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张会生 等 编

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• 通信原理
• 信号与系统
• 调制解调
• 信道编码
• 信息论
• 无线通信
• 数字通信
• 模拟通信
• 通信系统
• 电磁场与电磁波

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040313949

版次：1

商品编码：10554297

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2011-02-01

用纸：胶版纸

页数：363

正文语种：中文

内容简介

《通信原理》系统地介绍现代通信的基本概念、基本理论和基本分析力法。《通信原理》共12章：绪论、随机信号与噪声分析、信道与噪声、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字信号的频带传输、现代数字调制技术、模拟信号的数字传输、差错控制编码、数字信号的最佳接收、同步原理、现代通信系统介绍。章后设有思考题和习题。书后有4个附录：常用三角函数公式、Q函数和误差函数、傅里叶变换、部分习题答案。全书内容丰富、取材新颖，叙述由浅入深、简明透彻，概念清楚、重点突出，既便于教师组织教学，又适于学生自学。
《通信原理》可作为普通高等学校通信、电子、信息、控制、计算机应用等专业本科生教材，也可供IT类专业工程技术人员阅读和参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 通信的基本概念
1.3 通信系统的组成
1.3.1 通信系统的一般组成
1.3.2 模拟通信系统的组成
1.3.3 数字通信系统的组成
1.3.4 数字通信的主要特点
1.4 通信系统的分类与通信方式
1.4.1 通信系统的分类
1.4.2 通信方式
1.5 通信系统的主要性能指标
1.5.1 一般通信系统的性能指标
1.5.2 信息及其度量
1.5.3 有效性指标的具体描述
1.5.4 可靠性指标的具体描述
思考题
习题

第2章 随机信号与噪声分析
2.1 引言
2.2 随机过程的基本概念
2.2 ，1随机过程的概念
2.2.2 随机过程的统计描述
2.3 平稳随机过程
2.3.1 平稳随机过程的概念
2.3.2 稳随机过程的各态历经性
2.3.3 平稳随机过程的自相关函数
2.3.4 平稳随机过程的功率谱密度
2.4 高斯随机过程
2.4.1 高斯过程的定义
2.4.2 高斯过程的性质
2.4.3 高斯随机变量
2.5 平稳随机过程通过线性系统
2.5.1 输出过程的表达式
2.5.2 输出过程的统计特性
2.6 窄带随机过程
2.6.1 窄带随机过程的概念
2.6.2 同相和正交分量的统计特性
2.6.3 包络和相位的统计特性
2.7 正弦波加窄带高斯噪声
2.7.1 合成波的表达式
2.7.2 合成包络和合成相位的统计特性
2.8 高斯白噪声和带限白噪声
2.8.1 白噪声
2.8.2 高斯白噪声
2.8.3 带限白噪声
思考题
习题

第3章 信道与噪声
3.1 引言
3.2 信道的基本概念
3.2.1 信道的定义
3.2.2 信道的分类
3.2.3 信道的数学模型
3.3 恒参信道及其对所传信号的影响
3.3.1 信号不失真传输条件
3.3.2 幅度-频率畸变
3.3.3 相位-频率畸变（群迟延畸变）
3.3.4 减小畸变的措施
3.4 随参信道及其对所传信号的影响
3.4.1 随参信道传输媒质的特点
3.4.2 随参信道对信号传输的影响
3.4.3 随参信道特性的改善
3.5 信道的加性噪声
3.5.1 噪声来源及其分类
3.5.2 起伏噪声的统计特性
3.5.3 等效噪声带宽
3.6 信道容量的概念
思考题
习题

第4章 模拟调制系统
4.1 引言
4.2 幅度调制的原理
4.2.1 幅度调制的一般模型
4.2.2 常规双边带调幅（AM）
4.2.3 抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）
4.2.4 单边带调制（SSB）
4.2.5 残留边带调制（VSB）
4.3 线性调制系统的抗噪声性能
4.3.1 通信系统抗噪声性能分析模型
4.3.2 线性调制相干解调系统的抗噪声性能
4.3.3 常规调幅包络检波系统的抗噪声性能
4.4 角度调制（非线性调制）的原理
4.4.1 角度调制的基本概念
4.4.2 窄带调频与宽带调频
4.4.3 调频信号的产生与解调
4.5 调频系统的抗噪声性能
4.6 各种模拟调制系统的比较
4.7 频分复用（FDM）
思考题
习题

