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魏媛 编

图书标签:

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

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121307812

版次：1

商品编码：12121288

包装：平装

丛书名： 全国高等院校

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：324

字数：518400

正文语种：中文

内容简介

------本书结合通信行业新的技术发展和岗位技能需求，以实用性为出发点，以理论够用为原则，着重介绍数字通信系统的基本原理、典型数字通信技术各组成部分及其功能和相关应用，既可为读者奠定通信的概念，又能帮助他们了解相关技术的应用领域，引领他们把握通信的前沿技术。全书共10个模块：认识数字通信、认识信道与噪声、通信系统有效性传输、通信系统可靠性传输、数字信号的基带传输、模拟调制解调、数字调制解调、定时与同步、数字信号的*佳接收、典型数字通信技术。本书紧密结合通信行业现网情况，能循序渐进地帮助读者掌握通信技术的理论与技能。 本书为高等职业本专科院校相应课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校、培训班的教材，以及通信工程技术人员的参考书。 本书提供免费的电子教学课件、习题参考答案、实验指导等，详见前言。

作者简介

魏媛 讲师，研究生，毕业于华北电力大学通信工程技术专业，曾在电力企业从事通信技术工作，后在高职院校通信技术专业从事多年的通信类课程的教学与教研工作

目录

模块1 认识数字通信 1
1．1 初识通信 2
1．1．1 通信的相关概念 2
1．1．2 通信的分类 4
1．1．3 通信方式 6
1．2 认识通信网 7
1．2．1 通信网 7
1．2．2 常见通信网络 9
1．3 认识通信系统 11
1．3．1 通信系统的一般模型 11
1．3．2 数字通信系统 12
1．3．3 数字通信模式 14
1．4 数字通信系统主要性能指标 15
1．4．1 信息量 16
1．4．2 有效性指标 18
1．4．3 可靠性指标 19
1．5 通信技术发展历程及趋势 20
1．5．1 通信技术发展历程 20
1．5．2 通信技术发展趋势 23
案例分析1 VoIP网络电话 24
习题1 25

模块2 信道与噪声 27
2．1 信道 29
2．1．1 信道定义 29
2．1．2 信道分类 29
2．1．3 信道模型 30
2．2 有线信道认知 32
2．2．1 双绞线 32
2．2．2 同轴电缆 34
2．2．3 光纤 36
2．3 无线信道 38
2．3．1 无线电波 39
2．3．2 电离层电波传播 39
2．3．3 典型无线信道 40
2．4 噪声 43
2．4．1 加性噪声分类 43
2．4．2 常见加性噪声 44
2．5 信道传输特性 46
2．5．1 恒参信道传输特性 47
2．5．2 随参信道传输特性 49
2．6 信道带宽与信道容量 53
2．6．1 信道带宽 53
2．6．2 信道容量 53
案例分析2 地震预警系统 55
习题2 56

模块3 通信系统有效性传输 58
3．1 脉冲编码调制 60
3．2 模拟信号的抽样 62
3．2．1 抽样过程 62
3．2．2 低通模拟信号的抽样定理 63
3．2．3 带通模拟信号的抽样定理 65
3．3 抽样信号的量化 65
3．3．1 量化的相关概念 65
3．3．2 均匀量化 67
3．3．3 非均匀量化 69
3．4 PCM编码 72
3．4．1 编码码型 72
3．4．2 码位安排 74
3．4．3 逐次比较型编码 75
3．5 语音压缩编码 79
3．5．1 自适应差分脉冲编码调制 80
3．5．2 增量调制 82
3．6 多路复用技术 84
3．6．1 频分多路复用 84
3．6．2 时分多路复用 85
3．6．3 码分多址复用 87
3．6．4 空分多址复用 89
3．7 PCM数字复接 90
3．7．1 数字复接 90
3．7．2 PCM基群及高次群 94
案例分析3 数字信号传输 98
习题3 99

模块4 通信系统可靠性传输 101
4．1 差错控制编码 103
4．1．1 差错控制的基本思想 103
4．1．2 差错控制编码的基本原理 104
4．1．3 差错控制编码及分类 105
4．1．4 差错控制方式 106
4．2 线性分组码 108
4．2．1 线性分组码基本概念和性质 108
4．2．2 线性分组码抗干扰能力 109
4．2．3 线性分组码编码过程 110
4．2．4 线性分组码的检错与纠错 112
4．3 奇偶校验码 113
4．3．1 水平奇偶校验码 114
4．3．2 二维奇偶校验码 115
4．4 定比码 115
4．5 汉明码 115
4．6 循环码 118
4．7 卷积码编码 119
4．8 Turbo码 120
案例分析4 蓝牙的应用 122
习题4 124

