通信原理学习辅导:要点、仿真与习题

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屈代明 等 著
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030220295
版次:1
商品编码:10458534
包装:平装
开本:16开
出版时间:2008-10-01
用纸:胶版纸
页数:300
正文语种:中文

具体描述

内容简介

   《普通高等教育“十一五”规划教材·通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》是根据黄载禄教授主编的教材《通信原理》(第一版,科学出版社)编写的辅导用书。全书共13章,内容与教材相对应,包括绪论、随机变量与随机过程概要、信道、信源编码、信道复用、数字基带信号的传输、模拟信号的调制与解调、数字信号调制、加性高斯白噪声信道中的信号检测、信道编码、多径衰落信道中的信号检测和分集接收、扩频通信原理和同步原理。每章包括三个部分,分别为本章要点、仿真实验、习题精选与解答。《普通高等教育“十一五”规划教材·通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》的附录提供了华中科技大学电信系2006~2007学年第二学期《通信原理》期终考试试题题解。《普通高等教育“十一五”规划教材·通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》仿真实验中提到的Matlab代码和Simulink模型都可通过网络下载。
   《普通高等教育“十一五”规划教材·通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》可以作为高等院校电子信息类专业本科生和自考生学习《通信原理》课程的学习辅导材料和复习参考用书及报考硕士研究生的复习指导书,也可以作为通信原理课程教师的教学参考书。

目录

前言
第1章 绪论
1.1 本章要点
1.2 仿真实验
1.3 习题精选与解答

第2章 随机变量与随机过程概要
2.1 本章要点
2.2 Simulink仿真简介——随机信号通过线性时不变系统的响应
2.3 Matlab仿真简介——随机信号通过线性时不变系统的响应
2.4 习题精选与解答

