內容簡介
《現代通信技術與應用(第2版)/現代電子通信技術係列教材》共4章,從宏觀角度全景式介紹現代通信技術及其應用。第1章通信技術基礎,介紹通信係統的構成、分類,通信傳輸介質,通信復用技術、交換技術、同步技術;第2章常用通信技術,介紹有綫通信的電話通信、光縴通信,無綫通信的移動通信、微波通信、衛星通信;第3章數據通信技術,介紹數據通信基礎、關鍵技術、通信接口,數據通信網;第4章現代通信技術應用,介紹三網融閤,物聯網技術,多媒體通信。每章還安排6個簡短精練的閱讀材料,兼顧知識性、實用性。
《現代通信技術與應用(第2版)/現代電子通信技術係列教材》概念簡潔、原理明瞭、材料豐富、內容新穎、語句流暢、條理清晰,體例安排及內容裁剪等都有鮮明特色。適閤作為本科、專科、高職高專的通信、電子、信息類專業的教材,對工程人員、管理人員、在職培訓及自學者也有很高的參考價值。
內頁插圖
目錄
第1章 通信技術基礎
1.1 通信技術概述
1.1.1 通信發展曆程
1.1.2 通信係統模型
1.2 通信係統分類
1.2.1 模擬通信係統
1.2.2 數字通信係統
1.3 通信傳輸介質
1.3.1 有綫傳輸介質
1.3.2 無綫傳輸介質
1.4 多路復用技術
1.4.1 多路復用概述
1.4.2 常用復用技術
1.5 通信交換技術
1.5.1 交換技術概述
1.5.2 常用交換技術
1.6 通信同步技術
1.6.1 同步技術概述
1.6.2 常用同步技術
小結
思考與練習
閱讀材料
閱讀材料1 信息技術基礎
閱讀材料2 保密通信常識
閱讀材料3 國際電信聯盟(ITU)
閱讀材料4 國際標準化組織(ISO)
閱讀材料5 如何讀懂電路原理圖
閱讀材料6 常用電子元器件的故障特點
第2章 常用通信技術
2.1 電話通信技術
2.1.1 電話通信基礎
2.1.2 電話通信係統
2.1.3 電話通信的發展趨勢
2.2 光縴通信技術
2.2.1 光縴通信基礎
2.2.2 光縴通信係統
2.2.3 光縴通信的發展趨勢
2.3 移動通信技術
2.3.1 移動通信基礎
2.3.2 第2代移動通信
2.3.3 第3代移動通信
2.3.4 移動通信的發展趨勢
2.4 微波通信技術
2.4.1 微波通信基礎
2.4.2 微波通信係統
2.4.3 微波通信的發展趨勢
2.5 衛星通信技術
2.5.1 衛星通信基礎
2.5.2 衛星通信係統
2.5.3 衛星通信的發展趨勢
小結
思考與練習
閱讀材料
閱讀材料1 音頻編碼技術
閱讀材料2 紅外通信技術
閱讀材料3 激光通信技術
閱讀材料4 藍牙通信技術
閱讀材料5 集群通信技術
閱讀材料6 移動定位技術
第3章 數據通信技術
3.1 數據通信基礎
3.1.1 數據通信概述
3.1.2 數據通信係統
3.2 數據通信關鍵技術
3.2.1 數據傳輸技術
3.2.2 通信復接技術
3.2.3 差錯控製技術
3.2.4 常用通信協議
3.3 數據通信接口
3.3.1 通信接口概述
3.3.2 常用通信接口
3.4 數據通信網
3.4.1 數據通信網基礎
3.4.2 通信網拓撲結構
3.4.3 常用數據通信網
3.4.4 數據通信網互聯
小結
思考與練習
閱讀材料
閱讀材料1 加密技術簡介
閱讀材料2 數據編碼技術
閱讀材料3 字符編碼常識
閱讀材料4 幾種接口標準
閱讀材料5 IPv6協議簡介
閱讀材料6 下一代網絡(NGN)
第4章 通信技術應用
4.1 三網融閤
4.1.1 三網融閤概述
4.1.2 三網融閤的關鍵技術
4.2 物聯網技術
4.2.1 物聯網技術概述
4.2.2 物聯網的體係結構
4.2.3 物聯網係統的組成
4.2.4 物聯網的關鍵技術
4.2.5 物聯網技術的應用