模块5 数字信号的基带传输 126
5．1 数字基带信号 128
5．1．1 数字基带信号的常用码型 128
5．1．2 码型变换的基本方法 134
5．2 数字基带传输系统 136
5．2．1 数字基带传输系统的基本组成 136
5．2．2 码间串扰 138
5．2．3 码间串扰的消除 139
5．3 无码间串扰的基带传输系统 140
5．3．1 理想基带传输系统 141
5．3．2 无码间串扰的等效特性 141
5．3．3 升余弦滚降传输特性 142
5．4 眼图 144
5．4．1 眼图的形成原理 144
5．4．2 眼图与系统性能 146
5．5 时域均衡技术 147
5．5．1 时域均衡的基本原理 147
5．5．2 无限长横向滤波器 148
5．6 再生中继传输 150
5．6．1 光通信中的再生中继传输 150
5．6．2 微波通信中的再生中继传输 150
案例分析5 通信网络的数据传输 153
习题5 155

模块6 模拟调制解调 156
6．1 幅度调制（AM） 158
6．1．1 AM的基本原理 158
6．1．2 AM信号的频谱 159
6．1．3 AM信号的解调 160
6．2 其他调幅方式 161
6．2．1 抑制载波双边带调幅（DSB） 161
6．2．2 单边带调幅（SSB） 162
6．2．3 残留边带调幅（VSB） 165
6．3 频率调制（FM） 166
6．3．1 FM的基本原理 166
6．3．2 调频信号 167
6．3．3 FM的解调 171
6．4 模拟调制系统的抗噪声性能 172
6．4．1 AM系统的抗噪声性能 172
6．4．2 FM系统的抗噪声性能 174
6．4．3 AM与FM系统性能比较 177
6．4．4 各种模拟调制系统的比较 178
案例分析6 光纤数据传输 178
习题6 180

模块7 数字调制解调 182
7．1 数字调制与解调 184
7．2 数字频带传输系统 186
7．2．1 二进制幅移键控 186
7．2．2 二进制频移键控 190
7．2．3 二进制相移键控 195
7．2．4 多进制数字调制 201
7．3 数字调制系统性能分析 210
7．3．1 二进制数字调制系统性能 210
7．3．2 多进制数字调制系统性能 213
7．4 现代数字调制技术 214
7．4．1 正交幅度调制 214
7．4．2 最小频移键控 219
7．4．3 高斯滤波最小频移键控 222
7．4．4 正交频分复用调制 223
案例分析7 数字蜂窝移动通信系统 225
习题7 226

模块8 定时与同步 229
8．1 认识数字通信系统同步 231
8．2 载波同步 232
8．2．1 插入导频法 232
8．2．2 直接提取法 233
8．3 位同步 235
8．3．1 插入导频法 235
8．3．2 直接提取法 237
8．4 群同步 239
8．4．1 起止式同步法 239
8．4．2 连贯式插入法 240
8．4．3 间隔式插入法 241
8．5 网同步 242
8．5．1 主从同步法 242
8．5．2 互同步法 243
8．5．3 准同步法 244
案例分析8 分组传送网PTN 245
习题8 247

模块9 数字信号的最佳接收 248
9．1 最佳接收准则 250
9．2 确知信号的最佳接收 252
9．2．1 二进制确知信号的最佳接收机 253
9．2．2 多进制确知信号的最佳接收机 254
9．3 匹配滤波器 254
9．3．1 匹配滤波器的原理 255
9．3．2 匹配滤波器的实现方法 258
9．3．3 匹配滤波器的性能分析 259
9．4 理想信道最佳基带传输系统 259
9．5 最佳接收机性能分析 261
9．5．1 确知信号最佳接收误码率分析 261
9．5．2 调制方式对误码率的影响 263
9．5．3 理想接收机与普通接收机误码性能比较 264
案例分析9 数字接收机 265
习题9 266

模块10 典型数字通信技术 268
10．1 移动通信技术 269
10．1．1 GSM 271
10．1．2 CDMA 275
10．1．3 3G 277
10．1．4 4G 280
10．1．5 5G 284
10．2 光通信技术 287
10．2．1 SDH 288
10．2．2 PTN 290
10．2．3 OTN 293
10．2．4 PON 295
10．2．5 FSO 298
10．3 数据通信技术 300
10．4 卫星通信技术 306
习题10 313
参考文献 314

