介绍了各种滤波器,从最初的RC、RLC电路滤波器,到更复杂的有源滤波器和数字滤波器。我花了许多时间去理解数字滤波器的设计,包括FIR(有限脉冲响应)滤波器和IIR(无限脉冲响应)滤波器的区别,以及它们的数学实现方法。这些滤波器在音频处理、图像处理、通信系统等领域都扮演着至关重要的角色。作者还详细介绍了采样和量化这两个将模拟信号转换为数字信号的关键步骤,以及它们可能带来的误差和如何去减小这些误差。例如,量化误差的分析,以及如何通过增加量化比特数来提高精度。书中还涉及了许多关于信号频谱分析的技术,比如短时傅里叶变换(STFT)和Wigner-Ville分布,这些工具能够帮助我们更全面地理解时变信号的特性。这本书让我看到了从连续的、模拟的世界到离散的、数字的世界转换的精妙之处,也让我对现代信号处理技术有了更深刻的认识。

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这本书,在我看来,更像是一本关于“连接”的百科全书。作者从最基础的信号传输开始,一直讲到现代复杂的网络通信。我特别对书中关于无线通信的部分产生了浓厚的兴趣。从电磁波的传播特性,到各种天线的设计和原理,再到无线信号的衰落和干扰问题,这些内容都让我对手机、Wi-Fi这些我们日常生活中习以为常的技术有了全新的认识。作者在讲解无线信道的复杂性时,会提到多径效应、阴影衰落、瑞利衰落等,这些都是影响无线通信质量的关键因素。而为了克服这些困难,书中介绍的诸如分集接收、均衡技术、扩频技术等,都展示了工程师们为了实现可靠通信所付出的巨大努力。我还对书中关于蜂窝通信系统的架构和工作原理的介绍印象深刻。从基站的覆盖范围,到用户在不同基站之间的切换,再到频率复用和功率控制,这些都构成了一个庞大而精密的网络。这本书让我意识到,每一次通话,每一次数据传输,背后都凝聚着无数科学原理和工程智慧。

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这本书的内容,对我而言,更像是一次系统性的“解码”过程。作者从最基础的通信模型开始,逐步深入到各种通信技术和理论。我特别对书中关于多用户通信和多址技术的部分产生了浓厚的兴趣。在有限的频谱资源下,如何让多个用户同时接入通信系统,是无线通信面临的重大挑战。作者详细介绍了多种多址技术,如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和正交频分复用(OFDM)。每种技术都有其独特的原理和优缺点。例如,CDMA利用了扩频技术,使得不同用户可以使用同一频段,但需要精确的同步;而OFDM则将数据分割成多个子载波传输,具有良好的抗多径性能,是现代无线通信(如4G、5G)的核心技术之一。书中对这些技术的详细讲解,让我看到了如何在物理层面上解决频谱共享和容量提升的问题。此外,书中还涉及了干扰的分析和抑制技术,以及如何通过功率控制、波束赋形等手段来优化系统性能。这本书让我看到了通信系统在容量和效率方面的不断追求和创新。

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这本书,说实话,我拿到手的时候,心里是怀揣着一种既期待又略带忐忑的心情。我对通讯领域一直有着浓厚的兴趣,也知道这其中的复杂性和深度。翻开第一页,扑面而来的便是那些我既熟悉又陌生的术语,仿佛一瞬间被拉入了一个由数学公式和物理定律构筑的神秘世界。我花了很长时间去消化那些关于信号的产生、传输、接收以及处理的原理。从最基础的模拟信号到数字信号的转换,再到各种调制解调技术,每一章都像是在解开一个个精密的谜题。作者在讲解过程中,并没有一味地堆砌公式,而是尽量用清晰的逻辑和生动的比喻来引导读者理解。比如,在解释傅里叶变换时,作者就将其比作将一首复杂的交响乐分解成各个独立的乐器声部,这让我这个非专业出身的人也能窥见其精髓。而且,书中大量的图示也起到了至关重要的作用,它们将抽象的概念具象化,让我在脑海中能够清晰地勾勒出信号在不同环节中的变化过程。我特别喜欢作者在介绍信道编码和解码的部分,那种为了对抗噪声和失真而设计的精妙算法,无不体现着人类智慧的结晶。读到这里,我常常会停下来,反复咀嚼,试图理解其中的逻辑严谨性,以及它在实际通信系统中的重要性。这本书不仅仅是知识的罗列,更是一种思维的训练,它教会我如何去分析问题、解决问题,并在看似混乱的信号流中找到规律。

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