4.3 多媒體通信
4.3.1 多媒體技術概述
4.3.2 多媒體通信技術
4.3.3 視頻的壓縮編碼
4.3.4 多媒體通信網絡
4.3.5 多媒體通信的應用
小結
思考與練習
閱讀材料
閱讀材料1 雲計算簡介
閱讀材料2 納米技術基礎
閱讀材料3 微機電係統(MEMS)
閱讀材料4 全球定位係統(GPS)
閱讀材料5 射頻識彆(RFID)技術
閱讀材料6 圖形與圖像基礎知識
附錄 縮略語英�埠憾哉氈�
參考文獻
前言/序言
現代通信技術涉及數字通信技術、程控交換技術、信息傳輸技術、通信網絡技術、數據通信與數據網、ATM技術、寬帶IP技術、接入技術等。縱觀通信技術發展,其顯著特點:頻率由低頻嚮高頻發展,通信方式從中波、短波發展到微波、毫米波。可以說,通信技術的發展曆史是不斷開拓更高頻率、不斷提高通信容量的曆史。數字化、大容量、遠距離、保密性好、可靠性高等是現代通信的特點,發展趨勢是在數字化、綜閤化基礎上,嚮智能化、移動化、寬帶化和個人化方嚮發展。
本書是為更好地滿足本科、專科、高職高專的通信、電子、信息類專業學習現代通信技術與應用課程而編著的,從宏觀角度全景式介紹瞭現代通信技術及其應用。
1.本版修改原則
(1)從宏觀角度編寫。本書對現代通信技術及其應用作全景式介紹,為讀者宏觀上理解,並在實際工作中進一步掌握和應用相關技術奠定良好基礎。有些內容允許“知其然,而不知其所以然”,將來結閤相關課程或工作實踐再加深理解。
(2)普及性、實用性。作為本科、專科、高職高專學生及相關人員瞭解、學習現代通信技術及其應用的通用書籍,既要內容豐富、通俗易懂,又要突齣時代性、實用性。
(3)廣度優先的原則。為多角度、全方位拓展知識麵,加深對現代通信技術相關內容的瞭解,每章安排6個簡短精練的閱讀材料,素材選擇有一定特色。
為明晰本書體係結構,更好地體現本書特色,將第1版中的“有綫通信技術”、“無綫通信技術”兩章閤並為“常用通信技術”;將“計算機通信”調整為“數據通信技術”;同時,增加瞭第4章“通信技術應用”,介紹新穎的三網融閤、物聯網技術、多媒體通信等。此外,調整瞭正文及閱讀材料的部分內容。與第1版相比,修改瞭約40%的內容。
2.體例安排思路
鑒於現代移動通信技術內容多、涉及麵廣,要做到選材得當、組織閤理、深入淺齣、聯係實際、新穎實用,確實有一定難度。為此,本書采用分層結構,分正文和閱讀材料兩層:
(1)正文內容。為本書的核心,從係統的角度介紹現代移動通信技術及其應用,占全書篇幅的80%。
(2)閱讀材料。獨立成篇的閱讀材料是正文的補充,每章安排6個,兼顧知識性、實用性,努力體現“廣度優先”原則,占全書篇幅的20%。
這樣,既突齣重點,又能適應不同院校、不同專業的需要。可設計相應的教學大綱,選擇書中全部或部分內容介紹。
3.章節內容安排
本書共分4章,分彆介紹通信技術基礎、常用通信技術、數據通信技術、通信技術應用。
(1)通信技術基礎。介紹通信係統模型、分類,通信傳輸介質,復用技術,交換技術,同步技術;閱讀材料介紹信息技術基礎、保密通信常識、國際電信聯盟(ITU)、國際標準化組織(ISO)、如何讀懂電路原理圖、常用電子元器件的故障特點。
(2)常用通信技術。介紹有綫通信的電話通信、光縴通信,無綫通信的移動通信、微波通信、衛星通信;閱讀材料介紹音頻編碼技術、紅外通信技術、激光通信技術、藍牙通信技術、集群通信技術、移動定位技術。
(3)數據通信技術。介紹數據通信基礎、關鍵技術、通信接口、數據通信網;閱讀材料介紹加密技術、數據編碼技術、字符編碼常識、幾種接口標準、新穎的IPv6協議、下一代網絡(NGN)。
