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出版者:SciTech Publishing

作者:Kamilo Feher

出品人:

頁數:288

译者:

出版時間:1997

價格:USD 69.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9781884932007

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字通信
• 通信原理
• 信號處理
• 調製解調
• 編碼理論
• 信道編碼
• 無綫通信
• 信息論
• 通信係統
• 現代通信

《數字通信》 本書深入探索瞭信息時代的核心——數字通信的奧秘。從基礎的信號編碼、調製解調技術，到先進的信道編碼、多址接入方式，再到實際的通信係統設計與性能分析，《數字通信》力求為讀者提供一個全麵、係統且易於理解的學習框架。 第一部分：數字通信基礎 本部分將帶領讀者從最根本的概念齣發，逐步建立對數字通信係統的整體認識。 數字信號與模擬信號的轉換： 我們將首先介紹數字通信為何以及如何取代模擬通信，重點闡述采樣、量化和編碼等關鍵的模數（A/D）和數模（D/A）轉換過程。理解這些過程是掌握後續所有數字通信技術的基礎。我們將詳細討論采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），解釋其在防止混疊（aliasing）中的關鍵作用，並介紹不同的量化技術，如均勻量化和非均勻量化（如μ-law和A-law），以及它們對量化噪聲和信號動態範圍的影響。編碼部分將涵蓋常見的二進製編碼方式，如曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼、AMI編碼等，分析它們在基帶傳輸中的特性，例如直流分量、自同步能力等。 信源編碼（數據壓縮）： 為瞭提高傳輸效率，數據壓縮至關重要。本部分將介紹熵編碼（Entropy Coding）的基本原理，包括香農（Shannon）無失真信源編碼定理，以及霍夫曼編碼（Huffman Coding）和算術編碼（Arithmetic Coding）等經典算法的實現細節和性能比較。此外，還會觸及一些有損壓縮技術，例如綫性預測編碼（LPC）和感知語音編碼（如MP3的初步概念），說明它們如何在犧牲少量信息的情況下實現顯著的壓縮比。 信道編碼（糾錯編碼）： 傳輸過程中不可避免地會受到噪聲乾擾，導緻錯誤。信道編碼技術能夠有效地檢測和糾正這些錯誤。我們將深入講解綫性分組碼，包括海明碼（Hamming Codes）、循環碼（Cyclic Codes）以及 BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）和裏德-所羅門碼（Reed-Solomon Codes）。對於捲積碼（Convolutional Codes），我們將詳細介紹其編碼器的結構、Viterbi譯碼算法的原理，以及它在現代通信係統中的廣泛應用。此外，還會介紹Turbo碼和LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes）等更先進的現代編碼技術，闡述它們如何接近香農極限，以及它們在3G/4G/5G通信中的核心地位。 第二部分：數字調製與解調 本部分將聚焦於將數字信號轉換為適閤在物理信道上傳輸的模擬信號，以及如何從接收到的信號中恢復原始數字信息。 基帶傳輸： 在討論帶通傳輸之前，我們將先介紹基帶傳輸中的碼型（line coding）技術，例如歸零碼、不歸零碼、曼徹斯特編碼等，並分析它們在實際信道上傳輸時的頻譜特性和性能。 帶通傳輸： 現代通信係統大多采用帶通傳輸。我們將詳細介紹各種數字調製技術，包括： 幅度鍵控（ASK）： 包括開關鍵控（OOK）和雙相ASK等，分析其結構、性能和誤碼率。 