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孙爱晶 编

图书标签:

• 通信原理
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• 数字通信
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• 信息技术

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121262715

版次：1

商品编码：11755700

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-08-01

用纸：胶版纸

页数：356

正文语种：中文

内容简介

本书围绕通信原理中的主要知识点，从基本理论知识入手，从设计性、综合性、验证性实验的角度，分别在SystemView仿真平台、MATLAB仿真平台和硬件平台上设计了相应的实验内容。全书共分为4章，内容包括通信原理基础理论、基于SystemView的通信系统仿真实验开发、基于MATLAB的通信系统仿真实验开发、基于硬件平台的通信系统验证实验开发，并附有适量的习题。

作者简介

孙爱晶，西安邮电大学通信与信息工程学院副院长。参与的“立足行业、校企合作、培养通信工程应用型本科人才的探索与实践”获2012年陕西省教学成果一等奖。第二完成人参与的“《通信原理》课程教学改革的研究与实践”获2005年陕西省教学成果二等奖。“SDH片上系统设计与实现”陕西省高等学校科学技术奖二等奖。

目录

第1章 通信原理基础理论 1
1．1 引言 1
1．1．1 通信系统的一般模型 1
1．1．2 模拟信号与数字信号 2
1．1．3 模拟通信系统与数字通信系统 3
1．1．4 信息的度量 4
1．1．5 数字通信系统主要性能指标 5
本节习题 6
1．2 信号分析 6
1．2．1 确知信号和随机信号 6
1．2．2 确知信号的频域分析 7
1．2．3 随机过程的概念及统计描述 12
1．2．4 几种重要的随机过程 15
1．2．5 白噪声和带限白噪声 19
本节习题 22
1．3 信道特性对信号传输的影响 22
1．3．1 信道的分类 22
1．3．2 恒参信道及其对信号传输的影响 23
1．3．3 随参信道及其对信号传输的影响 25
本节习题 28
1．4 模拟调制系统 28
1．4．1 常规双边带调幅（AM）传输系统 29
1．4．2 抑制载波双边带调幅（DSB-SC）传输系统 34
1．4．3 单边带调制（SSB）传输系统 35
1．4．4 调频（FM）传输系统 39
1．4．5 频分多路复用 44
本节习题 45
1．5 模拟信号的数字化传输 45
1．5．1 模拟信号的抽样与恢复 46
1．5．2 量化与编译码原理 48
1．5．3 PCM编译码系统 53
1．5．4 增量调制（DM）原理 55
1．5．5 时分复用及PCM基群 57
本节习题 60
1．6 数字基带信号及其传输 61
1．6．1 常见的数字基带信号及其功率谱密度 61
1．6．2 AMI和HDB3编译码及位定时提取 65
1．6．3 数字基带信号传输与码间串扰 68
1．6．4 眼图 71
1．6．5 (7，4)汉明编译码原理 72
本节习题 74
1．7 数字频带传输系统 74
1．7．1 2ASK传输系统 74
1．7．2 2FSK传输系统 78
1．7．3 2PSK传输系统 81
1．7．4 2DPSK传输系统 84
1．7．5 多进制数字调制原理 87
本节习题 94
第2章 基于SystemView的通信系统仿真实验开发 95
2．1 引言 95
2．2 SystemView通信系统仿真平台简介 95
2．2．1 SystemView的设计窗口 96
2．2．2 SystemView设计窗口的菜单栏与工具栏 96
2．2．3 SystemView设计窗口的时间窗口设置 97
2．2．4 SystemView的分析窗口 98
2．2．5 SystemView分析窗口的接收计算器 99
2．2．6 SystemView的图符库 102
2．2．7 SystemView的基本使用 109
2．3 信道特性对信号传输的影响 114
2．3．1 恒参信道特性对信号传输的影响 114
2．3．2 随参信道的多径传播效应 116
本节习题 118
2．4 模拟调制系统 118
2．4．1 AM传输系统 118
2．4．2 DSB传输系统 120
2．4．3 SSB传输系统 122
2．4．4 FM传输系统 125
2．4．5 频分多路复用 128
本节习题 130
2．5 模拟信号的数字化传输 130
2．5．1 采样定理 131
2．5．2 量化与编译码 136
2．5．3 增量调制（DM） 140
2．5．4 时分多路复用 142
本节习题 144
2．6 数字基带传输系统 144
2．6．1 常见的数字基带信号及其功率谱密度 144
2．6．2 数字基带信号的传输 147
本节习题 153
2．7 数字带通传输系统 153
2．7．1 2ASK传输系统 154
2．7．2 2FSK传输系统 159
2．7．3 2PSK传输系统 171
2．7．4 2DPSK传输系统 176
本节习题 187
2．8 四进制数字带通传输系统 187
2．8．1 4ASK传输系统 187
2．8．2 4FSK传输系统 200
2．8．3 QPSK传输系统 213
2．8．4 QDPSK传输系统 220
本节习题 235
2．9 16QAM传输系统 235
本节习题 242
第3章 基于MATLAB的通信系统仿真实验开发 243
3．1 MATALB基础 243
3．1．1 MATLAB概况 243
3．1．2 MATLAB基本运算 244
3．1．3 MATLAB程序设计 248
3．1．4 计算结果可视化 254
本节习题 258
3．2 确知信号与随机信号分析 259
3．2．1 确知信号分析 259
3．2．2 随机信号分析 264
本节习题 269
3．3 模拟通信系统 270
3．3．1 模拟线性调制系统 270
3．3．2 模拟非线性调制系统 279
本节习题 282
3．4 数字基带通信系统 282
3．4．1 数字基带信号及其频谱特性 282
3．4．2 数字基带传输常用码型 285
3．4．3 蒙特卡罗仿真 289
本节习题 292
3．5 数字频带通信系统 293
3．5．1 二进制数字通信系统 293
3．5．2 多进制数字通信系统 306
本节习题 314
3．6 模拟信号的数字传输 314
3．6．1 抽样定理 315
3．6．2 量化 318
3．6．3 PCM编译码 321
本节习题 324
3．7 差错控制编码 324
3．7．1 分组码与线性分组码 325
3．7．2 循环码 328
本节习题 331
3．8 通信系统综合仿真 331
第4章 基于硬件平台的通信系统验证实验开发 332
4．1 引言 332
4．2 ZH7001型通信系统硬件实验平台简介 332
4．3 模拟信号的数字化传输 336
4．3．1 模拟信号的采样与恢复 336
4．3．2 PCM编译码系统 336
4．3．3 PCM基群帧结构与帧同步 337
本节习题 339
4．4 信道编码与译码 339
4．4．1 AMI编译码及位定时提取 339
4．4．2 HDB3编译码及位定时提取 340
4．4．3 (7， 4)汉明编译码系统 341
本节习题 342
4．5 数字带通传输系统 342
4．5．1 2PSK传输系统 342
4．5．2 2DPSK传输系统 343
本节习题 343
4．6 基于电话业务的语音通信系统的实现 343
本节习题 344
参考文献 345