(4)通信技術應用。介紹現代通信技術應用,包括三網融閤、物聯網技術、多媒體通信;閱讀材料介紹雲計算、納米技術基礎、微機電係統(MEMS)、全球定位係統(GPS)、射頻識彆(RFID)技術、圖形與圖像基礎知識。
4.本書使用建議
(1)對教師的建議。教材與教學不應完全等同。教材注重從概念和定義齣發,要求係統、全麵;教學要求從問題或實例齣發,層層剖析、逐步深入。因此,教學過程中不一定拘泥於教材順序組織內容,教學內容不可能也不需要全部覆蓋教材,應從“以教為主”逐漸過渡到“教與學相結閤”,著力引導學生自主學習,培養學生良好的自學能力。教學過程中,一定要明瞭:教哪些內容?如何教這些內容?這樣教會有什麼效果?有些內容應允許學生“知其然而不知其所以然”,將來結閤相關課程或工作實踐進一步加深理解。
(2)對同學的建議。大學的學習方法有彆於中學,作為邁嚮工作崗位前最重要的知識積纍和能力培養階段,一定要培養自學的能力,因為學習是終身的事。大學階段主要掌握一些基礎性、原理性的知識,特彆是從係統的、宏觀的角度理解所學知識,明白學習什麼,如何學習。學習過程中,一定要努力構建某一學科知識體係的框架,培養係統觀、大局觀,更多的具體內容可以在工作時結閤實踐去充實、提高。因此,大學階段培養較強的自學能力尤為重要。此外,本書中獨立成篇的閱讀材料是正文內容很好的補充,值得認真閱讀。
本書課件可聯係責編。本書編寫時參考的資料已列入書末的“參考文獻”中,謹對這些資料的作者、齣版者錶示衷心感謝。特彆感謝清華大學齣版社鄒開顔老師、趙從棉老師的辛勤付齣。限於編者水平,書中不當之處在所難免,敬請指正。
《數字信號處理原理與實踐》 內容簡介: 本書係統闡述瞭數字信號處理(DSP)的基本原理、核心算法和典型應用,旨在為讀者構建一個紮實而全麵的DSP知識體係。本書不僅涵蓋瞭DSP領域的基礎理論,更注重將理論與實際工程應用相結閤,通過豐富的實例和實踐指導,幫助讀者掌握DSP技術的工具和方法,從而能夠獨立地分析和解決實際工程中的信號處理問題。 第一部分:數字信號處理基礎 本部分將帶領讀者從最基礎的概念齣發,逐步深入數字信號處理的核心。 緒論: 信號與係統的概念: 介紹連續時間信號和離散時間信號的定義、分類及基本性質。闡述綫性時不變(LTI)係統、因果係統、穩定性係統等核心概念,並介紹係統的基本描述方法,如微分方程和差分方程。 數字信號處理的重要性與發展: 探討數字信號處理在現代科技中的關鍵作用,包括通信、音頻、圖像、雷達、生物醫學等眾多領域。迴顧DSP技術的發展曆程,展望未來的發展趨勢。 模擬信號與數字信號的區彆與聯係: 深入分析模擬信號和數字信號的特性差異,理解數字信號處理的優勢所在,包括精度高、靈活性強、易於存儲和傳輸等。介紹模數(A/D)轉換和數模(D/A)轉換的基本原理和關鍵技術,如采樣定理、量化誤差等。 離散時間信號與係統: 基本離散時間信號: 詳細介紹單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號、矩形脈衝信號等基本信號的定義、性質及在DSP中的應用。 離散時間信號的運算: 講解信號的移位、翻轉、相加、相乘、捲積等基本運算,這些運算是分析和處理離散時間信號的基礎。 綫性時不變(LTI)係統的時域分析: 深入理解LTI係統的核心特徵——綫性與時不變性。重點講解捲積運算在LTI係統分析中的關鍵作用,即係統的零輸入響應和零狀態響應的計算。通過實例演示如何用捲積來預測係統的輸齣。 係統函數與差分方程: 介紹描述LTI係統的差分方程,並將其與係統函數聯係起來。理解係統函數是如何錶徵LTI係統的動態特性和頻率響應的。 傅裏葉分析: 傅裏葉級數(FS): 介紹周期信號的傅裏葉級數展開,將其分解為一係列不同頻率的正弦或餘弦分量。理解傅裏葉級數在分析周期信號頻譜中的意義。 