第3章 信道
3.1 本章要点
3.2 仿真实验——多径衰落信道
3.3 习题精选与解答

第4章 信源编码
4.1 本章要点
4.2 仿真实验——增量调制
4.3 习题精选与解答

第5章 信道复用
5.1 本章要点
5.2 仿真实验——频分复用和正交频分复用
5.3 习题精选与解答

第6章 数字基带信号的传输
6.1 本章要点
6.2 仿真实验——信道均衡器
6.3 习题精选与解答

第7章 模拟信号的调制与解调
7.1 本章要点
7.2 仿真实验——抑制载波双边带调幅
7.3 习题精选与解答

第8章 数字信号调制
8.1 本章要点
8.2 仿真实验——MSK调制与解调
8.3 习题精选与解答

第9章 加性高斯白噪声信道中的信号检测
9.1 本章要点
9.2 仿真实验——QAM符号错误率
9.3 习题精选与解答

第10章 信道编码
10.1 本章要点
10.2 仿真实验——卷积编码和维特比译码
10.3 习题精选与解答

第11章 多径衰落信道中的信号检测和分集接收
11.1 本章要点
11.2 仿真实验——多径衰落信道信号的分集接收
11.3 习题精选与解答

第12章 扩频通信原理
12.1 本章要点
12.2 仿真实验——直接序列扩频
12.3 习题精选与解答

第13章 同步原理
13.1 本章要点
13.2 仿真实验——Costas环载波同步
13.3 习题精选与解答
参考文献
附录

前言/序言

  通信原理是我国高等院校电子信息类专业的专业基础课,是通信工程、电子信息工程专业学生的必修课,也是电子科学与技术、计算机、自动控制、光电子等相关专业学生的必修课或选修课,还是一些高等院校通信与信息系统、信号与信息处理等专业硕士研究生入学考试科目之一。
  本书是通信原理课程的教学辅导教材或参考书。本书的主要参考书是华中科技大学黄载禄、殷蔚华、黄本雄编著的《通信原理》[1]教材(普通高等教育“十一五”国家级规划教材,科学出版社,2007年2月第一版)。该教材的特点是:①依照通信的理论体系,按照现代通信系统的功能模块来划分教材的章节。②在内容选取上,以无线通信系统为背景,全面介绍移动通信所涉及的主要技术;在理论知识讲授和习题选取方面,注重联系通信系统实际。③全书的章节划分和体系结构注重通信技术架构和理论体系的整体性。
  本书的内容主要包含三部分:本章要点、仿真实验和习题精选与解答。①关于各章要点:本书考虑到教材中数学推导和文字叙述内容较多,为便于学生理解,有利于学生掌握各章的核心内容,本书各章的第一部分抽取了教材各章内容的要点,即主要概念、原理、方法、图表、结论,并介绍主要应用,省略了中间的推导过程,使学生能了解教材内容的纲目,在较短时间内回顾和复习教材的主要内容。②关于仿真实验:根据教材的重点和难点内容,本书为每一章设计了一个仿真实验以及相应的多个仿真练习。仿真实验采用了Matlab或Simulink作为仿真工具,使学生能深入学习课程重点难点,以及通信仿真的方法和技术。本书的仿真实验结构完整,可以作为通信原理课程仿真实验的实验指导书。考虑到系统仿真已成为设计和研究电子信息系统、通信系统普遍采用的工具,它能将原理与系统相结合,因而该部分内容可以培养学生的系统思维能力、自主学习能力和科学研究能力。③关于习题精选与解答:本书从教材中精选了部分习题,给出了这些习题的详细解答,而没有给出教材中所有习题的解答。这样做的原因是,习题是培养学生理解所学概念、理论,并与工程实际相联系,综合应用理论知识的一个重要环节,如果所有习题都给出了详细解答将不利于学生的独立思考。
通信原理学习辅导:要点、仿真与习题 引言 在当今信息爆炸的时代,通信技术以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的即时通讯,到覆盖全球的互联网,再到卫星导航和无线传感网络,这一切都离不开通信原理的支撑。掌握通信原理,不仅是电子信息工程、通信工程等相关专业学生必备的核心知识,也是理解现代科技脉络、洞察未来发展趋势的关键。然而,通信原理涉及的数学工具、抽象概念和系统模型,常常让初学者感到晦涩难懂,难以建立起清晰的知识体系。 本书正是基于这一挑战而诞生的。我们深知,理论的枯燥需要生动的讲解,抽象的概念需要直观的理解,而复杂的系统则需要通过实践来加深认识。因此,本书不仅仅是对通信原理知识点的梳理,更是一本集理论精讲、仿真实操与习题演练为一体的综合性学习辅导。我们的目标是,通过一种系统化、多维度的方法,帮助读者真正理解通信的奥秘,打下坚实的理论基础,并具备初步分析和解决通信工程问题的能力。 