第5章 数字基带传输系统
5.1 引言
5.2 数字基带信号
5.2.1 数字基带信号的码型设计原则
5.2.2 数字基带信号的常用码型
5.2.3 数字基带信号的频谱特性
5.3 基带传输系统的脉冲传输与码间串扰
5.3.1 数字基带传输系统的工作原理
5.3.2 基带传输系统的码间串扰
5.3.3 码间串扰的消除
5.4 无码间串扰的基带传输系统
5.4.1 无码间串扰的时域条件
5.4.2 无码间串扰的频域条件
5.4.3 理想基带传输系统
5.4.4 实用的无码间串扰基带传输特性
5.5 无码间串扰基带传榆系统的抗噪声性能
5.6 部分响应系统
5.6.1 部分响应系统的基本原理
5.6.2 一种实用的部分响应系统
5.6.3 一般形式的部分响应系统
5.7 眼图
5.7.1 眼图的概念
5.7.2 眼图形成原理及模型
5.8 时域均衡原理
5.8.1 均衡的概念
5.8.2 时域均衡的基本原理
5.8.3 有限长横向滤波器
5.8.4 时域均衡算法及实现
思考题
习题

第6章 数字信号的频带传输
6.1 引言
6.2 二进制幅度键控（2ASK）
6.2.1 一般原理与实现方法
6.2.2 2ASK信号的功率谱及带宽
6.2.3 2ASK系统的抗噪声性能
6.3 二进制频移键控（2FSK）
6.3.1 2FSK调制原理与实现方法
6.3.2 2FSK信号的解调
……

第7章 现代数字调制技术
第8章 模拟信号的数字传输
第9章 差错控制编码
第10章 数字信号的最佳接收
第11章 同步原理
第12章 现代通信系统介绍
附录
参考书目

精彩书摘

对于模拟通信系统，它主要包含两种重要变换。一是把连续消息变换成电信号（发送端信源完成）和把电信号恢复成最初的连续消息（接收端信宿完成）。由信源输出的电信号（基带信号）由于具有频率较低的频谱分量，一般不能直接作为传输信号而送到信道中去。因此，模拟通信系统里常用第二种变换，即将基带信号转换成适合信道传输的信号，这一变换由调制器完成；在接收端同样需经相反的变换，它由解调器完成。经过调制后的信号通常称为已调信号。已调信号有三个基本特性：一是携带有消息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有带通形式，且中心频率远离零频。因而已调信号又常称为频带信号。
必须指出，从消息的发送到消息的恢复，事实上并非仅有以上两种变换，通常在一个通信系统里可能还有滤波、放大、天线辐射与接收、控制等过程。对信号传输而言，由于上面两种变换对信号形式的变化起着决定性作用，它们是通信过程中的重要方面，而其他过程对信号变化来说，没有发生质的作用，只不过是对信号进行了放大和改善信号特性等，因此，这些过程我们认为都是理想的，而不去讨论它。
模拟调制系统的详细讨论，将在本书第4章中进行。
1.3.3 数字通信系统的组成
信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
1.数字频带传输通信系统
数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。例如前面提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。
另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的，通过所谓的差错控制编码来实现。于是，就需要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应地增加一个解码器。第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在接收端就必须进行解密。第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发送端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。

