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出版者:南開大學

作者:康巨珍

出品人:

頁數:457

译者:

出版時間:2000-10

價格:21.00元

裝幀:

isbn號碼:9787310014101

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圖書標籤:

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現代通信係統原理與應用 第一版 作者：[此處填寫作者姓名] 齣版社：[此處填寫齣版社名稱] 書籍簡介 本書旨在全麵、深入地闡述現代通信係統的基本原理、關鍵技術及其在當前技術前沿的應用。內容涵蓋從信息論基礎到復雜的現代調製解調技術、信道編碼、多址接入以及新興的無綫通信網絡架構。本書結構嚴謹，理論深度與工程實踐緊密結閤，力求為讀者提供一個紮實而前沿的知識體係。 第一部分：通信係統基礎與信息論 本部分為構建後續復雜內容奠定堅實的理論基礎。 第一章：信息論基礎 詳細介紹信息論的起源、發展及其在通信領域的基石作用。核心內容包括信息的度量——熵（Entropy）的定義、性質及其在信息源編碼中的優化。重點闡述信源熵、聯閤熵、條件熵以及互信息（Mutual Information）的概念，並結閤實際案例分析它們如何量化信息傳輸的效率和不確定性。隨後，深入探討香農-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），分析信道容量的物理極限及其對通信係統設計的指導意義。本章還將討論無損信源編碼（如霍夫曼編碼、算術編碼）和有損信源編碼（如預測編碼、變換編碼）的基本原理和實現流程。 第二章：隨機過程與噪聲理論 通信係統總是在有噪聲的環境下工作，因此對隨機信號的分析至關重要。本章首先復習概率論中的關鍵概念，然後引入隨機過程的描述方法，包括均值函數、自相關函數和功率譜密度（Power Spectral Density, PSD）。重點分析平穩隨機過程（Wide-Sense Stationary, WSS）和帶通隨機過程的特性。在噪聲理論方麵，本書詳細講解瞭加性高斯白噪聲（AWGN）模型的建立與應用，並探討瞭其他常見噪聲類型，如脈衝噪聲、閃爍噪聲等對信號傳輸的影響。通過對噪聲特性的深入理解，為後續的性能分析提供必要的數學工具。 第三章：模擬調製技術 本部分轉嚮信號的實際錶示與傳輸。盡管現代通信多采用數字技術，但理解模擬調製對於掌握信號頻譜特性和功耗管理至關重要。本章係統介紹綫性調製（AM、DSB-SC、SSB）和角度調製（FM、PM）的原理、數學錶達式以及它們的頻譜特性。重點分析瞭噪聲對模擬調製係統性能的影響，通過信噪比（SNR）的對比，評估不同調製方案的優劣。此外，還涉及調頻的預加重/去加重技術及其在抗乾擾中的作用。 第二部分：數字基帶與帶通傳輸技術 本部分是現代數字通信的核心骨架。 第四章：數字基帶傳輸 數字信息在進入射頻載波之前，首先需要進行基帶信號的形成與整形。本章詳細分析脈衝編碼調製（PCM）的原理、量化噪聲的控製，以及Δ調製、自適應差分脈衝編碼調製（ADPCM）等技術。關於信號的傳輸，重點討論瞭信道限製（帶寬限製和碼間串擾 ISI）對信號判決的影響。引入奈奎斯特（Nyquist）準則，分析如何通過限製濾波器的設計來消除ISI，並探討瞭升餘弦濾波器在實際係統中的應用。同時，介紹基帶信號的同步技術，如定時恢復和載波恢復的初步概念。 第五章：數字帶通調製技術 將數字信號加載到高頻載波上是實現遠距離、高效傳輸的關鍵。本章全麵覆蓋主要的數字帶通調製技術。首先介紹相位調製（PSK，包括BPSK, QPSK, M-PSK）和幅度調製（ASK，包括OOK, M-ASK）的原理和星座圖（Constellation Diagram）錶示。隨後，深入探討正交幅度調製（QAM）作為頻譜效率主流選擇的優勢，並詳細分析M進製QAM（如16QAM, 64QAM）的性能和實現。性能分析部分，重點計算瞭在AWGN信道下，不同調製方式的誤碼率（BER）性能麯綫，並討論瞭高階調製在實現復雜度與抗噪聲能力之間的權衡。 第六章：最佳接收與同步 本章聚焦於接收端如何從含噪信號中提取最優信息。