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馮暖 著

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 調製解調
• 信道編碼
• 信息論
• 無綫通信
• 數字通信
• 模擬通信
• 通信係統
• 電磁場與電磁波

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302366287

商品編碼：29731207422

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名:通信原理基礎

定價：28.00元

售價：20.4元,便宜7.6元,摺扣72

作者:馮暖

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787302366287

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

全書共分為 8章，第 1章為通信係統，介紹瞭通信係統的概念、組成和性能指標。第 2章為信號與信道，主要分析瞭確知信號，介紹瞭*信號和噪聲，以及信道與信道容量的相關內容。第 3章為模擬調製係統，介紹調製的基本概念、作用以及調製中需要討論的主要問題，重點介紹模擬調製係統中綫性調製與非綫性調製信號産生與接收的基本原理、方法並且簡單分析調製係統抗噪性能。第 4章為模擬信號的數字化，重點介紹脈衝調製的實現方法：抽樣、量化、編碼，同時介紹差分脈衝編碼調製（DPCM）和增量調製（ΔM）的原理及性能，以及時分復用及相關技術。第 5章主要介紹數字基帶傳輸係統；數字基帶信號的波形；數字基帶信號的功率譜；基帶傳輸的常用碼型；間乾擾的基帶傳輸特性；基帶傳輸係統的抗噪聲性能以及眼圖。第 6章為數字帶通傳輸係統，概述瞭數字的基本原理。以二進製係統為主，論述瞭數字調製解調的原理和方法，分析瞭係統的抗噪聲性能，並簡單介紹瞭多進製數字調製解調原理。第 7章為同步原理，主要介紹載波同步、位同步、幀同步的基本概念、實現方法，簡單介紹網同步。第 8章為差錯控製編碼，介紹瞭差錯控製編碼的原理及常用檢錯碼和糾錯碼的概念，分析瞭綫性分組碼、循環碼和捲積碼的構成原理。 本書既可作為應用型本科電子信息類專業的通信原理教材，也可供從事通信、電子技術的工程技術人員參考。

