内容简介
《现代通信技术与应用(第2版)/现代电子通信技术系列教材》共4章,从宏观角度全景式介绍现代通信技术及其应用。第1章通信技术基础,介绍通信系统的构成、分类,通信传输介质,通信复用技术、交换技术、同步技术;第2章常用通信技术,介绍有线通信的电话通信、光纤通信,无线通信的移动通信、微波通信、卫星通信;第3章数据通信技术,介绍数据通信基础、关键技术、通信接口,数据通信网;第4章现代通信技术应用,介绍三网融合,物联网技术,多媒体通信。每章还安排6个简短精练的阅读材料,兼顾知识性、实用性。
《现代通信技术与应用(第2版)/现代电子通信技术系列教材》概念简洁、原理明了、材料丰富、内容新颖、语句流畅、条理清晰,体例安排及内容裁剪等都有鲜明特色。适合作为本科、专科、高职高专的通信、电子、信息类专业的教材,对工程人员、管理人员、在职培训及自学者也有很高的参考价值。
内页插图
目录
第1章 通信技术基础
1.1 通信技术概述
1.1.1 通信发展历程
1.1.2 通信系统模型
1.2 通信系统分类
1.2.1 模拟通信系统
1.2.2 数字通信系统
1.3 通信传输介质
1.3.1 有线传输介质
1.3.2 无线传输介质
1.4 多路复用技术
1.4.1 多路复用概述
1.4.2 常用复用技术
1.5 通信交换技术
1.5.1 交换技术概述
1.5.2 常用交换技术
1.6 通信同步技术
1.6.1 同步技术概述
1.6.2 常用同步技术
小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 信息技术基础
阅读材料2 保密通信常识
阅读材料3 国际电信联盟(ITU)
阅读材料4 国际标准化组织(ISO)
阅读材料5 如何读懂电路原理图
阅读材料6 常用电子元器件的故障特点
第2章 常用通信技术
2.1 电话通信技术
2.1.1 电话通信基础
2.1.2 电话通信系统
2.1.3 电话通信的发展趋势
2.2 光纤通信技术
2.2.1 光纤通信基础
2.2.2 光纤通信系统
2.2.3 光纤通信的发展趋势
2.3 移动通信技术
2.3.1 移动通信基础
2.3.2 第2代移动通信
2.3.3 第3代移动通信
2.3.4 移动通信的发展趋势
2.4 微波通信技术
2.4.1 微波通信基础
2.4.2 微波通信系统
2.4.3 微波通信的发展趋势
2.5 卫星通信技术
2.5.1 卫星通信基础
2.5.2 卫星通信系统
2.5.3 卫星通信的发展趋势
小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 音频编码技术
阅读材料2 红外通信技术
阅读材料3 激光通信技术
阅读材料4 蓝牙通信技术
阅读材料5 集群通信技术
阅读材料6 移动定位技术
第3章 数据通信技术
3.1 数据通信基础
3.1.1 数据通信概述
3.1.2 数据通信系统
3.2 数据通信关键技术
3.2.1 数据传输技术
3.2.2 通信复接技术
3.2.3 差错控制技术
3.2.4 常用通信协议
3.3 数据通信接口
3.3.1 通信接口概述
3.3.2 常用通信接口
3.4 数据通信网
3.4.1 数据通信网基础
3.4.2 通信网拓扑结构
3.4.3 常用数据通信网
3.4.4 数据通信网互联
小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 加密技术简介
阅读材料2 数据编码技术
阅读材料3 字符编码常识
阅读材料4 几种接口标准
阅读材料5 IPv6协议简介
阅读材料6 下一代网络(NGN)
第4章 通信技术应用
4.1 三网融合
4.1.1 三网融合概述
4.1.2 三网融合的关键技术
