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楊學誌著 著

圖書標籤:

• 通信原理
• 5G
• 微積分
• 信號處理
• 通信工程
• 無綫通信
• 數學基礎
• 高等教育
• 教材
• 通信技術

店鋪： 蛋蛋圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121280689

商品編碼：29322098254

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2016-02-01

基本信息

書名：《通信之道——從微積分到5G》

：79.00元

作者：楊學誌著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-02-01

ISBN：9787121280689

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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按照讀者的思維順序講述瞭從微積分到 5G 所涉及的基礎知識和關鍵技術。《通信之道 從微積分到5G》共 20章，具有以下特點： （1）跨度極大，內容翔實：涉及數學、信號處理、通信原理、通信前沿技術等多個學科領域，知識密度極高，並且是*精華的部分。

目錄

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第1章 緒論11.2 什麼是通信3

第2章 幫“菜鳥”復習一下微積分52.2.1 數列的極限72.3 你討厭數學公式嗎92.5 導數122.7 積分162.9 積分中值定理202.11 微積分基本定理的證明212.13 泰勒級數252.15 後記28


第3章 信號與係統313.2 連續係統與離散係統313.4 時/移不變係統343.5.1 離散_ 信號353.5.3 連續_ 函數383.6 捲積的性質43


第4章 復變函數454.2 復數的四則運算464.4 復指數函數50

第5章 傅裏葉分析555.1.1 三角形式的傅裏葉級數555.1.3 什麼是頻率585.1.5 理解負頻率595.2.1 理解譜密度615.3 傅裏葉變換的性質625.5 捲積定理695.7 離散傅裏葉變換715.9 離散傅裏葉變換的性質765.11 離散捲積定理81
第6章 采樣，通往數字世界的步856.2 采樣的數學錶達866.4 周期衝激脈衝886.6 用采樣信號重構原信號916.8 奈奎斯特定理能夠被突破嗎94


第7章 信號的譜分析977.2 頻率分辨率101

第8章 綫性空間理論1058.2 綫性空間的定義1058.4 賦範空間1078.6 正交與正交基112

第9章 基本通信鏈路1199.2 調製——頻譜搬移1229.4 非相乾解調1249.6 鎖相環1269.8 Costas 環1319.10 單邊帶信號1339.12 單邊帶信號的發送與接收1379.14 IQ 調製1409.16 復數基帶信號與復信道1439.18 奈奎斯特準則1479.20 幾種數字調製方式1559.21.1 非連續相位頻移鍵控1599.21.3 小頻移鍵控1629.21.5 從另外一個視角看MSK 166
第10章 概率論與隨機過程17310.2 聯閤事件和聯閤概率17510.4 隨機變量17710.6 兩個典型的概率密度函數18010.6.2 高斯分布18010.8 多隨機變量的聯閤分布18210.10 聯閤矩18410.12 隨機過程18710.14 復隨機過程18910.16 循環平穩過程19210.18 隨機信號通過綫性時不變係統19410.20 離散隨機過程和係統19810.22 閑話概率論201


第11章 AWGN 信道的佳接收機20311.2 參數估計的模型20411.4 連續觀測的大似然準則20611.6 匹配濾波器20911.8 2PAM 的誤碼率21511.10 符號同步219

第12章 無綫信道22712.2 多徑效應與快衰落23012.2.2 瑞利衰落23212.3 小結236


第13章 均衡23713.2 MF、ZF 和MMSE 濾波器23813.2.2 迫零算法24113.2.4 MF、ZF 和MMSE 的關係24413.3 數字均衡技術24513.3.2 頻域均衡24613.4.1 信道估計的係統方程25013.4.3 病態問題25213.5 小結255
第14章 多址技術25714.2 CDMA 25914.2.2 正交碼26214.2.4 CDMA 的多用戶模型和自乾擾特性26614.2.7 CDMA 係統的特性26914.2.9 頻域多用戶檢測27114.3 OFDMA 28414.3.2 OFDM 如何剋服多徑效應28614.3.4 OFDM 的導頻設計和信道估計29014.3.6 OFDM 領域的核心293

第15章 信息論30115.2 信息熵30415.4 聯閤熵和條件熵30715.6 凸函數與Jensen 不等式31015.8 高斯分布的微熵31415.10 離散信道容量31615.12 注水定理320

第16章 蜂窩通信32316.2 切換32416.4 同頻復用32616.6 分數頻率復用32916.8 軟頻率復用33416.10 軟頻率復用的局限33816.12 多級軟頻率復用的性能340

第17章 信道編碼34717.2 群、環、域34817.4 綫性分組碼的解碼算法35317.6 哈明碼35517.7.1 正交碼35717.7.3 超正交碼35717.9 循環碼36017.11 小結365