前言/序言

　　随着社会的快速发展，通信技术已深入到人们生产、生活的各个方面，成为一个国家的重要战略资源和经济发展的生产要素。为培养高素质技能型通信技术专业人才，“数字通信原理与应用”课程在人才培养中占有极其重要的地位，但因该专业基础课的授课专业性强，理论较复杂枯燥，对高职的学生学习难度较大。本书结合通信行业新的技术发展和岗位技能需求，在近年来取得的课程教学改革成果基础上，由多位有着多年从事通信教学与通信工程实践经验的优秀教师共同编写。

本书基于通信技术专业学生的职业岗位群，以模块化、项目式的方式，将教学与工程经验恰当地融入每个模块，大量融入学生日后工作的通信岗位要求所需的案例知识，适当减少理论内容，增加数字通信技术及其应用技能，对重难点知识进行实例剖析，帮助读者加深对数字通信原理的理解。本书主要有以下特点。

1．教学内容模块化。全书将复杂的数字通信原理以自上而下的层次划分法，分为对整体系统框架的认识以及对每个模块功能的掌握。学生在对各个模块学习后可以将自己所学的知识与典型的数字通信技术有机地结合起来，培养学生理论联系实际、分析与解决问题的能力。

2．教学环节循序渐进。每个模块包括本章知识分布网络、导入案例、学习目标、模块学习、案例分析等环节。导入案例，引出学生所需掌握的知识，学习目标明确；案例分析，帮助学生加深对所学知识的理解。

3．注重理论联系实际。全书各模块列举了大量通信行业现网案例，附加了大量的设备拓扑图，系统、全面地阐述了本课程要求掌握的基本理论与知识。最后通过典型数字通信技术，帮助学生开拓视野，加深对通信系统的认识和理解。

全书共10个模块：认识数字通信、认识信道与噪声、通信系统有效性传输、通信系统可靠性传输、数字信号的基带传输、模拟调制解调、数字调制解调、定时与同步、数字信号的最佳接收、典型数字通信技术。本书以实用性为出发点，以理论够用为原则，注重重要概念的引入及分析方法与实际应用相结合，循序渐进地帮助学生掌握通信技术理论与技能。

本书由魏媛、龙燕、周冬梅任主编，由王英、刘思怡、韩伟、唐辉任副主编，由魏媛统稿。编写分工为：魏媛编写模块2、模块10，龙燕编写模块1、模块3，周冬梅编写模块7、模块9，王英编写模块4，刘思怡、王癸霖编写模块5、模块6，韩伟、唐辉、赵安城编写模块8，参与本书编写的还有王建勤、袁珊、李鑫、钟玉玲。本书在编写过程中还得到了合作企业工程技术人员的大力支持和单位同事的鼎力帮助，在此一并表示感谢。

由于时间仓促及作者水平有限，难免存在错误和不妥之处，恳请读者批评指正。

本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案、实验指导等，请有此需要的教师登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载。直接扫一扫书中的二维码可阅看和下载立体化教学资源。如有问题请在网站留言或与电子工业出版社联系（E-mail:hxedu@phei.com.cn）。