前言/序言

《信号的奥秘：从理论到实践的探索之旅》 在信息爆炸的时代，我们赖以沟通、学习、娱乐的无数技术，其核心都离不开“信号”。从最简单的声音，到复杂的数字图像，再到远距离的无线电波，它们以各种形式传递着我们所需的各类信息。然而，这些看似寻常的信号，背后蕴藏着一套深奥而迷人的科学原理。本书《信号的奥秘：从理论到实践的探索之旅》正是旨在揭开信号的神秘面纱，带领读者踏上一段从理论基础到实际应用的全面探索之旅。 我们生活在一个被信号包围的世界。手机里的通话，广播里的音乐，电视里的画面，互联网上的数据，甚至我们身体里的生物电信号，都在以数字或模拟的形式传递着信息。理解这些信号的本质，掌握它们如何产生、传播、接收和处理，是理解现代科技和社会运行方式的关键。本书不仅仅是关于抽象的理论公式，更重要的是，它将理论与生动的实验相结合，让读者能够亲手触碰到信号的脉搏，感受其变化的韵律。 本书的出发点，是建立对信号最基础的认知。我们将从信号的定义和分类入手，区分模拟信号与数字信号的根本差异，以及它们各自的优缺点。了解信号的波形、幅度、频率、相位等基本属性，就像认识一位新朋友，是建立后续深入理解的基石。我们将用清晰易懂的语言，辅以形象的比喻，解释诸如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等概念。这些基础概念的扎实掌握，将为后续复杂理论的学习奠定坚实的基础。 接着，我们将深入探讨信号的数学描述。傅里叶级数和傅里叶变换是信号分析的重中之重。许多看似复杂的信号，都可以分解成一系列简单的正弦波叠加而成。傅里叶变换就像一把瑞士军刀，能够将信号从时域（随时间变化）转换到频域（包含哪些频率成分），这使得我们能够更清晰地看到信号的“内在结构”，识别其特性，以及分析其在不同系统中的表现。我们会详细讲解傅里叶变换的原理、性质，以及它在信号滤波、频谱分析等领域的广泛应用。同时，拉普拉斯变换和Z变换作为傅里叶变换的推广，在处理更广泛的信号和系统方面发挥着重要作用，本书也将对此进行深入阐述，帮助读者理解它们如何应用于求解微分方程和差分方程，分析线性时不变系统的动态特性。 信号的产生和调制是信息传输的关键环节。为了将信息有效地传输到远方，我们需要将信息信号“加载”到载波信号上。本书将详细介绍各种调制技术，包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM），以及更先进的数字调制技术，如幅相联合键控（QAM）、相移键控（PSK）等。我们将剖析不同调制方式的工作原理、优缺点，以及它们在实际通信系统中的选择依据。例如，为什么广播使用FM，而手机通信则大量采用QAM？这些问题将在本书的讲解中得到解答。 信号的传播过程并非一帆风顺，会受到噪声、衰减、失真等多种干扰。理解这些干扰的来源和影响，是设计可靠通信系统的基础。本书将探讨噪声的统计特性，如高斯白噪声，以及它们如何影响信号的质量。我们还会讨论信号在传输媒介（如电缆、自由空间）中的传播特性，包括衰减、反射、折射、多径效应等。理解这些传播物理过程，有助于我们设计合适的信号处理技术来克服这些不利因素。 为了从充满噪声和失真的信号中恢复原始信息，信号的接收和检测至关重要。本书将介绍经典的信号检测理论，如最大似然检测和最大后验概率检测，以及它们如何帮助我们在不确定的环境中做出最佳的决策。此外，滤波技术是去除噪声、提取有用信号的利器。我们将详细介绍低通、高通、带通、带阻滤波器等基本滤波器类型，以及它们在时域和频域的设计原理。读者将了解到如何根据信号的特性选择合适的滤波器，并理解滤波在音频处理、图像增强等领域的强大作用。 数字信号处理（DSP）是现代通信和信息技术的核心。