第18章 多天綫技術36718.2 利用SVD 解讀MIMO 37018.4 MIMO 接收機算法37518.6 DOA 估計37818.8 Alamouti編碼37918.10 隨機波束賦形38218.12 隨機波束賦形與STBC 結閤390

第19章 關於創新的思考39519.2 創新的方法39719.4 創新的驅動力40119.6 基於信息不對稱的管理不適閤創新40319.8 流程是質量的基礎，人決定質量的高度40519.10 創新的管理40819.12 創新的政治環境411

第20章 後記4173G霸主4174G變局420展望5G425

作者介紹

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楊學誌，1970年齣生於中國山東省。1988年考入清華大學，獲得學士、碩士和博士學位。1998年進入北京大學從事博士後研究工作。2000年進入華為公司，長期從事無綫通信領域的研究工作。 他是3G/4G多項核心技術的發明人，包括頻域多用戶檢測，*波束賦形，軟頻率復用（SFR）和sOFDM技術，其中SFR和sOFDM是4G的奠基性技術。2012年10月從華為公司離職，獨立進行5G關鍵技術研究，提齣瞭多級軟頻率復用技術，使得SFR成為無綫通信技術發展的裏程碑之一。

文摘

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序言

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穿越信息洪流，洞悉通信奧秘：一部關於信息傳遞的宏大敘事 本書是一部深入淺齣、包羅萬象的通信領域科普巨著，它將帶您踏上一段非凡的旅程，從抽象的數學原理齣發，逐步揭示現代通信係統的強大能力，直至引領我們步入令人振奮的5G時代，並展望更遙遠的未來。這不是一本枯燥的教科書，而是一次思維的拓展，一次對人類智慧結晶的緻敬。 第一篇：數學的基石——理解信息最古老的語言 在我們踏上通信的探索之旅前，必須先理解信息的本質，以及如何用數學的語言來描述它。本篇將以微積分為核心，勾勒齣信息論的宏偉藍圖。 微積分的魔力： 為什麼微積分如此重要？它能夠描述連續變化的過程，而信息正是在不斷的傳輸和轉化中演變的。從信號的采樣、量化到編碼，微積分的工具無處不在。我們將看到，如何利用積分來計算信號的能量和功率，如何利用導數來分析信號的變化率，以及如何利用泰勒展開來近似復雜的函數。這些看似抽象的數學概念，將成為我們理解信息壓縮、噪聲處理等關鍵技術的基礎。 概率與統計的啓示： 信息並非總是確定不變的。噪聲、乾擾、信道損耗，這些不可預測的因素總是伴隨著信息的傳遞。概率論和統計學為我們提供瞭描述和量化這些不確定性的工具。我們將學習如何用概率來衡量信息的“意外性”（熵），如何理解信道容量的極限，以及如何利用統計方法來從噪聲中提取有效信息。貝葉斯定理、最大似然估計等概念，將幫助我們理解現代通信係統中糾錯編碼的原理。 傅裏葉變換的視角： 現實世界中的許多信號，如聲音、圖像，都包含瞭豐富的頻率成分。傅裏葉變換就像一把“解剖刀”，能夠將復雜的信號分解成一係列簡單的正弦波。通過頻率域的分析，我們可以更清晰地看到信號的特性，理解濾波器的作用，以及實現高效的頻譜利用。這對於無綫通信至關重要，它解釋瞭為什麼我們可以同時容納如此多的通信信號而不相互乾擾。 信息熵與信息論的誕生： 剋勞德·香農，這位信息論的奠基人，為我們帶來瞭“信息熵”這一革命性的概念。它不僅僅是數學上的度量，更是對信息“不確定性”的深刻理解。本書將深入淺齣地闡述信息熵的含義，以及它如何決定瞭信息的壓縮極限。我們將探討熵編碼、霍夫曼編碼等基本編碼技術，理解它們是如何在不丟失信息的前提下，盡可能地減少數據的冗餘。 第二篇：信號的躍遷——從模擬到數字的變革 人類通信的曆史，就是一部不斷突破媒介限製、提升信息傳遞效率的曆史。從最初的烽火狼煙，到電報、電話，再到如今的數字時代，每一步都凝聚著智慧的結晶。本篇將聚焦於信號的數字化進程，以及由此帶來的巨大變革。 模擬信號的局限： 在數字技術普及之前，我們的通信主要依賴於模擬信號。聲音、圖像被直接轉換為連續變化的電信號進行傳輸。然而，模擬信號的傳輸過程容易受到噪聲的乾擾，信號的衰減和失真難以避免，且復製和存儲的質量也難以保證。我們將迴顧模擬通信的一些經典技術，理解其內在的瓶頸。 數字化的革命： 數字信號，即離散的0和1，徹底改變瞭通信的麵貌。數字信號具有高度的抗乾擾能力，可以通過編碼和糾錯來保證傳輸的準確性。它們易於存儲、處理和復製，為信息的多元化應用打開瞭新的大門。我們將詳細解析采樣定理，理解如何將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號，以及量化和編碼的意義。 編碼與解碼的藝術： 為瞭在數字世界中高效、可靠地傳遞信息，各種編碼技術應運而生。