《信号的舞蹈：从时域到频域的奥秘》 简介 在现代社会，信息如同血液，流淌在通信网络的血管中，驱动着经济的繁荣，连接着世界的每一个角落。而这一切的根基，都离不开那门揭示信号本质、解读通信规律的学科。本书《信号的舞蹈：从时域到频域的奥秘》并非一本探讨具体通信技术规程的书籍，它将引领读者踏上一场深入理解信号本质的旅程，剖析信号在时间和频率两个维度上的动态表现，从而构建起对信息传递深层原理的认知框架。 核心内容： 本书的主旨在于“可视化”和“直观化”信号的行为。我们不会局限于枯燥的数学公式推导，而是力求通过生动的比喻、形象的图形以及严谨的逻辑，让读者感受到信号的“生命力”。 第一篇：信号的时域舞步 第一章：时间的脉络——信号初探 信号是什么？ 我们将从最基础的定义出发，将信号比作自然界中的各种变化，如声波的起伏、光线的明暗、温度的升降。我们会探讨信号的几个基本属性：幅度、相位、频率、周期以及瞬时值。 信号的分类： 信号并非千篇一律。我们将介绍连续信号与离散信号的区别，以及周期信号、非周期信号、直流信号、交流信号等。通过生活中的例子，例如模拟时钟的指针摆动（连续周期信号）与数字电视画面的切换（离散信号），让读者建立直观印象。 信号的基本运算： 信号并非孤立存在，它们可以进行叠加、相减、相乘、以及时移、幅度缩放、时间翻转等操作。这些基本运算在信号处理中扮演着至关重要的角色。我们将通过动画演示般的语言，描绘这些操作如何改变信号的形状和位置，例如将一段旋律向前或向后平移，就像调整播放进度条一样。 经典信号模型： 本章将详细介绍几种具有代表性的信号模型，如正弦信号（如同规律的心跳，是许多复杂信号的基础）、方波信号（如同开关的快速切换，在数字系统中无处不在）、冲激信号（如同一个瞬间的触碰，在分析系统中用于激发响应）。我们会探讨它们的数学表达，但更侧重于它们的物理意义和在实际中的应用场景。 第二章：叠加与交织——线性时不变系统（LTI）的概念 系统的概念： 我们将系统比作一个“加工厂”，它接收输入信号，经过内部的处理（“加工”），输出一个结果信号。 线性与时不变： 这是系统分析的两个核心特性。线性意味着“叠加原理”，即输入信号的线性组合，其输出也是对应输出信号的线性组合，就像“多一份输入，就多一份输出”。时不变则意味着系统的“规律性”不会随时间改变，就像一个工厂的生产线，无论什么时候加工，其处理方式都是一致的。 LTI系统的“指纹”——单位冲激响应： 如果说输入信号是“原料”，输出信号是“成品”，那么单位冲激响应（Impulse Response）就是这个“加工厂”独有的“加工手册”或“技术秘籍”。本书将深入浅出地解释，如何通过输入一个极短的“触碰”信号（单位冲激），来“探测”出这个系统对所有信号的响应特性。 卷积：信号与系统的“和谐共舞”： 卷积是LTI系统分析的核心运算。我们将以一个生动的比喻来解释卷积：想象一个弹奏者（LTI系统），在不同时间点弹奏不同强度的音符（输入信号），每个音符都会随着时间产生一段“余音”（单位冲激响应）。卷积就是将所有这些“余音”在每个时间点上进行叠加，最终形成完整的音乐（输出信号）。本书将通过图文并茂的方式，展示卷积运算如何将输入信号与系统的“加工能力”结合，产生最终的输出。 第二篇：频域的万花筒——信号的内在光谱 第三章：频率的脉动——傅里叶变换的魔法 时域的局限性： 时域分析虽然直观，但对于理解信号的“内在构成”却显得力不从心。想象一下，只知道一段旋律的起伏，却不知道它是由哪些乐器、以怎样的音高演奏出来的，这就好比只看到时域信号。 傅里叶的洞见： 傅里叶的伟大之处在于，他发现任何一个周期信号都可以看作是无数个不同频率、不同幅度的正弦（及余弦）信号的叠加。而非周期信号，则可以看作是连续频率分量的叠加。本书将把傅里叶变换比作“信号的解剖刀”，它能将一个复杂的信号分解成其最基本的“纯净”成分——不同频率的正弦波。 频域的维度： 我们将引入“频率域”的概念，将信号的“舞蹈”从时间轴上移至频率轴上。在频域中，信号不再表现为随时间起伏的波形，而是以“频谱”的形式呈现，即在每个频率点上，信号“拥有”多大的“能量”或“幅度”。 傅里叶变换的直观理解： 本章将侧重于对傅里叶变换的“感觉”的培养。我们将通过类比，例如将声音分解成不同音高的笛声、小提琴声、钢琴声，来理解信号分解成不同频率分量的过程。我们会探讨正弦信号、方波信号在频域中的样子，例如方波信号在频域中会表现为一系列间隔相等的谐波。 