本书内容概述 本书围绕通信原理的核心内容展开,力求做到内容全面、逻辑清晰、由浅入深,并充分融入现代教学理念,强调理论与实践相结合。 第一部分:通信原理核心要点精讲 这部分是我们本书的基石,详细阐述通信系统各个关键模块的理论知识。我们将按照通信系统的典型组成流程,逐一解析: 1. 信息源与信源编码(Source Coding): 信息熵理论:介绍信息的基本概念,如离散信源、信息熵的定义、性质及其重要性。我们将解释熵如何度量信息的不确定性,以及它在数据压缩中的理论极限。 信源编码的基本原理:深入探讨如何将信源输出的符号序列转换为适合传输或存储的二进制码。重点讲解无失真信源编码,包括霍夫曼编码(Huffman Coding)和算术编码(Arithmetic Coding)等经典算法,分析它们的编码效率和实现方法。同时,也会介绍有失真信源编码,如PCM(Pulse Code Modulation)及其量化理论,为后续的模拟信号数字化处理打下基础。 现代应用:简要提及JPEG、MP3等在实际中如何应用这些编码原理。 2. 信道编码(Channel Coding): 通信的噪声与干扰:详细分析各种类型的信道噪声(如加性高斯白噪声AWGN)及其对信号的影响。解释信号在传输过程中可能出现的衰减、失真和干扰。 差错控制的必要性:强调在有噪声信道中,信息传输的可靠性是核心问题,而信道编码就是解决这一问题的关键技术。 纠错码的基本原理:介绍线性分组码,包括汉明码(Hamming Code)等,讲解其编码和译码的基本思想,如伴随式计算。 卷积码(Convolutional Codes):分析卷积码的结构,介绍Viterbi译码算法,这是现代通信系统中最常用的高效译码算法之一。 现代高性能码:初步介绍LDPC(Low-Density Parity-Check)码和Turbo码等,它们在现代高速通信系统中扮演着至关重要的角色,极大地提升了通信的可靠性。 3. 调制与解调(Modulation and Demodulation): 为何需要调制:解释将基带信号(如音频、视频)转换为适合在特定频率载波上传输的信号的必要性,如解决天线尺寸问题、频谱共享等。 模拟调制技术:详细讲解幅度调制(AM)(如DSB、SSB)、调频(FM)和调相(PM)的原理、数学表达式、频谱特性以及优缺点。 数字调制技术:这是现代通信的重中之重。深入讲解调幅键控(ASK)、调频键控(FSK)、调相键控(PSK)(如BPSK、QPSK)以及正交幅度调制(QAM)(如16QAM、64QAM)的原理、星座图、功率谱密度、带宽效率和抗噪声性能。 相干解调与非相干解调:分析不同调制方式下解调器的设计和工作原理。 4. 多路复用与多址技术(Multiplexing and Multiple Access): 多路复用的概念:解释如何在同一条传输信道上同时传输多个独立的信号,提高信道利用率。 频分复用(FDM):介绍其原理、应用场景(如传统广播、早期的电话系统)。 时分复用(TDM):介绍其原理,包括同步TDM和异步TDM,以及在数字通信中的应用(如PSTN)。 码分复用(CDM):讲解其基本原理,如扩频通信(Spread Spectrum),以及在CDMA系统中的应用。 正交频分复用(OFDM):详细介绍OFDM的技术原理,如何将高速数据流分解为多个低速数据流在正交的子载波上传输,以及其在Wi-Fi、4G/5G等现代无线通信系统中的重要地位。 多址技术:与复用技术相辅相成,介绍频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和正交频分多址(OFDMA)在支持多用户接入中的作用。 5. 数字信号处理在通信中的应用: 抽样定理(Sampling Theorem):解释模拟信号如何被离散化,以及奈奎斯特定理在数字通信中的关键作用。 量化(Quantization):分析量化误差,介绍均匀量化和非均匀量化。 比特流的生成与处理:介绍数据在数字通信系统中的基本流转过程。 第二部分:仿真工具与实践应用 理论知识的学习离不开实践的检验。本部分将引导读者利用现代仿真工具,将抽象的通信原理转化为可视化的过程。 1. 仿真工具介绍: MATLAB/Simulink:重点介绍MATLAB作为强大的科学计算平台,以及Simulink作为其图形化仿真环境在通信系统建模和仿真方面的强大功能。我们将提供清晰的界面引导和基本操作演示。 