4.2 物联网技术
4.2.1 物联网技术概述
4.2.2 物联网的体系结构
4.2.3 物联网系统的组成
4.2.4 物联网的关键技术
4.2.5 物联网技术的应用
4.3 多媒体通信
4.3.1 多媒体技术概述
4.3.2 多媒体通信技术
4.3.3 视频的压缩编码
4.3.4 多媒体通信网络
4.3.5 多媒体通信的应用
小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 云计算简介
阅读材料2 纳米技术基础
阅读材料3 微机电系统(MEMS)
阅读材料4 全球定位系统(GPS)
阅读材料5 射频识别(RFID)技术
阅读材料6 图形与图像基础知识
附录 缩略语英�埠憾哉毡�
参考文献
前言/序言
现代通信技术涉及数字通信技术、程控交换技术、信息传输技术、通信网络技术、数据通信与数据网、ATM技术、宽带IP技术、接入技术等。纵观通信技术发展,其显著特点:频率由低频向高频发展,通信方式从中波、短波发展到微波、毫米波。可以说,通信技术的发展历史是不断开拓更高频率、不断提高通信容量的历史。数字化、大容量、远距离、保密性好、可靠性高等是现代通信的特点,发展趋势是在数字化、综合化基础上,向智能化、移动化、宽带化和个人化方向发展。
本书是为更好地满足本科、专科、高职高专的通信、电子、信息类专业学习现代通信技术与应用课程而编著的,从宏观角度全景式介绍了现代通信技术及其应用。
1.本版修改原则
(1)从宏观角度编写。本书对现代通信技术及其应用作全景式介绍,为读者宏观上理解,并在实际工作中进一步掌握和应用相关技术奠定良好基础。有些内容允许“知其然,而不知其所以然”,将来结合相关课程或工作实践再加深理解。
(2)普及性、实用性。作为本科、专科、高职高专学生及相关人员了解、学习现代通信技术及其应用的通用书籍,既要内容丰富、通俗易懂,又要突出时代性、实用性。
(3)广度优先的原则。为多角度、全方位拓展知识面,加深对现代通信技术相关内容的了解,每章安排6个简短精练的阅读材料,素材选择有一定特色。
为明晰本书体系结构,更好地体现本书特色,将第1版中的“有线通信技术”、“无线通信技术”两章合并为“常用通信技术”;将“计算机通信”调整为“数据通信技术”;同时,增加了第4章“通信技术应用”,介绍新颖的三网融合、物联网技术、多媒体通信等。此外,调整了正文及阅读材料的部分内容。与第1版相比,修改了约40%的内容。
2.体例安排思路
鉴于现代移动通信技术内容多、涉及面广,要做到选材得当、组织合理、深入浅出、联系实际、新颖实用,确实有一定难度。为此,本书采用分层结构,分正文和阅读材料两层:
(1)正文内容。为本书的核心,从系统的角度介绍现代移动通信技术及其应用,占全书篇幅的80%。
(2)阅读材料。独立成篇的阅读材料是正文的补充,每章安排6个,兼顾知识性、实用性,努力体现“广度优先”原则,占全书篇幅的20%。
这样,既突出重点,又能适应不同院校、不同专业的需要。可设计相应的教学大纲,选择书中全部或部分内容介绍。
3.章节内容安排
本书共分4章,分别介绍通信技术基础、常用通信技术、数据通信技术、通信技术应用。
(1)通信技术基础。介绍通信系统模型、分类,通信传输介质,复用技术,交换技术,同步技术;阅读材料介绍信息技术基础、保密通信常识、国际电信联盟(ITU)、国际标准化组织(ISO)、如何读懂电路原理图、常用电子元器件的故障特点。
(2)常用通信技术。介绍有线通信的电话通信、光纤通信,无线通信的移动通信、微波通信、卫星通信;阅读材料介绍音频编码技术、红外通信技术、激光通信技术、蓝牙通信技术、集群通信技术、移动定位技术。