傅里叶级数与傅里叶变换： 我们将区分周期信号的傅里叶级数（离散频谱）和非周期信号的傅里叶变换（连续频谱），并强调它们之间的联系。 第四章：滤波的艺术——选择你想要的频率 频率选择的重要性： 在实际通信中，我们常常需要“过滤掉”不需要的频率成分，或者“提取”出我们关心的频率成分。就像在嘈杂的环境中，我们需要集中注意力去听某个人的声音。 滤波器的工作原理： 本章将滤波器的作用比作“频率的筛子”。我们将介绍不同类型的滤波器，如低通滤波器（允许低频通过，阻碍高频）、高通滤波器（允许高频通过，阻碍低频）、带通滤波器（只允许特定频段通过）、带阻滤波器（阻碍特定频段）。 滤波器的时域与频域特性： 我们将结合时域和频域的视角来分析滤波器。在时域，滤波器会改变信号的形状；在频域，滤波器的作用是改变信号的频谱。我们将解释滤波器如何通过其“频率响应”来“塑造”信号的频谱。 滤波器的应用： 从收音机选择频道，到降噪耳机去除背景杂音，再到图像处理中的锐化和模糊，滤波器无处不在。本书将通过大量实际案例，展示滤波在通信、音频、图像等领域的广泛应用。 第三篇：时频的交响——信号的动态画像 第五章：信号的“快照”——短时傅里叶变换（STFT） 时域与频域的取舍： 傅里叶变换虽然强大，但它牺牲了信号的时间信息。我们只知道信号“包含”哪些频率，却不知道这些频率是在什么时候“出现”的。想象一下，我们只知道一首歌包含高音和低音，但不知道高音是在副歌部分还是开头出现。 STFT的诞生： 为了解决这一问题，短时傅里叶变换（STFT）应运而生。它将信号分成许多小段，对每一小段进行傅里叶变换。这就好像给信号拍了一系列的“快照”，每一张快照都记录了在某个短暂的时间窗口内的频率信息。 时频图：信号的“二维舞蹈”： STFT的输出结果可以可视化为一张“时频图”。在这张图中，横轴代表时间，纵轴代表频率，颜色（或亮度）的深浅代表该时间点、该频率成分的“强度”。我们将用丰富的图例，展示不同类型信号（如语音、音乐）在时频图上的独特“指纹”，让读者直观感受信号在时间和频率上的动态变化。 STFT的局限与权衡： 我们也将探讨STFT在时间和频率分辨率上的“不确定性原理”，即时间窗口越窄，频率分辨率越差，反之亦然。这就像用一个模糊的放大镜去看细节，或者用一个聚焦得很窄的探照灯去扫视大范围。 第六章：更精细的刻画——小波变换的视角 STFT的不足： STFT在处理突变信号或需要同时关注高频和低频细节的信号时，会显得力不从心。例如，捕捉短促的瞬态高频信号，需要窄的时间窗口，这会模糊低频信息；而要分辨缓慢变化的低频成分，需要宽的时间窗口，这又会模糊高频信息。 小波的“万能尺”： 小波变换引入了“母小波”的概念，通过伸缩和平移这个母小波，来匹配和分析信号。本书将形象地将小波比作一把“万能尺”，它的大小可以根据需要伸缩，用来测量不同尺度（频率）的信号细节。窄的小波用于捕捉高频的瞬态变化，宽的小波用于分析低频的缓慢趋势。 多分辨率分析： 小波变换提供了“多分辨率分析”的能力，能够同时在高时间分辨率和高频率分辨率之间找到一个更优的平衡。我们将通过对比STFT和波形图，来展示小波变换如何更精细地刻画信号的局部特征。 小波的应用展望： 本章将简要介绍小波变换在图像压缩（如JPEG2000）、信号去噪、特征提取等领域的强大潜力，为读者打开更广阔的视野。 结论： 《信号的舞蹈：从时域到频域的奥秘》旨在为读者构建一个坚实的信号分析基础。通过对时域和频域特性的深入剖析，以及对时频分析方法的介绍，本书将帮助读者理解“信息”本身是如何被编码、传输和处理的。它不是一本教你如何设计具体通信系统的“操作手册”，而是一本让你“理解”通信系统“为什么这样工作”的“哲学指南”。本书相信，掌握了信号的语言，你将能更深刻地理解数字世界的一切运作。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，更像是一次与一位博学多才的智者进行对话。他并没有直接告诉我答案，而是引导我提出问题，然后循循善诱地带领我一步步地去寻找答案。书中对于不同通信体制的比较分析，让我看到了技术的演进并非一蹴而就，而是充满了各种权衡和取舍。我喜欢作者在介绍一种新技术时，会先回顾它所要解决的问题，然后解释它的优势，同时也会指出它的局限性。这种辩证的分析方法，让我能够更全面地认识到技术的“好”与“坏”。我尤其欣赏他对信息安全和隐私保护的讨论，这些话题在当今社会越来越重要，而这本书很早就开始关注这些问题。