洞悉信息洪流的脉络：解码数字世界的声音、图像与数据 我们的世界正以前所未有的速度数字化。从清晰入耳的通话，到震撼心灵的影像，再到驱动万物的海量数据，这一切的背后，都隐藏着一套精妙绝伦的科学原理与技术实践。本书并非一本关于“数字通信原理与应用”的枯燥教材，它更像是一次深入浅出的探索之旅，邀请您一同潜入信息传输的浩瀚海洋，理解那些曾经神秘莫测的信号如何穿越时空，抵达目的地，并最终转化为我们能够理解和交互的内容。 想象一下，您正在与远方的亲人进行视频通话。对方的面容清晰可见，声音洪亮而自然，仿佛近在咫尺。是什么让这奇妙的连接成为可能？是什么确保了声音和图像的实时、准确传输，丝毫没有延迟或失真？本书将带领您剥开层层迷雾，从最基础的信号概念讲起，揭示声音、图像等模拟信息如何被转化为一系列离散的数字脉冲，即我们常说的“比特流”。我们将探讨量化、编码等关键步骤，理解它们如何精确地捕捉和表达原始信号的特征，同时又要尽可能地压缩数据，以适应有限的传输带宽。 数字世界并非总是风平浪静。信号在传输过程中，不可避免地会受到各种干扰，产生噪声和失真，如同在信息洪流中遇到的暗礁和漩涡。本书将详细阐述这些干扰的来源，以及它们对信息完整性构成的威胁。更重要的是，我们将深入研究一系列强大的纠错编码技术，它们如同信息传输中的“守护天使”，能够智能地检测和修正传输过程中出现的错误，确保最终接收到的信息与发送时一致。我们将学习海明码、卷积码、Turbo码等经典和现代的纠错策略，理解它们如何在信息冗余和传输效率之间取得微妙的平衡。 信息传输的效率，是决定通信速度和容量的关键。本书将引导您理解信息论的核心概念，尤其是信息熵，它如同衡量信息“纯度”和“价值”的标尺。我们将探讨信道容量的理论极限，以及香农-哈特利定理如何描绘出信息传输的最大潜力。在此基础上，我们将深入研究各种高效的信源编码技术，例如霍夫曼编码、算术编码等，它们能够最大限度地去除信息中的冗余，用最少的比特来表达相同的内容，从而极大地提高数据传输的效率。 无线通信的魅力在于其无处不在的连接性，但同时也带来了独特的挑战。电磁波的传播路径复杂多变，信号在空气中传播时会发生反射、衍射、散射等现象，导致信号衰落和多径效应。本书将详细解析这些无线传输的物理机制，并介绍多种先进的调制解调技术，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及更高效的数字调制方式，如ASK、FSK、PSK、QAM等。我们将理解这些调制方式如何将数字信息“嵌入”到载波信号中，使其能够跨越空间的阻隔。 为了在日益拥堵的无线频谱中更有效地利用资源，多址技术应运而生。本书将带您了解时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）以及现代的空分多址（SDMA）和正交频分多址（OFDM）等技术。您将理解它们如何允许多个用户共享同一通信链路，以及它们各自的优缺点和适用场景。例如，我们将在书中深入剖析OFDM技术，这是4G、5G等现代无线通信系统的核心基石，理解它如何将高带宽信道分割成多个窄带子信道，从而有效克服多径干扰，提高频谱利用率。 当信息穿越互联网的广阔网络时，数据包的路由和交换变得至关重要。本书将介绍分组交换的基本原理，以及路由器、交换机等网络设备在信息传输中的作用。我们将探讨TCP/IP协议栈的层次化设计，理解每个层次的功能，从物理层到应用层，它们如何协同工作，确保数据能够从源头准确无误地抵达目的地。您将了解IP地址、端口号、MAC地址等概念，以及它们在网络通信中的关键作用。 在追求更高传输速率和更广连接范围的同时，通信系统的安全性也日益受到重视。本书将触及信息安全的基本概念，包括加密、解密、身份认证等。我们将简要介绍对称加密和非对称加密的基本原理，以及它们如何在数字通信中保护信息的机密性和完整性。 除了基础原理，本书还将为您呈现数字通信在现实世界中的广泛应用。从您手中的智能手机，到连接全球的互联网，再到支撑现代社会的各种通信基础设施，您将看到这些原理如何在实际系统中落地。我们将探讨移动通信（如2G、3G、4G、5G）的发展历程和关键技术，了解它们如何不断提升通信的速率、稳定性和覆盖范围。我们还将涉足卫星通信、光纤通信、卫星导航等领域，洞察它们各自的独特之处和技术挑战。 本书旨在为读者构建一个清晰、完整的数字通信知识体系。我们力求用通俗易懂的语言，结合丰富的实例，将抽象的技术概念具象化。无论您是通信工程专业的学生，还是对信息时代充满好奇的探索者，亦或是希望深入了解技术背后的运作机制的从业者，本书都将为您提供宝贵的见解，帮助您更好地理解我们所处的数字世界，洞悉信息洪流的脉络，并为未来的技术发展奠定坚实的基础。