本篇將深入介紹信源編碼（如熵編碼，用於數據壓縮）和信道編碼（如糾錯編碼，用於抵抗噪聲）。我們將瞭解不同糾錯碼的原理，例如海明碼、捲積碼，以及它們如何通過增加冗餘來檢測和糾正傳輸錯誤。 調製與解調的奧秘： 數字信號本身通常不直接用於無綫傳輸。它們需要通過調製技術，將數字信息“嫁接”到高頻的載波信號上，以便在無綫信道中傳播。我們將探索各種調製方式，如幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）以及更高級的QAM等，並理解解調器如何從接收到的信號中“剝離”齣原始的數字信息。 第三篇：網絡的演進——連接世界的神經係統 信息要發揮價值，必須能夠高效地在人與人、人與機器之間傳遞。通信網絡就是實現這一目標的關鍵基礎設施。本篇將追溯通信網絡的發展曆程，從點對點的連接到龐大復雜的全球網絡。 從電報到電話： 迴顧早期通信網絡的發展，如電報網絡如何實現遠距離的點對點通信，以及電話的齣現如何開啓瞭實時語音交流的新篇章。我們將瞭解電路交換和分組交換的基本原理，以及它們在不同曆史時期的應用。 互聯網的崛起： 互聯網是現代通信網絡最偉大的成就之一。本書將深入探討TCP/IP協議棧的精髓，理解IP地址、域名解析（DNS）、路由器的工作原理。我們將瞭解互聯網如何通過分組交換實現全球範圍內的信息互聯互通，以及它對社會、經濟和文化的深遠影響。 移動通信的浪潮： 從第一代（1G）模擬移動通信到如今的5G，移動通信技術以前所未有的速度改變瞭我們的生活方式。我們將梳理曆代移動通信技術的演進，理解其關鍵的技術突破，例如從模擬到數字的轉變，從電路交換到分組交換的過渡，以及頻譜利用效率的提升。 無綫通信的挑戰與機遇： 無綫通信麵臨著頻譜資源有限、乾擾、安全性等諸多挑戰。本篇將探討無綫資源管理、多址技術（如FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA）的演進，以及它們如何解決有限頻譜下的多用戶接入問題。 第四篇：5G的黎明與未來展望——智能連接新紀元 5G不僅僅是通信速度的提升，它更是一場深刻的變革，將賦能萬物互聯，驅動數字經濟的蓬勃發展。本篇將聚焦5G技術的核心，並眺望更遠的通信未來。 5G的核心技術： 我們將深入剖析5G的關鍵技術，包括： 大規模MIMO（Massive MIMO）： 如何通過增加天綫數量來極大地提升頻譜效率和容量。 毫米波（mmWave）： 利用高頻段實現超高速率的通信，以及其麵臨的挑戰和解決方案。 網絡切片（Network Slicing）： 如何為不同應用場景提供定製化的網絡服務，滿足多樣化的需求。 邊緣計算（Edge Computing）： 將計算能力推嚮網絡邊緣，實現低延遲、高可靠的智能應用。 新的無綫接口技術： 如新的波形設計、幀結構等。 5G的應用場景： 5G將如何改變我們的生活和工作？我們將探討其在增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（URLLC）等方麵的應用，例如： 沉浸式體驗： VR/AR、8K超高清視頻。 智慧城市： 智能交通、智能電網、環境監測。 工業互聯網： 智能製造、遠程控製、自動化生産。 自動駕駛： V2X（車聯網）通信。 遠程醫療： 遠程手術、實時健康監測。 超越5G： 在5G的基礎上，通信技術還將如何發展？我們將簡要探討6G的潛在方嚮，如更高的頻率、更智能的網絡、人工智能的深度融閤，以及如何實現天地一體化通信等。 通信的哲學思考： 最後，本書將引導讀者思考通信的本質意義。它不僅僅是技術的堆砌，更是人類連接、協作、共享知識和文化的基石。從古老的口耳相傳，到如今的全球信息網絡，通信始終是推動社會進步的強大力量。 本書通過清晰的邏輯、豐富的圖示和生動的講解，將枯燥的技術概念轉化為引人入勝的知識。它適閤所有對信息、通信技術感興趣的讀者，無論您是專業的工程師、學生，還是對現代科技充滿好奇心的普通大眾，都能從中獲得深刻的啓發和知識的提升。拿起這本書，您將不再是信息洪流中的旁觀者，而是能夠洞悉其運行規律、把握其發展脈搏的智慧參與者。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整一個周末沉浸在這本書裏，最讓我印象深刻的是它對“係統思維”的強調。很多技術書籍往往聚焦於某個具體模塊的深入剖析，容易讓人陷入隻見樹木不見森林的睏境。然而，這本書卻以一種宏觀的視角，將通信係統的各個組成部分——從信源編碼到信道編碼，再到多址接入技術——串聯成一個有機的整體。閱讀過程中，我仿佛手裏拿著一張巨大的係統架構圖，作者的文字就是指引我清晰地認識每一個子係統在整體流程中扮演的關鍵角色和它們之間的相互依賴關係。這種梳理脈絡的能力，極大地提升瞭我對現代通信網絡復雜性的認知水平，不再是零散的知識點堆砌，而是一個邏輯嚴密的知識體係，這對於任何想在通信行業有所建樹的人來說，都是至關重要的底層思維訓練。

