Digital Communications

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出版者:SciTech Publishing
作者:Kamilo Feher
出品人:
页数:288
译者:
出版时间:1997
价格:USD 69.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781884932007
丛书系列:
图书标签:
  • 数字通信
  • 通信原理
  • 信号处理
  • 调制解调
  • 编码理论
  • 信道编码
  • 无线通信
  • 信息论
  • 通信系统
  • 现代通信
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具体描述

《数字通信》 本书深入探索了信息时代的核心——数字通信的奥秘。从基础的信号编码、调制解调技术,到先进的信道编码、多址接入方式,再到实际的通信系统设计与性能分析,《数字通信》力求为读者提供一个全面、系统且易于理解的学习框架。 第一部分:数字通信基础 本部分将带领读者从最根本的概念出发,逐步建立对数字通信系统的整体认识。 数字信号与模拟信号的转换: 我们将首先介绍数字通信为何以及如何取代模拟通信,重点阐述采样、量化和编码等关键的模数(A/D)和数模(D/A)转换过程。理解这些过程是掌握后续所有数字通信技术的基础。我们将详细讨论采样定理(Nyquist-Shannon Sampling Theorem),解释其在防止混叠(aliasing)中的关键作用,并介绍不同的量化技术,如均匀量化和非均匀量化(如μ-law和A-law),以及它们对量化噪声和信号动态范围的影响。编码部分将涵盖常见的二进制编码方式,如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、AMI编码等,分析它们在基带传输中的特性,例如直流分量、自同步能力等。 信源编码(数据压缩): 为了提高传输效率,数据压缩至关重要。本部分将介绍熵编码(Entropy Coding)的基本原理,包括香农(Shannon)无失真信源编码定理,以及霍夫曼编码(Huffman Coding)和算术编码(Arithmetic Coding)等经典算法的实现细节和性能比较。此外,还会触及一些有损压缩技术,例如线性预测编码(LPC)和感知语音编码(如MP3的初步概念),说明它们如何在牺牲少量信息的情况下实现显著的压缩比。 信道编码(纠错编码): 传输过程中不可避免地会受到噪声干扰,导致错误。信道编码技术能够有效地检测和纠正这些错误。我们将深入讲解线性分组码,包括海明码(Hamming Codes)、循环码(Cyclic Codes)以及 BCH码(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes)和里德-所罗门码(Reed-Solomon Codes)。对于卷积码(Convolutional Codes),我们将详细介绍其编码器的结构、Viterbi译码算法的原理,以及它在现代通信系统中的广泛应用。此外,还会介绍Turbo码和LDPC码(Low-Density Parity-Check Codes)等更先进的现代编码技术,阐述它们如何接近香农极限,以及它们在3G/4G/5G通信中的核心地位。 第二部分:数字调制与解调 本部分将聚焦于将数字信号转换为适合在物理信道上传输的模拟信号,以及如何从接收到的信号中恢复原始数字信息。 基带传输: 在讨论带通传输之前,我们将先介绍基带传输中的码型(line coding)技术,例如归零码、不归零码、曼彻斯特编码等,并分析它们在实际信道上传输时的频谱特性和性能。 带通传输: 现代通信系统大多采用带通传输。我们将详细介绍各种数字调制技术,包括: 幅度键控(ASK): 包括开关键控(OOK)和双相ASK等,分析其结构、性能和误码率。 频率键控(FSK): 包括二进制FSK(BFSK)和多进制FSK(MFSK),讨论其相干解调和非相干解调的差异。 相移键控(PSK): 包括二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)和差分相移键控(DPSK),重点分析它们的星座图、频谱效率和性能。 