引入匹配濾波器（Matched Filter）的概念，證明其在噪聲背景下最大化輸齣信噪比的優勢，並推導齣其輸齣特性。隨後，深入探討相乾解調（Coherent Detection）和非相乾解調（Non-coherent Detection）的原理與誤概率計算。在同步方麵，詳細闡述瞭載波相位同步技術（如考斯塔斯環 Costas Loop）和定時同步技術（如過采樣法、鎖相環 PLL）的設計原理及其在實際係統中的應用挑戰。 第三部分：信道編碼與多址接入 本部分關注如何提高傳輸的可靠性，並實現多用戶共享信道。 第七章：信道編碼基礎與綫性分組碼 信道編碼是實現可靠通信的“防火牆”。本章從信息論的角度解釋信道編碼的必要性。詳細介紹綫性分組碼（Linear Block Codes）的代數結構，包括生成矩陣（Generator Matrix G）和校驗矩陣（Parity Check Matrix H）。重點講解瞭伴隨式譯碼（Syndrome Decoding）和最小距離判決譯碼的原理。對最經典且實用的循環碼（Cyclic Codes）進行深入分析，包括生成多項式、校驗多項式及其在移位寄存器中的實現，特彆是CRC（循環冗餘校驗碼）在數據鏈路層中的應用。 第八章：捲積碼與Turbo碼 本章聚焦於更強大的連續編碼技術。詳細推導捲積碼的編碼過程，並引入狀態圖、樹狀圖和格圖（Trellis Diagram）的概念。重點講解維特比譯碼算法（Viterbi Algorithm），分析其動態規劃特性及其在最優最大似然序列估計中的作用。隨後，引入現代高性能的前嚮糾錯編碼——Turbo碼。本書將闡述Turbo碼的並聯結構、迭代譯碼原理，並分析其接近香農極限的驚人性能，同時討論其高延遲和計算復雜度問題。 第九章：多址接入技術 在蜂窩通信、衛星通信等共享信道的場景下，多址接入技術是區分用戶的核心手段。本章係統對比瞭四種主要的接入技術：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）以及最新的正交頻分多址（OFDMA）。重點深入分析瞭擴頻通信（Spread Spectrum）的概念，包括直擴序列（DSSS）和跳頻序列（FHSS）的原理，以及CDMA的近遠用戶效應和功率控製的必要性。對於OFDMA，將分析其將數據流劃分到正交子載波上的優勢，及其在LTE和5G中的核心地位。 第四部分：現代無綫通信係統與前沿技術 本部分將理論知識與當前最熱門的無綫通信技術相結閤。 第十章：多徑信道與信道估計 無綫信道的復雜性主要來源於多徑傳播。本章詳細分析無綫信道模型，包括大尺度衰落（陰影衰落）和小尺度衰落（快衰落，如瑞利/萊斯衰落模型）。深入探討瞭多徑對信號的影響，引入衝激響應、頻率選擇性衰落和頻率平坦衰落的概念。重點介紹信道估計技術，包括訓練序列的使用、最小均方誤差（MMSE）估計器的原理，以及如何利用信道狀態信息（CSI）來優化接收性能。 第十一章：多天綫與MIMO係統 多輸入多輸齣（MIMO）技術是提升無綫係統容量和可靠性的關鍵突破。本章詳細介紹MIMO係統的基本架構，包括空間復用（Spatial Multiplexing, SM）和分集增益（Diversity Gain）的實現原理。重點分析空間復用的代錶性技術——串行空分復用（SFBC）和空時分組碼（STBC）。對於MIMO檢測，將對比迫零（ZF）和最小均方誤差（MMSE）檢測器的性能與復雜度。此外，還將介紹大規模MIMO（Massive MIMO）在提高能效和頻譜效率方麵的巨大潛力。 第十二章：正交頻分復用（OFDM）與認知無綫電 OFDM技術是4G/5G等現代寬帶無綫係統的基石。本章從傅裏葉變換的角度解釋OFDM的原理，分析其如何通過將高速數據流分散到大量低速率的正交子載波上來有效對抗多徑導緻的ISI。探討循環前綴（CP）的作用以及OFDM係統的主要挑戰，如峰均功率比（PAPR）問題及其抑製方案。在章節的最後，本書前瞻性地介紹瞭認知無綫電（CR）的基本架構，包括頻譜感知、動態頻譜接入和乾擾避免技術，展望其在未來動態頻譜管理中的作用。 附錄 常用數學工具迴顧（拉普拉斯變換、傅裏葉變換、貝塞爾函數） 典型通信係統性能麯綫圖錶 讀者對象： 本書適閤通信工程、電子信息工程、信息與計算科學等相關專業的高年級本科生、研究生，以及從事無綫通信係統設計、研發、維護的工程師和技術人員。對信號與係統、概率論有基礎知識的讀者將更容易理解和掌握本書內容。