目錄

章 通信係統 1.1 通信的基本概念 1.2 通信係統的組成 1.2.1 通信係統的一般組成模型 1.2.2 模擬通信係統模型 1.2.3 數字通信係統模型 1.3 通信係統的分類及通信方式 1.3.1 通信係統的分類 1.3.2 通信方式 1.4 信息及其度量 1.4.1 信息與信息量的概念 1.4.2 平均信息量的概念 1.5 通信係統的主要性能指標 1.5.1 模擬通信係統 1.5.2 數字通信係統 本章小結 本章知識結構 綜閤練習第2章 信號與信道 2.1 確知信號的分析 2.1.1 傅裏葉變換 2.1.2 確知信號的類型 2.1.3 確知信號的時域性質 2.2 隨機過程的基本概念 2.2.1 隨機變量 2.2.2 隨機過程 2.3 隨機過程通過綫性係統 2.4 噪聲 2.5 信道 2.5.1 信道模型 2.5.2 恒參信道 2.5.3 隨參信道 2.5.4 信道容量 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案第3章 模擬調製係統 3.1 概述 3.2 綫性調製 3.2.1 振幅調製（AM） 3.2.2 雙邊帶調製 3.2.3 單邊帶調製 3.3 綫性調製係統性能分析 3.3.1 綫性係統抗噪聲性能概述 3.3.2 DSB係統的抗噪聲性能 3.4 非綫性調製 3.4.1 調角概述 3.4.2 調頻原理 3.4.3 頻分復用 3.5 模擬調製係統性能分析 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案第4章 模擬信號的數字化 4.1 脈衝編碼調製 4.1.1 脈衝編碼調製的基本原理 4.1.2 抽樣 4.1.3 量化 4.1.4 編碼 4.2 差分脈衝編碼調製 4.3 增量調製 4.3.1 增量調製原理 4.3.2 編碼 4.3.3 譯碼 4.4 時分復用 4.4.1 時分復用原理 4.4.2 數字復接技術 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案第5章 數字基帶傳輸係統 5.1 數字基帶傳輸係統概述 5.2 數字基帶信號的波形及碼型變換 5.2.1 數字基帶信號常用波形 5.2.2 數字基帶傳輸常用碼型 5.3 碼間串擾 5.3.1 基帶脈衝傳輸與碼間串擾 5.3.2 間串擾的基帶傳輸特性 5.4 基帶傳輸係統中的實用技術 5.4.1 均衡技術 5.4.2 眼圖 5.4.3 擾碼與解擾碼 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案第6章 數字帶通傳輸係統 6.1 二進製數字振幅鍵控 6.1.1 二進製數字振幅鍵控原理 6.1.2 二進製數字振幅鍵控産生與解調原理 6.2 二進製數字頻移鍵控 6.2.1 二進製頻移鍵控原理 6.2.2 二進製頻移鍵控産生與解調原理 6.3 二進製數字相移鍵控 6.3.1 二進製相移鍵控原理 6.3.2 二進製頻移鍵控産生與解調原理 6.4 二進製數字差分相移鍵控 6.4.1 二進製差分相移鍵控原理 6.4.2 二進製差分相移鍵控産生與解調原理 6.5 二進製數字調製係統的性能比較 *6.6 多進製數字調製係統 6.6.1 多進製振幅調製（MASK） 6.6.2 多進製頻率調製（MFSK） 6.6.3 多進製相移調製（MPSK） 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案第7章 同步原理 7.1 概述 7.2 載波同步 7.3 碼元同步 7.3.1 插入導頻法 7.3.2 微分整流濾波法 7.3.3 鎖相法 7.4 幀同步 7.4.1 巴剋碼 7.4.2 巴剋碼識彆器 7.5 網同步 本章小結 本章知識結構 綜閤練習第8章 差錯控製編碼 8.1 差錯控製編碼的基本概念 8.1.1 差錯控製方式 8.1.2 差錯控製編碼的基本概念 8.1.3 碼距與檢糾錯能力之間的關係 8.2 常用的簡單編碼 8.2.1 奇偶校驗碼 8.2.2 恒比碼與正反碼 8.3 綫性分組碼 8.3.1 綫性分組碼的基本概念 8.3.2 漢明碼的編碼原理 8.4 循環碼 本章小結 本章知識結構 綜閤練習 仿真實踐答案參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《光學傳輸係統設計與優化》 概述 在信息爆炸的時代，對通信帶寬的需求呈指數級增長，而光縴作為信息傳輸的物理載體，其傳輸能力正不斷被挖掘和突破。本書《光學傳輸係統設計與優化》並非探討數字信號處理、編碼調製等基礎通信理論，而是將目光聚焦於信息“在路上”的物理實現層麵——即如何構建和完善高效、可靠的光學傳輸網絡。我們關注的是如何將數字信息轉化為光信號，如何在光縴中高效傳輸這些光信號，以及如何剋服傳輸過程中遇到的各種挑戰，最終將光信號精確地還原為原始信息。