傅裏葉變換(FT): 將傅裏葉級數推廣到非周期信號,引入傅裏葉變換。詳細闡述傅裏葉變換的定義、性質(如綫性、時移、頻移、捲積定理等),並分析其在信號頻譜分析中的重要性。 離散時間傅裏葉變換(DTFT): 針對離散時間信號,引入離散時間傅裏葉變換。理解DTFT是連續的,並解釋其與傅裏葉變換的對應關係。 離散傅裏葉變換(DFT): 詳細介紹DFT,它是DTFT在有限長序列上的離散化。深入理解DFT的定義、性質,以及它在數字信號處理中的實際意義。DFT是實現數字信號處理算法的關鍵基礎。 快速傅裏葉變換(FFT): 介紹FFT算法,這是DFT的一種高效計算方法。重點講解FFT在大幅降低計算量方麵的優勢,以及其在實時信號處理中的關鍵作用。介紹蝶形運算、按時間抽選和按頻率抽選等FFT的基本原理。 第二部分:數字濾波器設計與實現 濾波器是數字信號處理中最核心的應用之一,本部分將深入探討濾波器的設計原理、分類和實現方法。 數字濾波器概述: 濾波器的作用與分類: 解釋濾波器在信號處理中的基本作用,如去除噪聲、提取特定頻率成分、信號整形等。按照頻率響應特點,將濾波器分為低通、高通、帶通、帶阻濾波器。 無限衝激響應(IIR)濾波器與有限衝激響應(FIR)濾波器: 詳細對比IIR和FIR濾波器的特點,包括穩定性、綫性相位、計算復雜度、設計難易度等。理解它們的適用場景。 有限衝激響應(FIR)濾波器設計: FIR濾波器設計方法: 重點介紹幾種常用的FIR濾波器設計方法: 窗函數法: 講解不同窗函數(如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等)的特性及其對濾波器性能的影響,以及如何根據采樣率和期望的頻率響應選擇閤適的窗函數。 頻率采樣法: 介紹如何通過直接指定濾波器在特定頻率點的頻率響應來設計FIR濾波器。 最優(Parks-McClellan)算法: 闡述Parks-McClellan算法(也稱Remez算法)的設計原理,它能夠設計齣在給定技術指標下最優的FIR濾波器,具有更好的性能。 FIR濾波器實現: 介紹FIR濾波器的直接形式、轉置形式等實現結構,以及在實際硬件(如DSP芯片)上的實現考量。 無限衝激響應(IIR)濾波器設計: IIR濾波器設計基本原理: 介紹IIR濾波器設計通常依賴於模擬濾波器設計,然後通過模擬-數字轉換技術(如脈衝不變法、雙綫性變換法)獲得。 經典模擬濾波器原型: 詳細介紹巴特沃斯、切比雪夫(I型和II型)、橢圓濾波器等經典模擬濾波器原型的設計公式和特性。 模擬-數字轉換技術: 深入講解脈衝不變法和雙綫性變換法,分析它們的優缺點和適用性。 IIR濾波器設計流程: 總結IIR濾波器設計的完整流程,包括確定濾波器類型、階數,設計模擬原型,進行模數轉換,最後實現。 IIR濾波器實現: 介紹IIR濾波器的直接形式I、直接形式II、級聯形式、並聯形式等實現結構,並分析其在計算量、穩定性和量化效應上的差異。 第三部分:采樣與量化 本部分將深入探討數字信號處理過程中至關重要的環節——采樣和量化。 采樣定理: 奈奎斯特-夏農采樣定理: 詳細闡述采樣定理的核心內容,即采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍纔能無失真地恢復原始信號。 過采樣與欠采樣: 分析過采樣和欠采樣的概念及其在信號處理中的應用,如提高A/D轉換器的精度、在特定應用中降低采樣率等。 頻譜混疊: 深入解釋采樣過程中由於采樣頻率不足而導緻的頻譜混疊現象,以及如何通過抗混疊濾波器來避免。 量化: 量化誤差: 講解量化是模擬信號轉換為數字信號過程中的固有失真,並分析量化誤差的性質(如均勻量化、非均勻量化)。 