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這本書的敘事風格簡直是一股清流，完全顛覆瞭我對傳統技術教材那種枯燥、說教式的印象。作者似乎更像一個經驗豐富的老電工，在跟你麵對麵交流，用非常口語化但又不失嚴謹的語言，把那些原本晦澀難懂的電學知識掰開瞭揉碎瞭講。很多地方的解釋，簡直就像是把復雜的數學模型“翻譯”成瞭大傢都能懂的白話，讓你在會心一笑的同時，也真的搞懂瞭背後的原理。比如講到歐姆定律的推導，他沒有直接拋齣公式，而是通過一個生活中常見的“水管”類比，瞬間拉近瞭與讀者的距離。這種教學方法的優勢在於，它極大地降低瞭學習的心理門檻，讓人敢於深入下去。唯一美中不足的是，在涉及到一些比較前沿的數字電路或微控製器基礎概念時，這種過度口語化的處理偶爾會顯得不夠精煉，希望未來修訂時能在保持親切感的同時，稍微增加一點學術的深度和精確性，以滿足進階學習者的需求。但就入門和建立興趣而言，這本書無疑是頂尖的。

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從內容覆蓋的廣度和深度來看，這本書的定位非常精準，它成功地在“太淺”和“太深”之間找到瞭一個黃金分割點。它保證瞭對基礎理論知識（比如基爾霍夫定律、磁場效應等）的闡述足夠嚴謹，讓你在後續學習更復雜係統時，不會感到根基不穩。同時，它對實際電路元件（電阻、電容、電感、以及基礎半導體器件）的介紹，也達到瞭能讓你識彆、測量和初步應用的水準。這本書更像是一張全景地圖，它讓你知道電工技術領域的全貌，哪些是山脈（核心理論），哪些是河流（應用實踐）。它巧妙地平衡瞭理論的嚴密性和實用性的需求，使得這本書的受眾群體可以橫跨專業學生和業餘愛好者。我甚至發現，書中對一些老舊電路符號的提及，也體現瞭編者的用心，這對於理解曆史上的設備維護也很有幫助。如果能增加一個針對常見故障排查的附錄，那就更完美瞭，畢竟書本知識最終還是要落到解決實際問題上。

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這本書的自學友好度極高，這主要歸功於其精心設計的學習輔助結構。每一章的開頭都會有一個明確的學習目標清單，讓你在開始閱讀前就知道自己需要掌握什麼；而每一章的結尾，都會有一個詳盡的習題集和關鍵概念迴顧。這些習題的設計非常巧妙，它們不隻是簡單的公式套用，而是包含瞭計算題、判斷題，甚至是需要簡短闡述原理的問答題，這迫使讀者必須主動思考，而不是被動接受信息。我個人最喜歡的是那些針對性的“常見錯誤解析”模塊，這些模塊往往會指齣初學者最容易陷入的思維誤區，並提供正確的思路引導。這種“預判式”的教學設計，極大地提高瞭學習效率，減少瞭我在查閱資料尋找解惑的時間。當然，如果是為瞭追求極緻的考試準備，或許還需要配閤一些更高階的真題集，但這本教材本身，作為構建知識體係和打牢基礎的墊腳石，絕對是無可挑剔的優秀範本。

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作為一名剛剛接觸電工領域的新人，我發現這本書最大的價值在於它對“安全”和“規範”的強調。它不是簡單地羅列操作步驟，而是深入地講解瞭為什麼必須這樣做，背後的物理和安全隱患是什麼。書中對各種常用工具的使用規範，從萬用錶的檔位選擇到螺絲刀的正確握持方式，都有非常細緻的圖解說明，這對於避免初學者走彎路，甚至是釀成事故來說，是至關重要的軟性知識。我特彆欣賞它對國傢相關標準和行業規範的引用，這讓學習過程從純粹的知識獲取，上升到瞭職業素養的培養。這套知識體係的搭建非常紮實，它確保瞭你在掌握“能做”的同時，也做到瞭“會做好”和“能安全地做”。如果說有什麼可以改進的地方，也許是希望能夠在介紹不同電壓等級和電流環境下的防護措施時，能提供更多配圖或者案例分析，這樣能讓這些抽象的安全準則變得更加形象化和深刻，讓人過目不忘。

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這本書的裝幀設計真是沒得說，封麵那種啞光質感，拿在手裏沉甸甸的，一看就是用瞭心的。內頁的紙張選擇也挺考究，字跡清晰不反光，長時間閱讀眼睛也不會太纍。排版上，作者明顯下瞭不少功夫，無論是公式的標注還是圖錶的插入，都處理得非常到位，使得復雜的概念看起來不那麼讓人望而生畏。特彆是那些電路原理圖，綫條流暢，元件符號畫得標準極瞭，對於我們這種初學者來說，光是看著圖就能建立起初步的形象感。而且，書中的章節劃分邏輯性非常強，從最基礎的電學定律講起，逐步深入到元器件的特性，再到簡單的電路分析，層層遞進，讓人感覺每一步都是走在堅實的颱階上，而不是在空中亂摸索。不過，我個人覺得在某些特定章節，比如晶體管的工作原理部分，如果能再增加一些實際應用中的典型案例分析，或許能讓理論和實踐的結閤更加緊密一些，讓讀者在理解原理的同時，也能對它在實際設備中的作用有更直觀的認識。總的來說，這本書在視覺呈現和基礎構建上，做得非常齣色，是一本值得放在書架上時常翻閱的工具書。

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