本書將深入剖析光學傳輸係統的各個關鍵環節，從光源的選擇與調製，到光縴的類型與特性，再到光信號的接收與解調，並在此基礎上探討係統整體的設計理念與優化策略，旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解，使其能夠獨立或協同地設計、分析和優化現代光學傳輸係統。 第一部分：光學信號的産生與調製 本部分是整個光學傳輸係統的起點，它關注如何將電域中的信息有效地轉換為光域中的信號，並賦予其攜帶信息的能力。 第一章：光源與光信號的産生 激光器的原理與類型: 增益介質: 詳細介紹半導體激光器（如DFB、VCSEL）、光縴激光器等不同增益介質的工作機製，包括能級躍遷、受激輻射、自發輻射等基本概念。 諧振腔: 分析法布裏-珀羅諧振腔、分布式反饋（DFB）諧振腔等在激光器工作中的作用，以及腔長、反射鏡反射率等參數對輸齣光譜特性的影響。 激射條件: 闡述實現激光振蕩的閾值條件，包括光放大增益大於光損耗。 激光器的輸齣特性: 討論激光器的輸齣功率、光譜寬度、綫寬、光束質量（M²因子）、模式特性（單模、多模）等關鍵參數，以及這些參數對後續傳輸的影響。 LED與激光器的對比: 簡要對比發光二極管（LED）在某些低速率、短距離應用中的適用性，強調激光器在高性能光學傳輸中的不可替代性。 光信號的産生與驅動: 電驅動電路: 介紹驅動激光器産生光信號所需的電子電路，包括偏置電流、調製電流的産生與控製。 調製信號的生成: 討論如何生成用於調製光信號的電信號，通常為二進製或多進製的數字信號。 第二章：光學調製技術 本章探討將數字信息嵌入到光信號中的各種方法，這是實現信息傳輸的關鍵步驟。 直接調製: 強度調製: 詳細闡述直接改變激光器輸齣光強的調製方式，這是最簡單也是最常見的調製方式。 頻率/相位調製: 討論直接改變激光器輸齣光頻率或相位的調製方式，以及其在特定場景下的優勢。 調製速率與眼圖: 介紹調製速率的概念，以及眼圖作為衡量調製信號質量的重要工具，分析眼圖的開度、抖動、噪聲等參數。 外部調製: 電光調製器: 深入介紹電光效應在光調製中的應用，詳細講解Mach-Zehnder調製器（MZM）和插入式調製器的工作原理、性能參數（插入損耗、消光比、帶寬）及其在高速率傳輸中的重要性。 聲光調製器: 簡要介紹聲光效應，說明其在特定應用中的作用，但其調製速率通常低於電光調製器。 熱光調製器: 介紹利用熱脹冷縮效應進行調製的原理，並指齣其調製速率相對較低，主要用於特定場閤。 高級調製格式: 多電平幅度/相位調製: 探討如QPSK、16-QAM等在高密度光傳輸中的應用，介紹其頻譜效率的提升和對信噪比的要求。 偏振復用: 介紹利用光的偏振態來承載額外信息的技術，顯著提升單波長傳輸容量。 相乾檢測: 強調相乾檢測係統在支持高級調製格式中的核心作用，因為它能夠同時恢復幅度、相位和偏振信息。 第二部分：光信號在光縴中的傳輸 本部分將重點分析光信號在光縴介質中的傳播特性，以及影響傳輸質量的關鍵因素。 第三章：光縴的類型與傳播特性 光縴的結構與原理: 摺射率分布: 詳細解析光縴的縴芯和包層摺射率分布，包括階躍光縴和漸變光縴。 全內反射: 闡述光信號在光縴中傳播的基本原理——全內反射，以及其對光傳播方嚮的約束。 光縴的類型: 單模光縴 (SMF): 重點介紹單模光縴的結構、優點（傳輸損耗低、色散可控）以及其在長距離、高速率通信中的主導地位。 多模光縴 (MMF): 介紹多模光縴的結構，分析其模式色散問題，並探討其在短距離、低成本應用場景下的局限性。 特種光縴: 提及如色散位移光縴（DSF）、零色散位移光縴（NZDSF）等，用於補償或優化色散性能。 光縴的傳輸損耗: 吸收損耗: 分析由光縴材料本身的吸收引起的損耗，包括紫外吸收和紅外吸收。 散射損耗: 重點講解瑞利散射，這是長距離光縴傳輸損耗的主要來源，分析其與波長的關係。 彎麯損耗: 討論宏彎和微彎對光信號的影響，以及如何通過光縴製造和敷設工藝來減小彎麯損耗。 連接損耗: 分析光縴連接器和熔接點的損耗，以及其對係統性能的影響。 光縴的色散: 材料色散: 解釋由於材料的摺射率隨波長變化而引起的色散。 波導色散: 分析由於光縴波導結構引起的色散。 模式色散 (多模光縴): 重點強調模式色散是多模光縴的主要限製因素。 偏振模色散 (PMD): 介紹由於光縴製造中的不完美導緻的光信號兩個偏振模傳播速度差異而産生的色散，及其在高速率係統中的影響。 第四章：光信號在光縴中的傳播效應 非綫性效應: 受激拉曼散射 (SRS): 詳細描述SRS的機理，它會將光能轉移到較低頻率的寬帶光譜上，可能導緻相鄰通道的串擾。 受激布裏淵散射 (SBS): 分析SBS將光能轉移到較低頻率（斯托剋斯綫）的窄帶光譜上，會限製光信號的傳輸功率。 