A First Course in Digital Communications pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Nguyen, Ha/ Shwedyk, Ed

出品人:

页数:562

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 119.78

装帧:

isbn号码:9780521876131

丛书系列:

图书标签:

数字通信
通信原理
信号处理
调制解调
信道编码
信息论
通信系统
无线通信
现代通信
工程教育

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具体描述

Communication technology has become pervasive in the modern world, and ever more complex. Focusing on the most basic ideas, this carefully paced, logically structured textbook is packed with insights and illustrative examples, making this an ideal introduction to modern digital communication. Examples with step-by-step solutions help with the assimilation of theoretical ideas, and MATLAB exercises develop confidence in applying mathematical concepts to real-world problems. Right from the start the authors use the signal space approach to give students an intuitive feel for the modulation/demodulation process. After a review of signals and random processes, they describe core topics and techniques such as source coding, baseband transmission, modulation, and synchronization. The book closes with coverage of advanced topics such as trellis-coding, CMDA, and space-time codes to stimulate further study. This is an ideal textbook for anyone who wants to learn about modern digital communication.

数字通信导论：从基础理论到前沿应用作者： [此处填写作者姓名，若无则留空或使用“多位资深学者”] 出版社： [此处填写出版社名称，若无则留空] --- 内容概述本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字通信领域入门指南。它不仅仅是一本理论教科书，更是一座连接经典信息论与现代高速通信系统实现的桥梁。全书结构严谨，逻辑清晰，从最基本的信号表示、信息源编码到复杂的信道编码和调制解调技术，层层递进，确保读者能够扎实地掌握数字通信系统的核心原理和工程实践中的关键概念。本书的编写遵循“由浅入深，理论与应用并重”的原则，力求在满足学术严谨性的同时，兼顾工程实践的可操作性。我们假设读者具备一定的概率论和信号与系统基础，但对数字通信领域的研究尚处于起步阶段。 --- 第一部分：信息与信号的数字化基础 (Foundations of Digitalization) 本部分聚焦于通信系统的基石——如何将连续的模拟信息转化为可传输的数字信号，并探究信息量的基本度量。第一章：信息论基础回顾 (Review of Information Theory) 本章从香农的信息论出发，奠定整个数字通信的理论基石。信息量与熵：深入探讨单个事件和随机变量的信息含量定义，理解熵作为不确定性的度量在数据压缩中的意义。信源编码定理：阐述香农第一定理，介绍无损压缩的极限，并初步接触霍夫曼编码和算术编码等经典算法的原理与效率分析。互信息与信道容量：探讨输入、输出变量间的相互依赖性，引入香农-哈特利定理，明确在给定噪声水平下的最大可靠传输速率。第二章：采样、量化与脉冲编码调制 (Sampling, Quantization, and PCM) 本章详细解析了将模拟信号转换为数字信号的具体步骤。采样定理：详细论述奈奎斯特-香农采样定理的严格条件和欠采样导致的混叠现象及其后果。量化过程：讨论均匀量化和非均匀量化（如 $mu$-律和 A-律压扩），分析量化噪声的统计特性，并引入信噪比（SNR）作为衡量量化质量的关键指标。脉冲编码调制 (PCM)：整合采样和量化，详细介绍 PCM 系统的结构、性能分析，并扩展讨论差分 PCM (DPCM) 和自适应 DPCM (ADPCM) 在降低传输速率方面的优势。 --- 第二部分：信源与信道编码 (Source and Channel Coding) 本部分是数字通信的核心技术所在，重点在于如何高效地表示信息（压缩）和如何可靠地传输信息（纠错）。