頻率鍵控（FSK）： 包括二進製FSK（BFSK）和多進製FSK（MFSK），討論其相乾解調和非相乾解調的差異。 相移鍵控（PSK）： 包括二進製相移鍵控（BPSK）、正交相移鍵控（QPSK）和差分相移鍵控（DPSK），重點分析它們的星座圖、頻譜效率和性能。 正交幅度調製（QAM）： 作為ASK和PSK的結閤，QAM能夠實現更高的頻譜效率，我們將深入講解16-QAM、64-QAM等高階QAM方案的原理和實現。 最優接收（最大似然檢測）： 對於各種調製方案，我們將推導其最優接收器的原理，即最大似然（Maximum Likelihood, ML）檢測器，並分析其在AWGN（加性高斯白噪聲）信道下的誤碼率性能。 匹配濾波器： 介紹匹配濾波器的概念及其在最大信噪比接收中的作用。 聯閤檢測（MLSE）： 對於受符號間乾擾（ISI）影響的信道，我們將探討最大似然序列估計（MLSE）技術，例如維特比算法在解調中的應用。 第三部分：多用戶通信與多址技術 在一個共享的通信資源上，如何讓多個用戶高效且可靠地進行通信是數字通信的另一個重要挑戰。 多址技術： 頻分多址（FDMA）： 介紹其原理、優缺點以及應用場景。 時分多址（TDMA）： 講解時隙分配、同步和幀結構等概念。 碼分多址（CDMA）： 重點介紹其擴頻原理、僞隨機序列（PN sequences）的應用，以及直接序列CDMA（DS-CDMA）和跳頻CDMA（FH-CDMA）的差異，分析其抗乾擾能力和容量。 正交頻分復用（OFDM）： 作為現代無綫通信（如Wi-Fi、4G/5G）的核心技術，我們將詳細介紹OFDM的原理，包括將數據劃分到多個正交的子載波上進行傳輸，以及循環前綴（CP）的作用，分析其高頻譜效率和抗多徑能力。 空分多址（SDMA）： 介紹利用空間復用和波束賦形技術來分離用戶。 第四部分：無綫通信係統設計與性能 本部分將理論與實踐相結閤，探討實際無綫通信係統設計中的關鍵考慮因素和性能評估。 無綫信道模型： 介紹常見的無綫信道模型，包括瑞利衰落（Rayleigh fading）、萊斯衰落（Rician fading）等，以及它們對信號傳輸的影響。 衰落信道中的傳輸技術： 針對衰落信道，我們將深入研究多種剋服衰落的技術，例如： 分集技術（Diversity）： 包括空間分集、時間分集、頻率分集和編碼分集（如交織）等，解釋它們如何通過接收多個獨立信道的信號來提高可靠性。 均衡技術（Equalization）： 針對符號間乾擾（ISI），介紹各種均衡器的原理，如綫性均衡器（LMS, RLS）和非綫性均衡器（MLSE），以及它們在信道補償中的作用。 MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）係統： 詳細介紹MIMO係統的基本概念，包括空間復用（Spatial Multiplexing）以提高數據速率，以及空間分集以提高可靠性。我們將探討關鍵的MIMO技術，如預編碼（Precoding）、信道估計（Channel Estimation）和MIMO譯碼算法（如ZF, MMSE, ML, Sphere Decoding）。 通信係統性能評估： 介紹評估通信係統性能的關鍵指標，如誤碼率（BER）、信噪比（SNR）、信息速率（Information Rate）、頻譜效率（Spectral Efficiency）等，並學習如何分析不同調製、編碼和多址技術在不同信道條件下的性能。 現代通信係統概述： 簡要介紹當前主流通信標準（如Wi-Fi、LTE、5G）中的關鍵數字通信技術，例如OFDM、MIMO、LDPC/Polar碼等，展示理論知識在實際應用中的價值。 本書結構清晰，邏輯嚴謹，輔以大量的公式推導、圖錶和示例，旨在幫助讀者建立紮實的理論基礎，並理解這些理論如何在現代數字通信係統中發揮作用。無論是通信工程專業的學生，還是對信息傳輸技術感興趣的研究人員或工程師，都能從中獲益匪淺。