(3)数据通信技术。介绍数据通信基础、关键技术、通信接口、数据通信网;阅读材料介绍加密技术、数据编码技术、字符编码常识、几种接口标准、新颖的IPv6协议、下一代网络(NGN)。
(4)通信技术应用。介绍现代通信技术应用,包括三网融合、物联网技术、多媒体通信;阅读材料介绍云计算、纳米技术基础、微机电系统(MEMS)、全球定位系统(GPS)、射频识别(RFID)技术、图形与图像基础知识。
4.本书使用建议
(1)对教师的建议。教材与教学不应完全等同。教材注重从概念和定义出发,要求系统、全面;教学要求从问题或实例出发,层层剖析、逐步深入。因此,教学过程中不一定拘泥于教材顺序组织内容,教学内容不可能也不需要全部覆盖教材,应从“以教为主”逐渐过渡到“教与学相结合”,着力引导学生自主学习,培养学生良好的自学能力。教学过程中,一定要明了:教哪些内容?如何教这些内容?这样教会有什么效果?有些内容应允许学生“知其然而不知其所以然”,将来结合相关课程或工作实践进一步加深理解。
(2)对同学的建议。大学的学习方法有别于中学,作为迈向工作岗位前最重要的知识积累和能力培养阶段,一定要培养自学的能力,因为学习是终身的事。大学阶段主要掌握一些基础性、原理性的知识,特别是从系统的、宏观的角度理解所学知识,明白学习什么,如何学习。学习过程中,一定要努力构建某一学科知识体系的框架,培养系统观、大局观,更多的具体内容可以在工作时结合实践去充实、提高。因此,大学阶段培养较强的自学能力尤为重要。此外,本书中独立成篇的阅读材料是正文内容很好的补充,值得认真阅读。
本书课件可联系责编。本书编写时参考的资料已列入书末的“参考文献”中,谨对这些资料的作者、出版者表示衷心感谢。特别感谢清华大学出版社邹开颜老师、赵从棉老师的辛勤付出。限于编者水平,书中不当之处在所难免,敬请指正。
《数字信号处理原理与实践》 内容简介: 本书系统阐述了数字信号处理(DSP)的基本原理、核心算法和典型应用,旨在为读者构建一个扎实而全面的DSP知识体系。本书不仅涵盖了DSP领域的基础理论,更注重将理论与实际工程应用相结合,通过丰富的实例和实践指导,帮助读者掌握DSP技术的工具和方法,从而能够独立地分析和解决实际工程中的信号处理问题。 第一部分:数字信号处理基础 本部分将带领读者从最基础的概念出发,逐步深入数字信号处理的核心。 绪论: 信号与系统的概念: 介绍连续时间信号和离散时间信号的定义、分类及基本性质。阐述线性时不变(LTI)系统、因果系统、稳定性系统等核心概念,并介绍系统的基本描述方法,如微分方程和差分方程。 数字信号处理的重要性与发展: 探讨数字信号处理在现代科技中的关键作用,包括通信、音频、图像、雷达、生物医学等众多领域。回顾DSP技术的发展历程,展望未来的发展趋势。 模拟信号与数字信号的区别与联系: 深入分析模拟信号和数字信号的特性差异,理解数字信号处理的优势所在,包括精度高、灵活性强、易于存储和传输等。介绍模数(A/D)转换和数模(D/A)转换的基本原理和关键技术,如采样定理、量化误差等。 离散时间信号与系统: 基本离散时间信号: 详细介绍单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、正弦信号、矩形脉冲信号等基本信号的定义、性质及在DSP中的应用。 离散时间信号的运算: 讲解信号的移位、翻转、相加、相乘、卷积等基本运算,这些运算是分析和处理离散时间信号的基础。 线性时不变(LTI)系统的时域分析: 深入理解LTI系统的核心特征——线性与时不变性。重点讲解卷积运算在LTI系统分析中的关键作用,即系统的零输入响应和零状态响应的计算。通过实例演示如何用卷积来预测系统的输出。 系统函数与差分方程: 介绍描述LTI系统的差分方程,并将其与系统函数联系起来。理解系统函数是如何表征LTI系统的动态特性和频率响应的。 