这不仅是一次知识的积累，更是一次对信息时代运行规律的深刻体悟。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的理论深度确实很不错，有些地方我看得出了作者在反复推敲，力求准确和精炼。特别是关于信息论基础和随机过程的介绍，虽然我之前接触过一些，但这本书给出了更加系统和完整的梳理。让我印象深刻的是，他如何将信息熵的概念与通信系统中的不确定性联系起来，这为我理解信息传输的根本限制打下了坚实的基础。在讲解功率谱密度和噪声对信号的影响时，作者的数学推导非常严谨，但也恰到好处地穿插了一些直观的解释，避免了纯数学公式的枯燥。对于初学者来说，可能需要一些耐心去啃读后面的章节，但一旦理解了那些核心概念，后面学习诸如数字基带传输和数字带通传输等内容就会变得顺畅很多。书中的例子选取得非常好，很多都是实际通信工程中会遇到的问题，这让我觉得这本书的实用性非常强，不仅仅是理论探讨，更能指导实际工作。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的写作风格非常独特，充满了作者的热情和对这门学科的深刻理解。他并没有采用那种枯燥乏味的教材式叙述，而是更像是在与读者进行一场深入的对话。我特别欣赏他在讲解信道编码和纠错码的部分，他不是简单地告诉我们“这样做可以”，而是深入分析了“为什么这样做”，以及不同编码方案在实际应用中的优缺点。他用大量的篇幅去探讨误码率和信息可靠性之间的权衡，这让我对通信系统的鲁棒性有了更深的理解。而且，书中还涉及到了一些前沿的通信技术，比如OFDM和MIMO，虽然是相对较新的概念，但作者的讲解非常清晰，循序渐进，让我能够逐步理解这些复杂技术的原理和优势。我觉得最棒的一点是，他能够将理论与实践巧妙地结合，通过对实际通信场景的分析，例如卫星通信和无线传感器网络，来展示这些理论知识是如何被应用到解决实际问题的。这本书真的让我感觉自己不仅仅是在被动地接受信息，而是在主动地探索和学习。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的角度来看，这本书成功地勾勒出了数字通信从基础理论到实际应用的整个图景。作者并没有局限于某个单一的技术领域，而是广泛地涵盖了包括信源编码、信道编码、调制解调、多址技术等等在内的多个重要方面。让我特别赞赏的是，他对于不同技术之间的相互关系和协同作用进行了深入的剖析。比如，在讲解多用户通信时，他清楚地阐述了多址技术如何与调制解调以及信道编码配合，共同实现高效的频谱利用和可靠的数据传输。书中还对未来通信技术的发展趋势进行了展望，让我对接下来的技术革新充满了期待。总的来说，这本书为我提供了一个非常扎实的数字通信知识体系框架，让我能够更清晰地理解整个通信领域是如何运作的，以及未来可能的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界，虽然我之前对数字通信只有一点点模糊的概念，但读完后，感觉自己仿佛打开了一扇新世界的大门。作者用一种非常生动易懂的方式，将那些原本听起来高深莫测的原理一一拆解，比如信号的调制解调过程，他不是简单地罗列公式，而是通过形象的比喻，像是给信息穿上不同的“外衣”，让它能够安全、高效地穿越“嘈杂”的信道。我尤其喜欢他讲解香农定理那部分，那种对信息传输极限的深刻洞察，让我对通信的本质有了全新的认识。而且，书中还穿插了许多现实中的应用案例，比如手机信号如何保证流畅，Wi-Fi是如何工作的，这些让我能立刻将书本知识与日常生活联系起来，学习的动力也更足了。书中的插图也非常精美，将抽象的概念具象化，比如星座图的讲解，简直是把数学公式变成了漂亮的艺术品，让人赏心悦目。总的来说，这本书对于想入门数字通信领域的人来说，绝对是一本不可多得的宝藏，它不仅传授知识，更能激发兴趣，让人在轻松愉快的氛围中掌握复杂的理论。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是它真的非常“接地气”。作者似乎深知读者在学习过程中的困惑点，所以他总能在最恰当的时候给出最有效的解释。比如，在讲到信号的时域和频域分析时，他用了很多图示来帮助我们理解，甚至还提供了一些可视化的工具建议，让我们能够亲手去验证那些理论。我还喜欢他对于现代通信系统设计思路的探讨，例如如何在高带宽和低功耗之间找到平衡，以及如何应对无线信道的多径衰落。他并非仅仅停留在原理层面，而是更进一步地探讨了在实际工程中会遇到的各种挑战以及相应的解决方案。这本书中的很多章节都提供了丰富的参考文献，对于那些希望深入研究某个特定主题的读者来说，这是一个巨大的福利。我可以想象，这本书会成为许多通信工程师案头的常备参考书。