Python (NumPy, SciPy, Matplotlib):介绍Python在科学计算领域的普及性,以及利用NumPy进行数值计算,SciPy进行科学计算,Matplotlib进行数据可视化,构建简单通信系统的示例。 其他常用工具:简要提及如GNU Radio等开源工具,展示不同仿真平台的适用性。 2. 关键模块的仿真实现: 信源编码仿真:使用MATLAB/Simulink或Python实现霍夫曼编码的编码和解码过程,并观察编码前后的数据长度变化,直观理解压缩效果。 信道编码仿真: 汉明码仿真:实现汉明码的编码、加噪、译码过程,并通过统计误码率(BER)来观察汉明码的纠错能力。 卷积码仿真:构建简单的卷积码系统,并利用Viterbi算法进行译码,分析不同信噪比下的BER性能。 调制与解调仿真: ASK, FSK, PSK, QAM仿真:分别实现不同数字调制方式的发送端和接收端,观察星座图,计算和分析不同信噪比下的BER性能曲线,并与理论值进行对比。 OFDM系统仿真:构建一个简化的OFDM系统,展示其如何通过子载波并行传输信号,并分析其在多径衰落信道下的性能。 多路复用仿真: FDM/TDM仿真:通过简单的信号叠加和分离,模拟FDM和TDM系统的基本工作流程。 整体通信链路仿真: 构建简易通信系统:将上述各个模块整合,构建一个端到端的通信系统仿真模型,从信息源到信宿,完整地展示信号的传输过程,并进行性能评估。 3. 仿真结果分析与解读: 性能指标的理解:深入讲解误码率(BER)、信噪比(SNR)、带宽效率等关键性能指标的含义,以及它们如何反映通信系统的性能。 理论与仿真对比:引导读者将仿真结果与理论计算值进行对比,分析其中的差异,理解仿真模型的精确度和局限性。 参数优化与实验设计:鼓励读者尝试改变仿真参数(如信噪比、码率、调制阶数等),观察其对系统性能的影响,培养初步的实验设计和优化能力。 第三部分:精选习题与解答 理论知识的学习最终要通过练习来巩固和提升。本部分提供了大量精心设计的习题,覆盖通信原理的各个知识点,并附有详细的解答,帮助读者检测学习效果,发现薄弱环节。 1. 概念辨析题:考察对通信原理基本概念的理解,如信息熵、信道容量、调制方式的本质区别等。 2. 计算分析题:涉及信息熵计算、信道编码效率计算、调制解调功率谱分析、BER计算、系统性能估算等。 3. 设计与应用题:要求读者根据特定场景,设计简单的通信系统模块,或分析现有通信系统的优缺点。 4. 仿真辅助题:结合仿真实践,要求读者完成特定的仿真任务,并根据仿真结果进行分析和讨论。 5. 综合应用题:将多个知识点融会贯通,考察读者对整个通信系统原理的理解和综合运用能力。 习题解答 每道习题都配有详细的解答过程,清晰地展示解题思路和关键步骤。对于计算类题目,我们会提供详细的数学推导;对于概念类题目,我们会给出精准的解释。同时,对于部分涉及仿真实现的题目,解答中也会包含相应的代码片段或仿真思路提示,方便读者对照学习。 本书特色与优势 理论与实践的完美结合:本书并非仅仅罗列公式,而是深入浅出地讲解原理,并辅以大量的仿真实例,让抽象的概念变得生动形象。 循序渐进的学习路径:从基础概念入手,逐步深入到复杂系统,结构清晰,逻辑严谨,适合初学者和希望系统梳理知识的学生。 精选的仿真示例:精选了通信系统中各个核心模块的仿真代码,易于理解和实现,为读者提供良好的实践起点。 丰富的习题资源:精心设计的习题,难度适中,覆盖面广,配以详细解答,是巩固学习、检验成果的利器。 紧跟时代发展:在介绍经典理论的同时,也融入了OFDM、LDPC等现代通信技术,帮助读者了解通信领域的最新发展。 易于阅读的语言风格:避免使用过于生僻的专业术语,力求用清晰、简洁的语言来解释复杂的概念,使读者更容易接受。 读者对象 本书适用于以下读者: 通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等相关专业的本科生和研究生,作为课程学习的辅导读物。 对通信原理感兴趣的初学者,希望系统学习通信基本概念和技术。 从事通信相关工作的工程师,希望温习和深化对通信原理的理解。 准备相关资格考试的学习者。 结语 通信原理是构建现代信息社会的基石。本书致力于为您搭建一座通往通信原理殿堂的桥梁,通过精炼的理论讲解,直观的仿真实践,以及严谨的习题训练,帮助您不仅“学会”通信原理,更能“理解”通信原理,并“运用”通信原理。我们相信,通过本书的学习,您将能够更加自信地迎接通信领域挑战,为未来的学习和工作打下坚实的基础。