傅里叶分析: 傅里叶级数(FS): 介绍周期信号的傅里叶级数展开,将其分解为一系列不同频率的正弦或余弦分量。理解傅里叶级数在分析周期信号频谱中的意义。 傅里叶变换(FT): 将傅里叶级数推广到非周期信号,引入傅里叶变换。详细阐述傅里叶变换的定义、性质(如线性、时移、频移、卷积定理等),并分析其在信号频谱分析中的重要性。 离散时间傅里叶变换(DTFT): 针对离散时间信号,引入离散时间傅里叶变换。理解DTFT是连续的,并解释其与傅里叶变换的对应关系。 离散傅里叶变换(DFT): 详细介绍DFT,它是DTFT在有限长序列上的离散化。深入理解DFT的定义、性质,以及它在数字信号处理中的实际意义。DFT是实现数字信号处理算法的关键基础。 快速傅里叶变换(FFT): 介绍FFT算法,这是DFT的一种高效计算方法。重点讲解FFT在大幅降低计算量方面的优势,以及其在实时信号处理中的关键作用。介绍蝶形运算、按时间抽选和按频率抽选等FFT的基本原理。 第二部分:数字滤波器设计与实现 滤波器是数字信号处理中最核心的应用之一,本部分将深入探讨滤波器的设计原理、分类和实现方法。 数字滤波器概述: 滤波器的作用与分类: 解释滤波器在信号处理中的基本作用,如去除噪声、提取特定频率成分、信号整形等。按照频率响应特点,将滤波器分为低通、高通、带通、带阻滤波器。 无限冲激响应(IIR)滤波器与有限冲激响应(FIR)滤波器: 详细对比IIR和FIR滤波器的特点,包括稳定性、线性相位、计算复杂度、设计难易度等。理解它们的适用场景。 有限冲激响应(FIR)滤波器设计: FIR滤波器设计方法: 重点介绍几种常用的FIR滤波器设计方法: 窗函数法: 讲解不同窗函数(如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等)的特性及其对滤波器性能的影响,以及如何根据采样率和期望的频率响应选择合适的窗函数。 频率采样法: 介绍如何通过直接指定滤波器在特定频率点的频率响应来设计FIR滤波器。 最优(Parks-McClellan)算法: 阐述Parks-McClellan算法(也称Remez算法)的设计原理,它能够设计出在给定技术指标下最优的FIR滤波器,具有更好的性能。 FIR滤波器实现: 介绍FIR滤波器的直接形式、转置形式等实现结构,以及在实际硬件(如DSP芯片)上的实现考量。 无限冲激响应(IIR)滤波器设计: IIR滤波器设计基本原理: 介绍IIR滤波器设计通常依赖于模拟滤波器设计,然后通过模拟-数字转换技术(如脉冲不变法、双线性变换法)获得。 经典模拟滤波器原型: 详细介绍巴特沃斯、切比雪夫(I型和II型)、椭圆滤波器等经典模拟滤波器原型的设计公式和特性。 模拟-数字转换技术: 深入讲解脉冲不变法和双线性变换法,分析它们的优缺点和适用性。 IIR滤波器设计流程: 总结IIR滤波器设计的完整流程,包括确定滤波器类型、阶数,设计模拟原型,进行模数转换,最后实现。 IIR滤波器实现: 介绍IIR滤波器的直接形式I、直接形式II、级联形式、并联形式等实现结构,并分析其在计算量、稳定性和量化效应上的差异。 第三部分:采样与量化 本部分将深入探讨数字信号处理过程中至关重要的环节——采样和量化。 采样定理: 奈奎斯特-夏农采样定理: 详细阐述采样定理的核心内容,即采样频率必须大于信号最高频率的两倍才能无失真地恢复原始信号。 过采样与欠采样: 分析过采样和欠采样的概念及其在信号处理中的应用,如提高A/D转换器的精度、在特定应用中降低采样率等。 频谱混叠: 深入解释采样过程中由于采样频率不足而导致的频谱混叠现象,以及如何通过抗混叠滤波器来避免。 量化: 量化误差: 讲解量化是模拟信号转换为数字信号过程中的固有失真,并分析量化误差的性质(如均匀量化、非均匀量化)。 