它让我明白，通信不仅仅是信息的传递，更关乎信息的安全和可靠性。虽然这本书的某些章节对我的理解来说还有些挑战，但它所提供的视角和启发，让我开始从一个更宏观、更深远的层面去思考通信这个领域，它让我看到了通信技术在人类社会发展中所扮演的越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一个广阔的星空下，导游用他那充满激情的声音，一点一点地为我指点那些闪烁的星辰。虽然我可能无法完全理解每一个星座的精确位置和运动轨迹，但它却极大地激发了我对宇宙的好奇心。书中探讨的那些关于信息如何编码、传输、解码的原理，就像是在揭示宇宙信息传递的奥秘。我尤其喜欢作者用各种形象的比喻来解释抽象的概念，比如将数据比作信号灯的闪烁，将干扰比作夜晚的雾霾，这种方式让我能够用更直观的感受去理解那些复杂的数学模型。虽然我可能记不住每一个公式，但那种“啊，原来是这么回事”的豁然开朗的感觉，却让我印象深刻。书中的一些章节，关于信道容量、噪声的影响，让我开始思考现实世界中通信的局限性，也让我对那些能让信号穿越重重阻碍的技术充满了敬意。它没有让我感到压力，而是像一位耐心的老师，引导我去欣赏通信世界里的那些“闪光点”，让我看到了其中蕴含的精妙与优雅，即使对其中的数学推导感到吃力，但整体的逻辑和思路依然清晰可见。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我感到非常“有用”的书，它就像一个功能齐全的工具箱，里面装满了解决通信问题的各种“工具”。书中的案例分析部分尤其吸引我，作者通过对现实世界中一些通信场景的剖析，将理论知识与实际应用巧妙地结合起来。我喜欢看他是如何一步步地解析一个通信系统，从信号的产生到最终的接收，中间经历了哪些环节，可能出现哪些问题，以及如何用学到的原理去解决这些问题。这种“实战演练”的方式，让我觉得学到的东西不再是空中楼阁，而是可以直接应用于解决实际问题的。我特别关注书中关于抗干扰技术和纠错编码的章节，这些内容对于理解为什么我们的通信系统能够如此稳定可靠至关重要。它让我明白了，那些我们在日常生活中能够流畅使用的通信，背后隐藏着多么复杂的“智慧”和“技巧”。这本书的实用性，让我对通信工程领域产生了浓厚的兴趣，也让我看到了理论学习的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一本陈年的老酒，初翻开时，字里行间流淌着一种沉甸甸的历史感，让我仿佛置身于那个信息时代刚刚萌芽的黄金年代。我特别喜欢其中对早期通信技术发展的描述，那些为了跨越时空限制而付出的艰辛努力，那些简单却充满智慧的创新，都深深地触动了我。作者在讲述那些关键性的技术突破时，并没有简单地罗列数据和公式，而是巧妙地融入了历史背景和人物故事，让那些枯燥的技术原理变得生动有趣，仿佛我就亲眼见证了无线电信号如何穿越大海，又如何被接收。读到那些关于早期电报、电话系统的章节，我不仅对技术的演进有了更直观的理解，更感受到了一种工程师们面对未知、勇于探索的探索精神。书中的一些图示虽然年代久远，但依然清晰地勾勒出了那些经典设备的结构和工作原理，即使是对于我这样一个并非专业背景的读者来说，也能够大致领会其精髓。它让我意识到，我们今天习以为常的便捷通信，是无数先辈智慧和汗水的结晶，这种追本溯源的阅读体验，远比单纯学习某个具体技术来的更有意义。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在某些方面给我带来了前所未有的挑战，但正是这种挑战，让我感受到了知识的力量。它就像是一场艰苦的登山，当我爬到山顶时，回首望去，之前所有的困难都化为了壮丽的风景。书中对信息论基础的阐述，虽然深度和广度都远超我的预期，但我却从中体会到了数学在通信领域中不可或缺的地位。那些精密的公式和严谨的推导，一开始让我望而却步，但随着我一遍遍地阅读和思考，我逐渐领悟到它们是如何精确地描述信息传递的本质。我特别欣赏作者在解释一些复杂定理时，所展现出的逻辑链条，即使有时候需要反复琢磨，但一旦理清，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。这本书让我意识到，通信原理并非仅仅是技术应用，它背后有着深厚的理论基础和数学支撑。尽管我可能还无法完全掌握其中的每一个细节，但它已经在我心中种下了一颗探索的种子，让我愿意花更多的时间去深入研究，去理解那些支撑着现代通信系统的基石。