正交幅度调制(QAM): 作为ASK和PSK的结合,QAM能够实现更高的频谱效率,我们将深入讲解16-QAM、64-QAM等高阶QAM方案的原理和实现。 最优接收(最大似然检测): 对于各种调制方案,我们将推导其最优接收器的原理,即最大似然(Maximum Likelihood, ML)检测器,并分析其在AWGN(加性高斯白噪声)信道下的误码率性能。 匹配滤波器: 介绍匹配滤波器的概念及其在最大信噪比接收中的作用。 联合检测(MLSE): 对于受符号间干扰(ISI)影响的信道,我们将探讨最大似然序列估计(MLSE)技术,例如维特比算法在解调中的应用。 第三部分:多用户通信与多址技术 在一个共享的通信资源上,如何让多个用户高效且可靠地进行通信是数字通信的另一个重要挑战。 多址技术: 频分多址(FDMA): 介绍其原理、优缺点以及应用场景。 时分多址(TDMA): 讲解时隙分配、同步和帧结构等概念。 码分多址(CDMA): 重点介绍其扩频原理、伪随机序列(PN sequences)的应用,以及直接序列CDMA(DS-CDMA)和跳频CDMA(FH-CDMA)的差异,分析其抗干扰能力和容量。 正交频分复用(OFDM): 作为现代无线通信(如Wi-Fi、4G/5G)的核心技术,我们将详细介绍OFDM的原理,包括将数据划分到多个正交的子载波上进行传输,以及循环前缀(CP)的作用,分析其高频谱效率和抗多径能力。 空分多址(SDMA): 介绍利用空间复用和波束赋形技术来分离用户。 第四部分:无线通信系统设计与性能 本部分将理论与实践相结合,探讨实际无线通信系统设计中的关键考虑因素和性能评估。 无线信道模型: 介绍常见的无线信道模型,包括瑞利衰落(Rayleigh fading)、莱斯衰落(Rician fading)等,以及它们对信号传输的影响。 衰落信道中的传输技术: 针对衰落信道,我们将深入研究多种克服衰落的技术,例如: 分集技术(Diversity): 包括空间分集、时间分集、频率分集和编码分集(如交织)等,解释它们如何通过接收多个独立信道的信号来提高可靠性。 均衡技术(Equalization): 针对符号间干扰(ISI),介绍各种均衡器的原理,如线性均衡器(LMS, RLS)和非线性均衡器(MLSE),以及它们在信道补偿中的作用。 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统: 详细介绍MIMO系统的基本概念,包括空间复用(Spatial Multiplexing)以提高数据速率,以及空间分集以提高可靠性。我们将探讨关键的MIMO技术,如预编码(Precoding)、信道估计(Channel Estimation)和MIMO译码算法(如ZF, MMSE, ML, Sphere Decoding)。 通信系统性能评估: 介绍评估通信系统性能的关键指标,如误码率(BER)、信噪比(SNR)、信息速率(Information Rate)、频谱效率(Spectral Efficiency)等,并学习如何分析不同调制、编码和多址技术在不同信道条件下的性能。 现代通信系统概述: 简要介绍当前主流通信标准(如Wi-Fi、LTE、5G)中的关键数字通信技术,例如OFDM、MIMO、LDPC/Polar码等,展示理论知识在实际应用中的价值。 本书结构清晰,逻辑严谨,辅以大量的公式推导、图表和示例,旨在帮助读者建立扎实的理论基础,并理解这些理论如何在现代数字通信系统中发挥作用。无论是通信工程专业的学生,还是对信息传输技术感兴趣的研究人员或工程师,都能从中获益匪浅。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,我是一个对纯数学公式有天然抗拒感的人,通常一看到密集的希腊字母和积分符号就开始头疼。然而,在阅读这本著作的过程中,我发现自己对那些原本令人生畏的数学工具产生了新的兴趣。这要归功于作者对待推导过程的态度:他似乎非常明白,工具本身不应该是目的,而是实现理解的桥梁。书中对傅里叶变换、随机过程等核心数学工具的引入,不是冷冰冰的“请使用此公式”,而是以一种“我们为什么要用这个工具”的哲学高度来切入。