量化噪声: 引入量化噪声的概念,分析其对信号质量的影响,并探讨减小量化噪声的方法,如增加量化比特数、信号预加重等。 A/D和D/A转换器: 简要介绍常见的A/D和D/A转换器的类型和工作原理,如逐次逼近型、Σ-Δ调制型等。 第四部分:现代信号处理技术 本部分将介绍一些更高级、更具实用性的信号处理技术。 自适应滤波: 自适应滤波器的概念与原理: 介绍自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数,以达到最佳的滤波性能。 LMS算法(最小均方算法): 重点讲解LMS算法,它是最常用和最简单的自适应滤波算法之一,并分析其收敛性和性能。 RLS算法(递归最小二乘算法): 介绍RLS算法,它通常比LMS算法收敛更快,但计算复杂度更高。 自适应滤波器的应用: 阐述自适应滤波器在噪声消除、回声消除、信道均衡、信号预测等领域的广泛应用。 多速率信号处理: 上采样与下采样: 详细介绍上采样(插值)和下采样(抽取)的原理,以及它们在改变信号采样率时的作用。 抽取滤波器与插值滤波器: 讲解用于实现上采样和下采样的滤波器设计。 多速率信号处理的应用: 介绍多速率信号处理在通信系统(如多载波调制)、音频和图像处理中的重要作用,如节省计算资源、实现不同采样率的系统互联。 谱估计: 经典谱估计方法: 介绍周期图法、改进周期图法等经典谱估计方法,分析它们的优缺点。 现代谱估计方法(参数化方法): 介绍AR模型、MA模型、ARMA模型等参数化模型,以及利用这些模型进行谱估计的方法,如Yule-Walker方程、Burg方法等。 谱估计的应用: 讨论谱估计在信号分析、特征提取、系统识别等方面的应用。 第五部分:数字信号处理的应用实践 本部分将通过实际案例,展示数字信号处理技术在各个领域的应用。 通信系统中的DSP: 调制与解调: 介绍ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制解调技术的DSP实现。 信道编码与解码: 阐述信道编码(如卷积码、Turbo码)在DSP中的实现,以及其纠错能力。 均衡技术: 介绍自适应均衡在补偿信道失真方面的应用。 音频信号处理: 音频压缩与编码: 介绍MP3、AAC等音频编码格式背后的DSP原理。 音频增强与效果处理: 讲解噪声抑制、混响、均衡器等音频效果的DSP实现。 语音识别与合成: 简述语音信号处理在语音识别和语音合成中的作用。 图像与视频处理: 图像滤波与增强: 介绍平滑、锐化、边缘检测等图像滤波算法的DSP实现。 图像压缩: 阐述JPEG、MPEG等图像视频压缩标准中的DSP技术。 特征提取与识别: 讨论DSP在人脸识别、目标跟踪等图像识别任务中的应用。 其他应用领域: 雷达与声纳信号处理: 介绍脉冲压缩、多普勒效应处理等。 生物医学信号处理: 如ECG、EEG信号的分析与滤波。 控制系统中的DSP: 如数字PID控制器。 本书特色: 系统性强: 涵盖了数字信号处理从基础理论到高级应用的完整知识体系。 理论与实践并重: 在深入讲解理论概念的同时,提供了丰富的工程实例和实践指导。 算法原理清晰: 对各种核心算法的推导和原理进行了详尽的阐述。 易于理解: 语言通俗易懂,注重概念的清晰化和逻辑性的呈现。 应用广泛: 介绍了DSP在多个重要技术领域的应用,激发读者的学习兴趣和工程应用能力。 目标读者: 本书适合于电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的高年级本科生、研究生,以及从事相关领域研究和开发的工程技术人员。对于希望系统学习和掌握数字信号处理技术的读者,本书将是一个理想的选择。