用户评价

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告别死记硬背,拥抱理解与应用 坦白讲,在遇到这本书之前,我的通信原理学习之路可谓是“步履维艰”。课本上的理论知识如同天书,公式和定理层层叠叠,稍不留神就会迷失在其中。为了应付考试,我只能采取“题海战术”,机械地记忆公式和解题步骤,但收效甚微,一旦遇到稍微变化的问题,就束手无策。直到我发现了《通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》,我才意识到,原来通信原理的学习并非只能如此枯燥乏味。这本书的出现,彻底改变了我对这门学科的看法。 书中对“要点”的提炼,如同为我拨开了迷雾。作者善于抓住知识的核心,用最精炼的语言进行阐述,避免了不必要的繁文缛节。比如,在讲解线性卷积的性质时,作者并没有一一列举那些枯燥的数学证明,而是通过图示和简短的解释,让我迅速理解了卷积在信号处理中的重要作用。更让我惊喜的是,书中提供了丰富的仿真案例,这些案例不仅仅是简单的代码演示,更是对理论知识的应用和验证。我曾亲手尝试了书中关于OFDM的仿真,通过调整子载波数和循环前缀长度,我能够直观地感受到不同参数设置对信号抗多径衰落能力的影响。这种将理论与实践相结合的学习方式,让我对通信原理的理解不再是空中楼阁,而是有了坚实的基础。

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通往通信原理精通之路的良师益友 在我接触通信原理课程之初,我对这门学科的理解可以说是“一片空白”。课本上的内容晦涩难懂,各种专业术语层出不穷,感觉就像是在跟一群来自外星球的数学家对话。我曾尝试过阅读其他几本教材,但都因为过于深奥而半途而废,让我一度怀疑自己是否适合学习通信工程。直到我在网上看到了《通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》,它的标题就深深地吸引了我——“学习辅导”、“要点”、“仿真”、“习题”,这几个词仿佛就是为我量身定做的。 这本书的编写风格非常独特,它并没有简单地复制粘贴课本上的内容,而是用一种更加贴近读者的方式来讲解。作者在每一个章节的开头,都会用通俗易懂的语言介绍该部分的核心概念和重要性,然后才逐步深入到具体的理论和公式。尤其让我印象深刻的是,书中对一些关键概念的讲解,例如信息论的基础、调制解调的原理,作者都运用了很多生活中的例子来进行类比,这让我瞬间就明白了那些抽象的概念。 更让我欣喜的是,这本书的“仿真”部分。它提供的代码示例非常实用,不仅仅是展示,更重要的是教你如何去理解和运用。我跟着书中的指导,成功地在MATLAB中实现了一个简单的ASK调制和解调过程,并观察到了信号的波形变化。这种“动手实践”的经历,让我对通信原理的理解达到了前所未有的深度。最后的“习题”部分,设计得也非常精巧,既有巩固基础的题,也有启发思考的题,让我能够全面地检验自己的学习成果。