本书将引导读者进入数字信号的世界，探讨采样定理（奈奎斯特-香农采样定理），理解如何将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，以及在转换过程中需要注意的关键问题。我们将介绍数字滤波器的设计与实现，包括FIR（有限冲击响应）和IIR（无限冲击响应）滤波器，并讲解离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法——快速傅里叶变换（FFT）的原理和应用。FFT在频谱分析、卷积运算等方面具有极其重要的意义，我们将通过实例展示其计算效率的优势。 本书的特色在于，它不仅仅停留在理论的深度挖掘，更强调理论与实践的紧密结合。每一章的理论讲解之后，都会紧随相关的实验环节。这些实验设计既具有启发性，又具有操作性。例如，在讲解傅里叶变换时，我们会引导读者使用软件工具（如MATLAB或Python的NumPy/SciPy库）来对各种信号进行频谱分析，直观地观察信号的频域特性。在学习调制解调技术时，读者可以通过仿真软件搭建通信链路，亲身感受不同调制方式下的传输效果，以及噪声对解调结果的影响。在数字信号处理部分，读者可以动手设计和实现数字滤波器，并通过实验来验证其滤波效果。 这些实验将极大地加深读者对抽象理论的理解。通过亲自动手操作，理论知识不再是枯燥的符号，而是能够被感知、被验证的实在。实验过程中遇到的问题和挑战，也将促使读者反思和深入学习。本书提供的实验指导将清晰明了，即使是初学者也能循序渐进地完成，并在实验过程中逐步掌握相关的工程技能。 此外，本书还将触及一些前沿的信号处理技术和应用。例如，自适应滤波器的概念及其在噪声消除、均衡等方面的应用；小波变换在信号的局部特征分析中的作用；以及信号处理在图像、语音、生物医学工程等领域的广泛应用。这些内容将为读者打开更广阔的视野，了解信号处理技术如何驱动着科技的进步，并可能激发读者进一步深入研究的兴趣。 本书的目标读者群体广泛，包括高等院校的电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的学生，以及对信号科学充满好奇的工程师和技术爱好者。无论您是初次接触信号理论，还是希望深化对相关知识的理解，本书都能为您提供一个系统、全面、深入的学习路径。 阅读《信号的奥秘：从理论到实践的探索之旅》，您将不仅仅是获取一份知识，更将点燃您对科学探索的热情。您将学会如何理解信息传递的底层逻辑，如何分析和处理各种信号，并为设计更高效、更可靠的通信系统打下坚实的基础。这是一段充满挑战，但同样充满乐趣和启发的旅程。准备好，一起 dive into the world of signals！

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《通信原理与实验教程》后，我最大的感受就是它的“接地气”。作为一名在校学生，我常常觉得一些理论书籍过于晦涩难懂，但这本书在很多地方都尝试用更生活化的例子来解释复杂的通信原理。比如，在讲解香农信息论时，作者并没有直接抛出那些高深的公式，而是通过电话通信的例子，生动地解释了信息、信道容量的概念，让我一下子就明白了信息熵的意义，以及为什么信噪比对通信质量如此重要。此外，实验教程的部分设计得非常贴心，步骤清晰，配图也足够详细，即使是没有太多实验经验的初学者，也能比较顺利地完成。我特别喜欢其中一个关于幅度调制的实验，通过简单的元器件搭建电路，然后在示波器上观察信号的变化，那种直观的感受远比单纯看书上的波形图来得深刻。通过这个实验，我才真正理解了什么叫做“载波”和“调制”，以及如何通过改变载波的幅值来携带信息。这本书的优点还在于它的可读性非常强，语言流畅，逻辑清晰，让我能够毫不费力地沉浸在通信世界的探索之中，每天都能学到新东西，而且感觉这些新知识都是我能够理解和掌握的。