四波混頻 (FWM): 解釋當多個波長信號同時傳輸時，會在非綫性介質中産生新的頻率分量，對信號造成乾擾。 光剋爾效應 (Kerr Effect): 介紹光強度引起的光縴摺射率變化，導緻相位調製，進而産生自相位調製 (SPM) 和交叉相位調製 (XPM)，這是引發其他非綫性效應的重要因素。 非綫性效應的抑製與補償: 討論提高光縴對非綫性效應的抗乾擾能力的設計方法，以及先進的信號處理技術。 放大器與中繼: 摻鉺光縴放大器 (EDFA): 詳細介紹EDFA的工作原理，泵浦源、增益介質（鉺離子）的摻雜，以及其在C波段和L波段的增益特性。分析EDFA的噪聲係數、增益平坦度、飽和輸齣功率等關鍵參數。 拉曼放大器 (RA): 介紹基於受激拉曼散射的光放大原理，分析其分布式放大和集中式放大的特點，以及其在高功率傳輸中的優勢。 光開關與波分復用器 (WDM): 探討用於實現光路切換和多路信號復用的關鍵器件，以及它們在網絡拓撲中的作用。 第三部分：光信號的接收與係統設計 本部分關注如何從光縴中接收並正確還原光信號，以及如何將各個部分有機地結閤起來，構建高效、穩定的光學傳輸係統。 第五章：光接收與信號檢測 光電探測器: PIN光電二極管: 介紹PIN二極管的工作原理，分析其響應速度、靈敏度、量子效率、暗電流等參數。 雪崩光電二極管 (APD): 講解APD的內部增益機製，分析其相比PIN二極管的更高靈敏度，以及其在低光功率應用中的優勢，同時討論其噪聲特性。 光電倍增管 (PMT): 簡要介紹PMT，並指齣其在低光強檢測中的極高靈敏度，但通常不用於標準的光縴通信係統。 光接收電路: 前置放大器: 介紹用於放大微弱光信號的低噪聲放大器（LNA），分析其噪聲係數和帶寬的影響。 跨阻抗放大器 (TIA): 詳細闡述TIA在將光電流轉換為電壓信號時的作用，以及其對係統帶寬和噪聲的貢獻。 信號恢復與判決: 閾值判決: 介紹在數字通信中最基本的信號判決方式，根據接收到的信號幅度與預設閾值進行比較。 時鍾恢復: 討論如何從接收到的信號中提取精確的時鍾信號，以同步接收和判決。 誤碼率 (BER): 介紹誤碼率作為衡量係統性能的關鍵指標，以及影響BER的因素，如信噪比、噪聲、抖動等。 第六章：光學傳輸係統的設計與優化 鏈路預算: 功率預算: 詳細計算係統中光功率的收發功率、傳輸損耗、衰減等，以確保接收端有足夠的光信號強度。 帶寬預算: 分析係統中各個環節的帶寬限製，確保能夠滿足預期的傳輸速率。 波分復用 (WDM) 係統設計: 波道間隔與數量: 討論粗波分復用 (CWDM) 和密集波分復用 (DWDM) 的區彆，以及如何選擇閤適的波道間隔和數量以最大化傳輸容量。 波長選擇與管理: 介紹如何選擇適閤的傳輸波長，以及如何管理波長資源以避免串擾。 復用器與解復用器: 詳細分析光柵、薄膜濾波器等在WDM係統中的作用。 高速率與長距離傳輸挑戰: 色散補償技術: 介紹色散補償光縴 (DCF)、光柵對、全光梳等主動和被動色散補償方法。 非綫性效應的剋服: 探討通過優化係統參數、使用低非綫性光縴、采用先進的信號處理算法等方式來緩解非綫性效應。 均衡技術: 介紹電子域和光域的均衡技術，以補償損耗和色散帶來的信號失真。 係統可靠性與容錯設計: 冗餘設計: 討論在關鍵節點采用冗餘設備（如光放大器、傳輸鏈路）來提高係統的可靠性。 故障檢測與恢復: 介紹網絡監控和故障自動切換機製。 結論 《光學傳輸係統設計與優化》一書，從最基礎的光源産生，到復雜的光縴傳播效應，再到精密的接收與係統整體設計，層層遞進，為讀者構建瞭一個立體而深入的光學傳輸知識體係。本書旨在幫助讀者理解現代光學傳輸係統的工作原理，掌握關鍵器件的性能特點，並學會如何根據實際需求進行係統設計和優化，以應對日益增長的信息傳輸挑戰。通過對本書的學習，讀者將能夠更好地理解光通信的內在機製，並為未來更先進的光傳輸技術打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和講解的清晰度簡直是教科書級彆的典範。作者對傅裏葉變換、Z變換這些核心概念的闡述，不僅僅停留在公式的堆砌上，更是深入挖掘瞭它們在信號處理和係統分析中的物理意義和直觀理解。初讀時可能會覺得有些抽象，但跟著作者的思路，一步步推導，你會發現那些復雜的數學工具是如何優雅地解決實際通信問題。特彆是關於噪聲對係統性能影響的分析部分，處理得非常到位，將信息論的邊界和實際工程中的限製結閤得恰到好處。我尤其欣賞作者在引入新的概念時，總能先給齣簡練的背景迴顧，避免瞭讀者在閱讀過程中産生知識斷層。對於準備考研或者希望打下堅實理論基礎的工程師來說，這本書絕對是案頭必備的參考資料，它提供的不僅僅是知識，更是一種嚴謹的、係統化的思維方式。盡管某些章節的數學推導略顯繁瑣，但正是這種嚴謹性，保證瞭結論的可靠性和普適性，讓人讀起來心服口服，絕非那種膚淺的“入門”讀物可比擬。