比如,在讲解最大似然估计(MLE)时,作者先是描述了在噪声环境中如何“猜测”原始信号的合理性,然后才引入MLE作为最符合直觉的数学描述。这种“先讲故事,再给公式”的叙述路径,极大地软化了数学的硬度,使得即便是在最抽象的章节里,我依然能紧跟作者的思路,感觉到自己正在逐步掌握解决实际通信难题的“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当引人注目,那种深邃的蓝色调与跳跃的橙色文字组合在一起,立刻抓住了我的眼球。翻开扉页,纸张的手感出乎意料的好,不是那种廉价的、光滑的印刷纸,而是带着一丝粗粝感的优质纸张,让人在阅读时有一种踏实的感觉。内容上,我首先被作者对基础理论的阐述方式所吸引。他并没有直接抛出复杂的公式,而是像一位经验丰富的导师,循循善诱地引导读者进入这个广阔的领域。举例来说,在讲解信道编码的部分,作者没有拘泥于枯燥的数学推导,而是通过一系列生动的比喻,比如将信息比作需要穿越湍急河流的包裹,形象地解释了冗余度和纠错能力的重要性。这种叙事手法极大地降低了初学者的入门门槛,让我感觉自己不是在啃一本教科书,而是在听一场高质量的学术讲座。尤其值得称道的是,书中对于历史背景的穿插叙述非常到位,能让你清晰地感受到数字通信技术是如何一步步从理论构想到实际应用的,充满了人文关怀。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的阅读体验总结为一个词:启发性。它不仅仅是知识的传递,更像是打开了一扇通往未来技术可能性的大门。在最后的几章,作者开始探讨一些前沿概念,比如认知无线电和软件定义网络(SDN)在通信层面的潜在影响。这些内容处理得非常谨慎和成熟,既没有过度炒作,也没有草草收场,而是以一种审慎的态度分析了这些新兴技术如何从根本上改变我们对“通信”二字的定义。特别是关于自适应调制的讨论,作者深入剖析了如何利用实时信道状态信息(CSI)来动态调整星座图的大小和相位,这种对效率极限的不断探索精神,极大地激发了我对继续深造的兴趣。读完这本书,我感觉自己不仅掌握了一套扎实的工程技能,更重要的是,建立起了一种批判性思维,能够站在更高的维度去评估和设计下一代通信系统,这种思维上的提升,是任何单一技术手册都无法比拟的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑简直是一场视觉与知识的盛宴,它远超出了我过去对技术书籍的刻板印象。首先,章节之间的过渡衔接得极其自然流畅,就像一部精心剪辑的电影,每一个场景(章节)都有明确的目的性,且前后的铺垫与呼应都处理得恰到好处,让你在阅读时几乎感觉不到“章节结束”的突兀感。作者在排版上显然也下了大功夫,图表的质量高得惊人,那些复杂的星座图、眼图以及频谱图,线条清晰,色彩分层精准,即使是那些极其密集的细节,也依然保持着极佳的可读性。更让我惊喜的是,书中引入了大量的“案例分析角”,这些小方框里往往会穿插一些近期的行业热点技术,比如5G初期的一些关键技术点,这使得原本偏向理论深度的内容瞬间变得鲜活和具有时效性。这种结构设计,既保证了理论的深度,又照顾到了实践应用层面的兴趣点,让我感觉手中的这本书不仅是知识的载体,更像是一份与时俱进的行业参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个突出优点在于其对“噪声与干扰”这一核心挑战的深刻洞察和处理方式。在通信系统中,信号传输的质量往往取决于我们如何与环境中的不完美因素作斗争,而这本书在这方面展现了教科书级别的严谨性与前瞻性。作者没有将噪声简单地视为一个随机变量叠加在信号上,而是深入探讨了不同类型的噪声——高斯白噪声、相干性噪声、闪烁噪声——对不同调制方案的“偏好性”影响。我特别喜欢其中关于“信噪比裕度”的讨论,它不仅仅停留在计算层面,而是将其提升到了系统设计哲学的高度,教会读者如何在资源有限的情况下,权衡可靠性与频谱效率之间的微妙平衡。更重要的是,书中对于现代信道建模的描述非常到位,无论是平坦衰落还是频率选择性衰落,都有详细的数学模型支撑,使得我们在面对实际工程问题时,能够迅速地锁定问题的根源,而不是盲目地进行参数调整。

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