第三章：高效信源编码技术 (Efficient Source Coding Techniques) 本章深入研究如何最大限度地减少冗余，使数据更紧凑地传输。线性预测编码 (LPC)：针对语音和音频信号，阐述线性预测模型如何有效地去除信号中的相关性，特别是在语音通信中的应用。变换域编码：引入离散傅里叶变换 (DFT) 和离散余弦变换 (DCT) 的概念，解释如何通过能量集中特性实现高效的频域压缩，这是JPEG和MPEG等标准的基础。有损压缩原理：讨论在可接受的失真度下实现更高压缩比的技术，包括率失真理论的初步应用。第四章：信道编码原理与代数编码 (Channel Coding Principles and Algebra Codes) 本章关注如何通过添加冗余信息来抵抗传输过程中的噪声和干扰。信道模型：系统分析常见的信道模型，如二元对称信道 (BSC)、二元衰减/错误信道 (BEC) 和加性高斯白噪声信道 (AWGN)。线性分组码：详细介绍生成矩阵 ($G$) 和校验矩阵 ($H$) 的构建，理解汉明距离和最小距离对纠错能力的影响。深入讲解循环冗余校验码 (CRC) 的原理及其在误码检测中的应用。代数解码技术：阐述代数解码器的结构，重点介绍彼得森算法和申农公式在分组码性能分析中的应用。第五章：卷积码与 Viterbi 译码 (Convolutional Codes and Viterbi Decoding) 本章探讨时域上的编码方法及其强大的软判决能力。卷积码的描述：使用树状图、网格图和状态图来表示卷积编码过程，定义编码器的约束长度和生成多项式。 Viterbi 算法：详尽讲解 Viterbi 算法的每一步操作，这是软判决解码中最高效的近乎最优算法。分析其在实际应用中所需的计算复杂度与性能增益。 Turbo 码与 LDPC 码简介：简要介绍现代高速通信系统（如 4G/5G）中使用的迭代译码技术的思想，为后续深入学习打下基础。 --- 第三部分：数字调制与解调 (Digital Modulation and Detection) 本部分是信号如何在物理信道上有效传输的关键，涉及将离散的比特流映射到连续的模拟波形。第六章：基带信号传输与整形 (Baseband Signal Transmission and Shaping) 本章讨论在不使用载波频率的情况下如何传输数字信号。脉冲整形：介绍奈奎斯特第一准则，旨在消除码间串扰 (ISI)，确保符号间无干扰传输。分析升余弦滤波器的特性。时钟恢复与同步：讨论接收端如何准确地确定采样时刻，包括基于时钟信息提取的同步技术。均衡技术：阐述当信道引入 ISI 时，接收端如何使用线性均衡器（如迫零均衡器和最小均方误差 (MMSE) 均衡器）来恢复原始信号。第七章：带通数字调制技术 (Passband Digital Modulation Techniques) 本章专注于将数字信号加载到载波上的方法。振幅键控 (ASK) 与移频键控 (FSK)：详细分析 M-ary ASK 和 M-ary FSK 的星座图、功率谱密度和误码率 (BER) 公式，特别是性能差异的来源。相移键控 (PSK)：深入研究 BPSK、QPSK 及其高阶 M-PSK 系统的实现和性能。重点讨论其恒定包络的优势。正交幅度调制 (QAM)：介绍 M-QAM 如何通过组合幅度和相位调制来高效利用带宽，并分析 AWGN 信道下的误概率，理解星座密度与抗噪性之间的权衡。第八章：最佳解调与性能分析 (Optimum Detection and Performance Analysis) 本章探讨在不同信道条件下实现最佳接收的理论与实践。匹配滤波与最佳接收器：推导出匹配滤波器的结构，论证其在 AWGN 信道下实现最大信噪比（最小错误概率）的原理。相干解调与非相干解调：区分两者在是否需要精确同步载波相位上的差异，并对比它们在 BER 性能上的差距。接收器判决器：基于最大后验概率 (MAP) 和最大似然 (ML) 原则，构建接收端的判决逻辑，并对不同调制方式在瑞利衰落等复杂信道下的性能衰减进行分析。 --- 第四部分：高级通信系统概念 (Advanced System Concepts) 本部分将视角从单用户系统扩展到多用户和多径环境，为理解现代无线通信打下基础。第九章：多用户与多址接入技术 (Multiple Access Techniques) 本章探讨如何允许多个用户共享同一有限的物理资源。频分多址 (FDMA) 与时分多址 (TDMA)：经典多址技术的原理、优缺点以及在现代系统中的残余应用。码分多址 (CDMA)：深入分析扩频技术（如伪随机序列），理解其抗干扰能力，并探讨正交性在多址接入中的作用。正交频分复用 (OFDM) 概述：介绍 OFDM 作为一种高效的宽带传输技术，它如何将多径信道转化为平坦衰落信道，并简要提及插入循环前缀 (CP) 消除 ISI 的机制。第十章：信道估计与多径效应 (Channel Estimation and Multipath Effects) 本章聚焦于真实无线信道对信号传输带来的挑战。多径传播模型：详细分析信号经过多条路径到达接收端时引起的衰落（如快衰落与慢衰落）。信道度量：定义并分析信道时延扩展、相干带宽、多普勒频移和相干时间等关键参数。信道估计基础：介绍导频辅助信道估计的基本框架，理解最小二乘 (LS) 和 MMSE 估计器的应用，这是自适应均衡和高阶调制的先决条件。 --- 总结本书以严谨的数学推导为工具，清晰的图示和工程实例为辅助，构建了一个完整的数字通信知识体系。读者在完成本书学习后，将能够深入理解现代通信协议背后的核心技术逻辑，为进一步研究如 5G/6G、卫星通信或软件定义无线电等前沿领域做好充分的准备。书中提供的详尽的性能分析和对比，将帮助工程师们在设计实际通信链路时，做出最优化的技术选型决策。