量化噪聲: 引入量化噪聲的概念,分析其對信號質量的影響,並探討減小量化噪聲的方法,如增加量化比特數、信號預加重等。 A/D和D/A轉換器: 簡要介紹常見的A/D和D/A轉換器的類型和工作原理,如逐次逼近型、Σ-Δ調製型等。 第四部分:現代信號處理技術 本部分將介紹一些更高級、更具實用性的信號處理技術。 自適應濾波: 自適應濾波器的概念與原理: 介紹自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器係數,以達到最佳的濾波性能。 LMS算法(最小均方算法): 重點講解LMS算法,它是最常用和最簡單的自適應濾波算法之一,並分析其收斂性和性能。 RLS算法(遞歸最小二乘算法): 介紹RLS算法,它通常比LMS算法收斂更快,但計算復雜度更高。 自適應濾波器的應用: 闡述自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡、信號預測等領域的廣泛應用。 多速率信號處理: 上采樣與下采樣: 詳細介紹上采樣(插值)和下采樣(抽取)的原理,以及它們在改變信號采樣率時的作用。 抽取濾波器與插值濾波器: 講解用於實現上采樣和下采樣的濾波器設計。 多速率信號處理的應用: 介紹多速率信號處理在通信係統(如多載波調製)、音頻和圖像處理中的重要作用,如節省計算資源、實現不同采樣率的係統互聯。 譜估計: 經典譜估計方法: 介紹周期圖法、改進周期圖法等經典譜估計方法,分析它們的優缺點。 現代譜估計方法(參數化方法): 介紹AR模型、MA模型、ARMA模型等參數化模型,以及利用這些模型進行譜估計的方法,如Yule-Walker方程、Burg方法等。 譜估計的應用: 討論譜估計在信號分析、特徵提取、係統識彆等方麵的應用。 第五部分:數字信號處理的應用實踐 本部分將通過實際案例,展示數字信號處理技術在各個領域的應用。 通信係統中的DSP: 調製與解調: 介紹ASK、FSK、PSK、QAM等數字調製解調技術的DSP實現。 信道編碼與解碼: 闡述信道編碼(如捲積碼、Turbo碼)在DSP中的實現,以及其糾錯能力。 均衡技術: 介紹自適應均衡在補償信道失真方麵的應用。 音頻信號處理: 音頻壓縮與編碼: 介紹MP3、AAC等音頻編碼格式背後的DSP原理。 音頻增強與效果處理: 講解噪聲抑製、混響、均衡器等音頻效果的DSP實現。 語音識彆與閤成: 簡述語音信號處理在語音識彆和語音閤成中的作用。 圖像與視頻處理: 圖像濾波與增強: 介紹平滑、銳化、邊緣檢測等圖像濾波算法的DSP實現。 圖像壓縮: 闡述JPEG、MPEG等圖像視頻壓縮標準中的DSP技術。 特徵提取與識彆: 討論DSP在人臉識彆、目標跟蹤等圖像識彆任務中的應用。 其他應用領域: 雷達與聲納信號處理: 介紹脈衝壓縮、多普勒效應處理等。 生物醫學信號處理: 如ECG、EEG信號的分析與濾波。 控製係統中的DSP: 如數字PID控製器。 本書特色: 係統性強: 涵蓋瞭數字信號處理從基礎理論到高級應用的完整知識體係。 理論與實踐並重: 在深入講解理論概念的同時,提供瞭豐富的工程實例和實踐指導。 算法原理清晰: 對各種核心算法的推導和原理進行瞭詳盡的闡述。 易於理解: 語言通俗易懂,注重概念的清晰化和邏輯性的呈現。 應用廣泛: 介紹瞭DSP在多個重要技術領域的應用,激發讀者的學習興趣和工程應用能力。 目標讀者: 本書適閤於電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關專業的高年級本科生、研究生,以及從事相關領域研究和開發的工程技術人員。對於希望係統學習和掌握數字信號處理技術的讀者,本書將是一個理想的選擇。