評分☆☆☆☆☆

這本書在處理高階調製技術和多址接入策略時的視角非常獨特，它不像很多教材那樣隻是簡單地介紹OFDM或CDMA的原理，而是深入探討瞭這些技術在實際頻譜效率和抗乾擾能力方麵的動態博弈。作者似乎對曆史上的通信標準演進有深入的洞察，書中對一些經典算法的提齣背景和替代方案的優劣進行瞭對比分析，這使得讀者不僅僅是學習瞭“當前最好的技術”，更是理解瞭通信技術發展的迭代路徑。尤其在信道編碼部分，對於Turbo碼和LDPC碼的性能對比，以及它們各自在不同應用場景下的適用性分析，處理得非常精闢。這不僅僅是冷冰冰的原理闡述，更像是一場關於通信係統設計哲學的大討論，讓人對信息傳輸的本質有瞭更深層次的敬畏。它成功地將“工程美學”融入到瞭枯燥的數學模型之中。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的敘述風格非常具有個人特色，甚至可以說是帶有強烈的“老派”工程學傢的烙印。它的行文節奏較為舒緩，對於概念的引入和鋪墊非常詳盡，幾乎不放過任何一個可能引起歧義的術語。這種細緻入微的講解，對於那些對通信領域有一定基礎，但希望查漏補缺、加深理解的讀者來說，是極大的福音。作者似乎更傾嚮於用文字和邏輯鏈條來構建知識體係，而不是依賴大量的圖錶和視覺輔助工具。在某些關於隨機過程的描述中，這種風格的優點和缺點都暴露無遺：優點是邏輯層次分明，每一步推導都清晰可循；缺點是對於習慣瞭現代化、圖示化學習方式的年輕讀者來說，可能會覺得有些“枯燥”和“緩慢”。但一旦你沉下心來，你會發現這種穩健的節奏下蘊含著深厚的功力，它教你如何像一位老道的係統設計師那樣，審視每一個技術選擇背後的權衡與取捨。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性和案例驅動的敘述方式，讓我這個更偏嚮工程實踐的人感到非常受用。它沒有沉湎於過於純粹的數學推導，而是將重點放在瞭現代通信係統中的關鍵技術——比如數字調製、信道編碼和同步技術——是如何設計和實現的。書中穿插瞭大量從實際應用場景抽象齣來的例子，比如如何選擇閤適的星座圖來應對特定的衰落信道，或者如何設計一個實用的均衡器來消除ISI。這種“先有問題，後有理論支撐”的講解模式，極大地激發瞭我的學習興趣。讀完一章，我感覺自己像是完成瞭一個小型設計任務，而不是單純地啃完瞭一本理論書。雖然它的理論深度可能不及一些純理論著作，但在“知其所以然”和“知其如何做”之間找到瞭一個絕佳的平衡點。對於初入通信行業，需要快速掌握核心技術脈絡的工程師來說，這本書提供瞭一個非常實用的“操作手冊”和“設計藍圖”。

評分☆☆☆☆☆

從排版和裝幀來看，這本書體現齣一種樸實無華的專業精神。紙張質量和印刷清晰度都保持瞭高水準，長時間閱讀眼睛不容易疲勞，這對於一本需要反復翻閱的參考書來說至關重要。書中提供的習題設計非常巧妙，它們往往不是直接計算某個數值，而是要求讀者對某個係統參數進行優化或對某個設計缺陷進行分析，極大地鍛煉瞭批判性思維和解決開放性問題的能力。我特彆喜歡它在附錄中對一些重要數學公式的簡要迴顧，這比每次都要去翻閱專門的數學參考書方便太多瞭。總的來說，這本書像一位經驗豐富、耐心指導的導師，它不會直接把答案塞給你，而是通過清晰的路徑引導你找到通往真理的每一步。它更像是一部值得珍藏的工具書，而不是一次性的讀物，其價值會隨著我工程經驗的增長而愈發凸顯。