评分☆☆☆☆☆

最近在学习一门新的课程，需要一本相关的参考书，偶然翻到了这本《通信原理与实验教程》。虽然这本书的标题听起来比较专业，但实际翻阅下来，感觉它提供了一个非常系统且易于理解的入门途径。我尤其欣赏书中在概念引入时的循序渐进，没有上来就堆砌复杂的公式和术语，而是从最基础的信号是什么、如何表示开始，一步步引导读者理解信息传输的本质。书中大量的图示和流程图更是功不可没，它们把抽象的通信过程具象化，让那些一开始觉得难以把握的通信系统模型变得清晰明了。例如，关于模拟信号和数字信号的讲解，作者不仅仅是给出了定义，更是通过对比图清晰地展示了它们在波形、频谱等方面的差异，以及各自的优缺点，这对我理解后续的调制解调技术打下了坚实的基础。而且，书中的实验部分也给我留下了深刻的印象。它没有止步于理论的讲解，而是紧密结合实际的实验操作，很多实验我都尝试着在实验室进行，通过动手实践，我才真正体会到理论公式在实际中的应用，也发现了很多之前没有注意到的细节问题，这种理论与实践相结合的学习方式，极大地提升了我的学习兴趣和对知识的掌握程度。

评分☆☆☆☆☆

这部《通信原理与实验教程》在我学习通信原理的过程中扮演了非常重要的角色。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的良师益友。书中在讲解复杂的通信系统时，总是能巧妙地将其分解为易于理解的模块，并详细阐述每个模块的功能和相互作用。我印象最深刻的是关于信道编码的部分，作者不仅介绍了各种编码的原理，还通过实例说明了它们在纠错和检错方面的作用。这让我明白了为什么在实际的通信系统中，编码是如此重要，它能够有效地提高通信的可靠性。而且，书中提供的实验教程也给了我很多启发。我通过书中描述的实验，动手搭建了一些简单的通信链路，并在实际操作中体会到了噪声对信号的影响，以及如何通过滤波来改善信号质量。这些实践经验让我对通信原理有了更深刻的理解，也让我对未来的学习和工作充满了信心。这本书的整体风格严谨而又不失趣味性，它能够激发起我深入探索通信世界的兴趣，让我乐在其中。

评分☆☆☆☆☆

这部《通信原理与实验教程》给我的感觉就像是一位经验丰富的老师，耐心细致地引导我一步步深入通信的奥秘。它在内容编排上非常合理，从最基础的信号与系统开始，逐步过渡到调制解调、编码、多路复用等核心概念，每一个章节都建立在前一章节的基础上，使得知识体系的构建非常稳固。我尤其欣赏作者在讲解过程中，不仅仅是陈述事实，而是深入剖析原理，解释“为什么”是这样，而不是仅仅告诉我们“是什么”。例如，在讲解奈奎斯特定理时，作者详细阐述了为什么需要以两倍的采样率来采样才能无失真地恢复原始信号，并通过生动的图示展示了欠采样和过采样的区别，这让我对数字信号处理有了全新的认识。而且，书中的实验部分也并非简单的照搬理论，而是设计了一些能够体现核心原理的实验，并且对实验结果的分析给出了指导性的建议，这对于培养我们的分析和解决问题的能力非常有帮助。总的来说，这本书的知识密度虽然不小，但得益于作者的良苦用心，学习过程并没有感到过于吃力，反而是充满了探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本《通信原理与实验教程》时，首先吸引我的是它精美的排版和清晰的图示。作为一名对通信技术充满好奇的学生，我一直希望能找到一本既有深度又不失易懂的书籍。这本书在这方面做得相当出色。它从信号的基本概念讲起，循序渐进地介绍了通信的各个环节，比如模拟信号的傅里叶变换、数字信号的编码方式等等。我最喜欢的部分是关于数字调制技术的章节，书中用大量的图例清晰地展示了ASK、FSK、PSK等不同调制方式的原理和频谱特性，让我对这些看似复杂的概念有了直观的理解。特别是它还提供了相应的实验指导，让我有机会在实际操作中验证这些理论。我尝试着在实验课上使用书中的方法搭建了一个简单的FSK调制解调系统，当看到示波器上清晰的信号波形时，那种成就感是无法言表的。这本书的语言风格也很平实，没有过多华丽的辞藻，而是用简洁明了的语言阐述深刻的原理，这让我在阅读过程中始终保持专注，并能有效地吸收知识。