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初探通信原理的奇妙世界 作为一名通信工程专业的本科生,我一直对通信原理这门课感到既好奇又畏惧。它的理论性很强,很多概念都比较抽象,课本上的讲解有时会让我感到难以理解。偶然间,我听同学推荐了《通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》,抱着试一试的心态购买了这本书。没想到,这真的是一次让我茅塞顿开的体验。这本书的结构设计非常合理,从最基础的信号与系统出发,逐步深入到信源编码、信道编码、调制解调等核心章节。作者在讲解每一个概念时,都会先给出清晰的定义,然后用简洁明了的语言解释其内涵,并且会结合一些生动形象的比喻。 我特别喜欢书中关于“仿真”的部分。以前学习的时候,很多理论知识都停留在纸面上,很难体会到实际运行的效果。这本书提供了许多MATLAB和Python的仿真代码,让我可以亲手去验证书中的理论。例如,我跟着书中的指导,自己搭建了一个简单的数字基带传输系统,通过改变噪声的强度,直观地观察到了误码率的变化。这种“眼见为实”的学习方式,极大地加深了我对通信系统性能的理解。作者还设计了很多有针对性的习题,这些习题不仅考察了理论知识的掌握程度,更注重考察解决实际问题的能力。做完这些习题,我感觉自己对通信原理的理解已经从“知其然”提升到了“知其所以然”的境界。

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读《通信原理学习辅导:要点、仿真与习题》有感 这本书的出现,对我这个在通信原理这条路上摸索多年的“老学生”来说,简直是一场及时雨。以往的学习,总是在理解理论和实际应用之间找不到一个完美的平衡点。理论知识枯燥且抽象,而那些稀稀拉拉的仿真例子又过于简略,难以深入。直到我翻开这本书,才发现原来学习通信原理可以如此“接地气”。作者在梳理核心概念时,并没有简单地堆砌公式,而是穿插了大量的现实生活中的通信场景,比如手机信号的接收、Wi-Fi的连接过程,甚至是我们日常通话背后的技术原理。这让我一下子就觉得那些曾经让我头疼的傅里叶变换、功率谱密度不再是高不可攀的数学符号,而是支撑起我们现代通信世界的基石。 更让我惊喜的是,书中提供的仿真部分。以往的电子书或者网络资源,要么仿真代码错误百出,要么只能跑一些最基础的演示。而这本书的仿真部分,无论是MATLAB还是Python,代码都写得非常规范,并且能够直接运行。更重要的是,作者在每个仿真实验前都详细解释了实验的目的、原理,以及如何解读仿真结果。我跟着书中的指导,自己动手修改参数,观察信号波形的变化,感受不同调制解调方式对传输质量的影响。这让我对通信系统的性能有了直观的认识,比单纯背诵课本上的“信噪比、误码率”这些概念要深刻得多。比如,在理解差错控制编码时,我通过仿真发现,不同的纠错码在相同的信道条件下,其纠错能力确实存在显著差异,这比单纯记忆一些编码名称来得生动形象。

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《通信原理学习辅导》:给迷茫者的指南针 说实话,我拿到这本书的时候,带着一种将信将疑的态度。毕竟,市面上关于通信原理的书籍已经很多了,有的过于理论化,有的又过于浅显。我参加过好几次与通信原理相关的培训,感觉总是抓不住重点,学完之后感觉像是“水中捞月”,云里雾里。这本书的标题“学习辅导:要点、仿真与习题”,让我看到了希望。翻开目录,我发现它并非简单地罗列知识点,而是非常有逻辑性地将通信原理的各个模块串联起来。从信息源编码、信道编码、调制解调,到多址技术,每一个章节都围绕着核心概念展开,并且紧密联系实际应用。 最吸引我的是书中对“要点”的提炼。作者并不是把所有细节都一股脑地抛给你,而是精准地抓住了每一个知识点的“灵魂”,用清晰易懂的语言进行阐述。比如,在讲解香农定理的时候,并没有停留在一堆复杂的公式上,而是深入浅出地解释了信道容量的概念,以及它对于信息传输的理论极限意味着什么。这种“点石成金”的讲解方式,让我一下子就抓住了问题的关键,不再被繁杂的数学推导所困扰。同时,书中提供的习题也并非是简单的填空题或者选择题,而是包含了大量的计算题、设计题,甚至是一些需要结合仿真来解决的开放性问题。这迫使我去思考,如何将理论知识运用到实际问题中,而不是死记硬背。

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