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页数:244

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出版时间:2010-1

价格:27.00元

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isbn号码:9787302212393

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• 局域网
• 网络工程
• 计算机网络
• 组网技术
• 网络技术
• TCP/IP
• 以太网
• 网络安全
• 数据通信
• 网络规划

《现代通信系统原理与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析现代通信系统的基本原理、关键技术及其在工程实践中的应用。全书内容横跨理论基础、信号处理、信道编码、调制解调、多址接入以及新兴通信技术等多个维度，力求在夯实理论根基的同时，紧密结合当前主流通信系统的设计与实现需求。 第一部分：通信系统基础理论 本部分首先奠定坚实的数学和概率论基础，为后续的系统分析提供必要的工具。重点探讨随机过程理论，特别是平稳过程和遍历过程的特性，这是理解噪声和信号统计特性的关键。随后，深入讲解线性系统理论，包括连续时间和离散时间系统的时域和频域分析，傅里叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换的应用。 接着，本书详细阐述了信息论的基础框架。香农的信源编码定理和信道编码定理被作为核心内容进行剖析，探讨了信息熵、互信息、信道容量等核心概念。读者将学习到如何量化信息的复杂度和传输效率的理论极限。 噪声理论是通信系统的核心挑战之一。本章系统地介绍了各种噪声的来源、特性和对信号传输的影响，包括热噪声、散粒噪声以及外界干扰。重点分析了高斯白噪声（AWGN）在通信系统分析中的重要地位，并介绍了如何对实际复杂噪声环境进行建模。 第二部分：信号与系统处理 本部分聚焦于信号在系统中的表示、变换与处理技术。模拟信号和数字信号的表示方法被清晰区分，模拟调制（如AM、FM、PM）和数字调制（如ASK、FSK、PSK、QAM）的原理和性能将在详细的数学推导下展开。功率谱密度（PSD）的概念被用于描述信号的频带分布及其在传输中的变化。 数字信号处理（DSP）是现代通信的基石。本书对离散时间信号处理进行了详尽论述，包括有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的设计方法，如窗函数法、频率采样法、双线性变换法等，并强调了数字滤波器在消除干扰和基带整形中的作用。 特别地，本书深入探讨了基带传输系统。脉冲成形技术，如升余弦滤波器，被用于最小化码间干扰（ISI）。均衡技术，包括线性均衡器和判决反馈均衡器（DFE），被详细介绍，用以补偿信道引起的信号失真。 第三部分：高级信道编码与调制 信道编码是提高通信可靠性的关键技术。本章从纠错编码的基本概念入手，系统介绍了代数译码理论。线性分组码（如Hamming码、循环码）的编码与译码过程被清晰展示。随后，重点讲解了卷积码及其关键的译码算法，如Viterbi译码，并分析了其在不同信噪比下的性能。 为了应对更复杂的信道，本书引入了现代高性能编码技术，包括Turbo码的迭代译码原理，以及LDPC（低密度奇偶校验）码的稀疏校验矩阵结构和BP（信念传播）译码算法。这些现代编码方案的逼近香农极限的特性是本章的理论高潮。 在调制方面，本书超越了基本的MPSK/M-QAM，深入探讨了高阶调制和高谱效调制技术。例如，正交幅度调制（QAM）的星座图设计、峰均功率比（PAPR）问题及其抑制技术（如DFT-spread-OFDM的原理）被详细解析。 第四部分：多址接入与多径信道 现代移动通信系统的核心在于高效地共享频谱资源。本部分系统对比和分析了主要的移动通信多址接入技术：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）。对扩频技术（如直接序列扩频DSSS和跳频扩频FHSS）的原理、抗干扰能力和系统结构进行了细致的讲解。 在CDMA部分，重点分析了伪随机序列（PN序列）的生成、相关性特性，以及多址接入的容量分析。对于OFDMA，本书详细阐述了其如何通过将高速数据流分解为多路低速子载波来对抗频率选择性衰落，以及循环前缀（CP）的作用。 多径传播是无线信道的固有特性。本章深入分析了多径效应引起的衰落、时延扩展和相干时间/带宽的概念。针对这些挑战，本书介绍了应对措施，包括频率选择性衰落的均衡、分集技术（如空间分集、时域分集）的设计原理及其对系统性能的提升。 第五部分：前沿与新兴通信技术 为了紧跟技术发展趋势，本书的最后部分介绍了当前和未来通信系统的关键技术。 1. MIMO系统： 深入剖析多输入多输出（MIMO）系统的基本原理，包括空间复用（Spatial Multiplexing）和发送分集（Transmit Diversity）。讲解了SVD分解在MIMO信道容量计算中的应用，以及迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）检测算法的工程实现。 2. 认知无线电（CR）： 介绍了认知无线电的基本概念，包括频谱感知、动态频谱接入和干扰规避策略。重点讨论了基于能量检测、匹配滤波和循环平稳性的感知技术。 3. 光纤通信原理： 简要概述了光纤通信系统的基本架构，包括光发射机、光纤信道（色散与损耗）以及光接收机。探讨了先进的相干光通信技术及其在超高速传输中的应用。 适用对象 本书适合高等院校通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书。同时也为通信系统设计、研发工程师以及对通信技术有深入学习需求的专业人士提供了详实的理论指导和工程参考。通过本书的学习，读者将能够独立分析和设计复杂的现代通信系统。