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說實話，我是一個對純數學公式有天然抗拒感的人，通常一看到密集的希臘字母和積分符號就開始頭疼。然而，在閱讀這本著作的過程中，我發現自己對那些原本令人生畏的數學工具産生瞭新的興趣。這要歸功於作者對待推導過程的態度：他似乎非常明白，工具本身不應該是目的，而是實現理解的橋梁。書中對傅裏葉變換、隨機過程等核心數學工具的引入，不是冷冰冰的“請使用此公式”，而是以一種“我們為什麼要用這個工具”的哲學高度來切入。比如，在講解最大似然估計（MLE）時，作者先是描述瞭在噪聲環境中如何“猜測”原始信號的閤理性，然後纔引入MLE作為最符閤直覺的數學描述。這種“先講故事，再給公式”的敘述路徑，極大地軟化瞭數學的硬度，使得即便是在最抽象的章節裏，我依然能緊跟作者的思路，感覺到自己正在逐步掌握解決實際通信難題的“內功心法”。

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這本書的另一個突齣優點在於其對“噪聲與乾擾”這一核心挑戰的深刻洞察和處理方式。在通信係統中，信號傳輸的質量往往取決於我們如何與環境中的不完美因素作鬥爭，而這本書在這方麵展現瞭教科書級彆的嚴謹性與前瞻性。作者沒有將噪聲簡單地視為一個隨機變量疊加在信號上，而是深入探討瞭不同類型的噪聲——高斯白噪聲、相乾性噪聲、閃爍噪聲——對不同調製方案的“偏好性”影響。我特彆喜歡其中關於“信噪比裕度”的討論，它不僅僅停留在計算層麵，而是將其提升到瞭係統設計哲學的高度，教會讀者如何在資源有限的情況下，權衡可靠性與頻譜效率之間的微妙平衡。更重要的是，書中對於現代信道建模的描述非常到位，無論是平坦衰落還是頻率選擇性衰落，都有詳細的數學模型支撐，使得我們在麵對實際工程問題時，能夠迅速地鎖定問題的根源，而不是盲目地進行參數調整。

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我對這本書的閱讀體驗總結為一個詞：啓發性。它不僅僅是知識的傳遞，更像是打開瞭一扇通往未來技術可能性的大門。在最後的幾章，作者開始探討一些前沿概念，比如認知無綫電和軟件定義網絡（SDN）在通信層麵的潛在影響。這些內容處理得非常謹慎和成熟，既沒有過度炒作，也沒有草草收場，而是以一種審慎的態度分析瞭這些新興技術如何從根本上改變我們對“通信”二字的定義。特彆是關於自適應調製的討論，作者深入剖析瞭如何利用實時信道狀態信息（CSI）來動態調整星座圖的大小和相位，這種對效率極限的不斷探索精神，極大地激發瞭我對繼續深造的興趣。讀完這本書，我感覺自己不僅掌握瞭一套紮實的工程技能，更重要的是，建立起瞭一種批判性思維，能夠站在更高的維度去評估和設計下一代通信係統，這種思維上的提升，是任何單一技術手冊都無法比擬的財富。

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這本書的封麵設計相當引人注目，那種深邃的藍色調與跳躍的橙色文字組閤在一起，立刻抓住瞭我的眼球。翻開扉頁，紙張的手感齣乎意料的好，不是那種廉價的、光滑的印刷紙，而是帶著一絲粗糲感的優質紙張，讓人在閱讀時有一種踏實的感覺。內容上，我首先被作者對基礎理論的闡述方式所吸引。他並沒有直接拋齣復雜的公式，而是像一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導讀者進入這個廣闊的領域。舉例來說，在講解信道編碼的部分，作者沒有拘泥於枯燥的數學推導，而是通過一係列生動的比喻，比如將信息比作需要穿越湍急河流的包裹，形象地解釋瞭冗餘度和糾錯能力的重要性。這種敘事手法極大地降低瞭初學者的入門門檻，讓我感覺自己不是在啃一本教科書，而是在聽一場高質量的學術講座。尤其值得稱道的是，書中對於曆史背景的穿插敘述非常到位，能讓你清晰地感受到數字通信技術是如何一步步從理論構想到實際應用的，充滿瞭人文關懷。

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這本書的編排邏輯簡直是一場視覺與知識的盛宴，它遠超齣瞭我過去對技術書籍的刻闆印象。首先，章節之間的過渡銜接得極其自然流暢，就像一部精心剪輯的電影，每一個場景（章節）都有明確的目的性，且前後的鋪墊與呼應都處理得恰到好處，讓你在閱讀時幾乎感覺不到“章節結束”的突兀感。作者在排版上顯然也下瞭大功夫，圖錶的質量高得驚人，那些復雜的星座圖、眼圖以及頻譜圖，綫條清晰，色彩分層精準，即使是那些極其密集的細節，也依然保持著極佳的可讀性。更讓我驚喜的是，書中引入瞭大量的“案例分析角”，這些小方框裏往往會穿插一些近期的行業熱點技術，比如5G初期的一些關鍵技術點，這使得原本偏嚮理論深度的內容瞬間變得鮮活和具有時效性。這種結構設計，既保證瞭理論的深度，又照顧到瞭實踐應用層麵的興趣點，讓我感覺手中的這本書不僅是知識的載體，更像是一份與時俱進的行業參考手冊。

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