評分☆☆☆☆☆

這本關於通信技術發展脈絡的書籍，讀起來簡直像是在進行一場從基礎物理到前沿應用的史詩級漫遊。作者的敘述功力非常瞭得，他沒有被繁復的數學公式所束縛，而是巧妙地將微積分這些看似枯燥的工具，融入到對信號傳播、調製解調原理的直觀理解之中。我尤其欣賞它在追溯技術演進時所展現齣的曆史縱深感，仿佛能親眼看到那些奠基性的理論是如何一步步被驗證、被應用於工程實踐的。對於一個對通信領域抱有濃厚興趣，但又害怕被晦澀的理論嚇退的讀者來說，這本書提供瞭一個絕佳的“軟著陸點”。它不是簡單地羅列事實，而是真正去挖掘“為什麼”會這樣設計，從最初的模擬信號到如今復雜的數字蜂窩網絡，每一步的迭代都講得清晰有力，讓人茅塞頓開，真正理解瞭技術進步背後的驅動力和取捨權衡。

評分☆☆☆☆☆

對於那些希望從零開始係統瞭解現代移動通信體係的工程師或者學生來說，這本書的結構安排堪稱典範。它的章節遞進自然而然，從最基礎的信號處理概念齣發，逐步過渡到蜂窩網絡的基本原理，再到復雜的多用戶調度和網絡切片等概念。這種由淺入深、層層遞進的結構，完美地匹配瞭人類學習知識的認知規律。我感覺自己仿佛在一位經驗豐富的導師的帶領下，穩紮穩打地攀登技術高峰，每一步都有清晰的腳印和明確的指示牌。讀完後，我不僅對“5G”這個時髦的詞匯有瞭紮實的理論基礎支撐，更重要的是，我對未來通信技術可能的發展方嚮也建立起瞭一套基於現有原理的預測框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的筆觸帶著一種學者特有的嚴謹，但行文卻齣人意料地流暢和富有啓發性，這在我閱讀過的同類專業書籍中是相當罕見的。它沒有刻意去迎閤大眾讀者而犧牲掉專業深度，但它所使用的類比和案例分析又極其貼切和生動，成功地架起瞭一座連接學術理論與工程實踐的堅固橋梁。我特彆喜歡其中關於頻譜效率提升的討論部分，作者沒有簡單地停留在香農公式的理論上限，而是深入探討瞭實際係統為瞭在有限資源下榨取齣更多性能所采取的各種“工程智慧”，比如MIMO技術的空間復用和波束賦形，這些內容讀起來充滿瞭解決實際問題的張力，讓人感到技術革新永遠在路上，充滿無限可能。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在描述技術演進的路徑時，特彆注意捕捉瞭“取捨”的藝術。任何工程設計都是在性能、成本、功耗和復雜度之間尋求平衡的過程。這本書沒有將5G描繪成一個完美無瑕的終極形態，而是誠實地展示瞭嚮更高頻率、更小延遲邁進的過程中所必須麵對的物理限製和經濟考量。例如，在講解毫米波應用時，作者非常細緻地分析瞭其傳播損耗、穿透性差等缺點，以及由此催生齣的更密集的基站部署需求和新的波束管理策略。這種平衡的視角，讓讀者能夠更成熟、更批判性地看待當前的技術熱點，避免盲目追捧，而是理解每一代技術進步背後所付齣的代價與獲得的收益。