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这本书在**网络故障诊断和容量规划**方面，提供了一套逻辑清晰的思维框架，这比单纯罗列工具命令要高明得多。它强调的不是“找到错误”，而是“**如何构建一个不易出错且易于快速定位问题的系统**”。书中详细介绍了一套自顶向下的故障排查流程，从应用层延迟指标（如RED/YELLOW/GREEN灯塔系统）出发，逐步下钻到物理层光功率和抖动分析，并针对每种情况提供了诊断矩阵和决策树。对于容量规划，它没有采用简单的平均带宽估算，而是引入了**泊松分布和指数分布**来模拟突发流量模型，进而计算出所需的冗余带宽和缓存大小，这套基于统计学的方法论极大地提高了规划的科学性。最让我受益匪浅的是关于**网络可观测性（Observability）**的章节，作者深入讲解了如何高效地采集、存储和关联Metrics、Logs和Traces（即“三剑客”），并强调了eBPF工具链在无侵入式系统级数据采集中的革命性作用。这本书教会了我如何从被动救火转变为主动预防，如何用数据驱动决策，而不是依赖经验和直觉进行网络管理。

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拿到这本书的时候，我原本是抱着“随便翻翻”的心态，毕竟网络技术书籍汗牛充栋，大多都是重复性的堆砌。然而，这本书在**企业级网络架构设计**这一块，展现出了非同一般的洞察力。它没有拘泥于思科或华为的特定厂商配置命令（当然，基础配置也涵盖得相当扎实），而是上升到了**网络架构的演进哲学**层面——如何平衡高可用性、可扩展性和运营成本。书中对**多活数据中心的设计模式**，比如二层扩展技术（如EVPN/VXLAN）与三层互联的权衡分析，简直是妙笔生花。作者用图示清晰地对比了不同L2/L3策略在故障域隔离、广播风暴控制上的优劣，这比我过去两年参加的几次昂贵的厂商培训都要直观有效。更让我感到惊喜的是，它对**网络运维自动化（NetDevOps）**的探讨，特别是如何利用Ansible和SaltStack对大规模网络设备进行配置基线管理和合规性审计，给出了非常可行的工作流。它成功地将传统的网络工程思维，与现代的DevOps理念进行了无缝嫁接，让运维人员真正看到了从“人肉配置”到“代码驱动”的路径。这本书的价值在于，它不仅教你怎么“做”，更教你如何“思考”一个好的网络该如何被设计和管理。

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这本书的深度和广度着实让人惊艳，尤其是对**无线网络安全协议的演进和实现细节的剖析**，简直是教科书级别的干货。我花了整整一周时间，才把关于WPA3中SAE握手机制那几章彻底啃下来，作者不仅详细阐述了协议的原理，还结合实际场景给出了多种攻击模型的防御策略，这对于我们日常进行网络渗透测试和安全加固工作提供了极大的理论支撑。我尤其欣赏它没有停留在理论层面，而是深入到了**操作系统内核对网络数据包的处理流程**，比如TCP/IP协议栈在Linux内核中的数据结构和缓冲区管理，这对于理解性能瓶颈和进行高级调优至关重要。书中对**SDN（软件定义网络）**的介绍也相当前沿，它没有采用那种泛泛而谈的介绍方式，而是聚焦于OpenFlow协议的具体报文格式、控制器与交换机之间的交互状态机，甚至配有简洁的Python脚本示例来模拟流量转发，这种动手性和实践性极强的内容，极大地提升了读者的实战能力。如果说有什么不足，可能是在**云计算数据中心内部的东西向流量优化**方面，内容略显保守，对最新的eBPF技术在网络功能虚拟化（NFV）中的应用着墨不多，但瑕不掩瑜，对于希望夯实底层网络基础的工程师来说，这本书绝对是案头必备的参考资料。

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说实话，作为一名资深的**网络协议栈研究者**，我对市面上大部分声称深入协议的书籍都持保留态度，它们往往止步于RFC的表面描述。但是，这本书在**网络拥塞控制算法**的章节，简直是为我量身定做的宝藏。它对BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）算法的数学建模、目标函数的推导过程，以及它如何与传统的TCP CUBIC算法在丢包率不同场景下的性能差异，进行了非常严谨的数学论证和仿真结果对比。阅读这部分内容，我仿佛重新回顾了一遍计算机网络的研究生课程，但这次的知识点更具工程落地性。作者对**QUIC协议的流控和多路复用机制**的讲解也极其到位，它清晰地梳理了QUIC如何解决了TCP的队头阻塞问题，以及TLS 1.3与其无缝集成的优势。书中还特别加入了一章关于**网络编程中零拷贝技术**的实现细节，通过分析`sendfile()`和`splice()`系统调用的内核实现，解释了如何最大限度地减少数据在用户态和内核态之间的拷贝，这对于开发高性能网络应用至关重要。这本书的严谨性令人信服，它绝对不是一本给初学者囫囵吞枣的书，而是面向那些渴望深挖技术“为什么”的工程师。

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我是一个硬件出身的工程师，对**光网络和数据传输介质**的理解相对薄弱，这本书对这方面的详尽阐述，成功地填补了我的知识空白。它没有简单地介绍光纤的种类，而是深入到**光信号的色散、非线性效应及其在超长距离传输中的补偿技术**，比如如何利用数字信号处理（DSP）技术来实时校正这些物理损伤。书中对**ASON/GMPLS控制平面**在WDM网络中的应用讲解得非常透彻，特别是关于光路自动建立和保护倒换的机制，结合时序图的分析，使得原本抽象的控制信令变得可视化。更令我印象深刻的是，它对**下一代数据中心互联技术**，如400G/800G速率下的PAM4调制技术及其带来的信噪比挑战，进行了前瞻性的讨论，这对于规划未来五年机房的物理层升级至关重要。这本书成功地将复杂的物理层传输理论，用工程的语言进行了有效的转化，使得我们这些偏向软件和协议栈的人，也能理解数据在“最后一公里”——光纤中是如何被高效承载的，这种跨学科的知识整合能力非常值得称赞。

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