数字通信原理实验指导/普通高等教育“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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弓云峰，崔得龙，张涛 著

图书标签:

• 数字通信
• 通信原理
• 实验指导
• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 信号处理
• 无线通信
• 信息技术
• 电子工程

出版社： 中国石化出版社

ISBN：9787511421807

版次：1

商品编码：11335999

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：32开

出版时间：2013-09-01

用纸：胶版纸

页数：146

字数：121000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字通信原理实验指导/普通高等教育“十二五”规划教材》着重强化学生运用课程理论和技术解决实际问题的能力。《数字通信原理实验指导/普通高等教育“十二五”规划教材》按照“信号与系统篇”、“数字信号处理篇”和“数字通信原理篇”三个层次展开，共包括十六个实验。每个实验包括实验目的、实验原理及方法、实验内容及步骤、思考题和实验报告要求等内容。
　　《数字通信原理实验指导/普通高等教育“十二五”规划教材》层次分明，浅显易懂，适合高等院校通信工程、电子信息技术等专业学生作为相关课程实验参考书。

内页插图

目录

信号与系统篇
实验一 连续时间信号的MATLAB表示与计算
实验二 连续时间系统的时域分析
实验三 周期信号的频谱分析
实验四 非周期信号的傅立叶变换分析
实验五 信号与系统复频域分析
实验六 抽样定理

数字信号处理篇
实验七 离散时间信号的MATLAB表示与计算
实验八 离散时问系统的时域分析
实验九 FFT算法与离散时间信号的频域分析
实验十 离散系统的变换域分析
实验十一 无限冲激响应数字滤波器的设计
实验十二 有限冲激响应数字滤波器设计

数字通信原理篇
实验十三 AMl、HDB3编译码实验
实验十四 PCM编、解码单路、多路实验
实验十五 DPSK调制、解调实验
实验十六 循环码编、译码实验
附录 MATLAB主要命令函数表

前言/序言

《通信原理实践：从理论到应用的跨越》 内容简介 这是一本旨在为通信工程、电子信息工程及相关专业学生提供扎实通信原理实践基础的实验指导书籍。本书紧密围绕现代通信系统核心技术，以理论与实践相结合为指导思想，通过一系列精心设计的实验项目，帮助读者深入理解并掌握通信原理的关键概念与实际应用。全书涵盖了从基础信号处理到复杂现代通信系统的多个重要环节，力求让读者在动手实践中构建起完整的通信知识体系。 第一章：信号与系统基础 本章将引导读者从最基础的信号与系统概念入手，为后续更复杂的通信系统实验打下坚实基础。 实验一：周期信号的傅里叶级数分析 实验目的： 掌握周期信号的傅里叶级数展开原理，理解信号的频谱特性。学习使用MATLAB/Python等工具对周期信号进行傅里叶级数分解，观察不同谐波分量对信号形状的影响。 实验内容： 生成不同类型的周期信号，如方波、三角波、锯齿波。 计算并绘制这些信号的傅里叶级数系数。 通过叠加低次谐波，观察信号逼近原信号的过程。 分析信号基频和各次谐波的幅度和相位对信号形状的贡献。 探讨傅里叶级数在信号滤波、数据压缩等方面的初步应用。 预习要求： 复习傅里叶级数的基本概念、公式及其物理意义。了解信号的频域表示。 实验二：非周期信号的傅里叶变换 实验目的： 理解傅里叶变换的原理，掌握分析非周期信号频域特性的方法。学习利用数值计算工具实现傅里叶变换，并对结果进行解释。 实验内容： 生成典型的非周期信号，如冲激信号、矩形脉冲、指数衰减信号。 使用离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）算法计算信号的频谱。 绘制信号的时域波形和幅度谱、相位谱。 分析信号的带宽、主瓣宽度、旁瓣等重要频谱参数。 通过截断信号或改变信号参数，观察其频谱的变化规律。 预习要求： 熟悉傅里叶变换的定义、性质及其与傅里叶级数的关系。了解DFT和FFT算法的基本原理。 实验三：线性时不变系统的时域与频域响应 实验目的： 深入理解线性时不变（LTI）系统的定义及其基本特性。掌握分析LTI系统时域响应（卷积）和频域响应（频率响应）的方法。 实验内容： 定义不同的LTI系统，例如RC滤波器、RL滤波器、延迟系统。 通过卷积运算计算系统对特定输入信号的时域输出。 计算系统的频率响应函数（H(jω)）。 分析频率响应对信号幅度和相位的改变作用，绘制幅度频率响应和相位频率响应曲线。 比较不同滤波器（如低通、高通、带通）对信号的滤波效果。 理解系统频率响应与信号频谱的相互作用。 预习要求： 复习卷积定理、系统函数、频率响应的定义和计算方法。 第二章：模拟调制与解调 本章将聚焦模拟通信中最常见的调制与解调技术，让读者亲手实现并分析其性能。 实验四：调幅（AM）信号的产生与解调 实验目的： 掌握调幅信号的产生原理，理解不同调幅方式（DSB-SC, AM）的特点。学习并实现包络检波和同步解调方法。 实验内容： 使用乘法器电路或软件仿真实现DSB-SC（双边带抑制载波）信号的产生。 叠加载波，生成标准AM信号。 设计并实现包络检波器，对AM信号进行解调，分析其优缺点。 设计并实现同步解调器（相干解调），分析其性能优势。 分析调幅信号的频谱，理解带宽占用。 模拟噪声对AM信号解调的影响。 预习要求： 了解调幅信号的数学表达式，掌握DSB-SC、AM信号的产生原理。复习包络检波和同步解调的电路原理。 实验五：调频（FM）信号的产生与解调 实验目的： 理解调频信号的产生原理，掌握调频信号的特点。学习并实现调频信号的解调方法。 实验内容： 使用压控振荡器（VCO）或软件仿真实现调频信号的产生。 研究调频信号的瞬时频率与基带信号的关系。 设计并实现鉴频器（如斜率检测器、锁相环鉴频器）。 分析调频信号的频谱特性，理解其带宽与调制指数的关系。 对比调频和调幅在抗噪声性能上的差异。 预习要求： 熟悉调频信号的数学描述，理解瞬时频率的概念。了解不同鉴频器的基本工作原理。 实验六：调相（PM）信号的产生与解调 实验目的： 学习调相信号的产生原理，并理解其与调频信号的联系与区别。 实验内容： 通过积分器和压控振荡器（VCO）实现调相信号的产生。 分析调相信号的幅度、相位与基带信号的关系。 通过对调相信号进行微分，将其转换为调频信号，然后使用调频解调器进行解调。 研究调相信号的频谱特点。 预习要求： 掌握调相信号的数学表达式，理解调相与调频的相互转换。 第三章：数字基带传输 本章将深入探讨数字信号在信道中的传输，包括信号的编码、成型和判决。 实验七：信道编码与译码 实验目的： 理解信道编码的基本概念和作用，学习几种典型的信道编码（如汉明码、卷积码）的编码和译码原理。 实验内容： 实现汉明码的编码和译码过程，学习错误检测与纠正的基本方法。 实现简单的卷积码的编码和译码（如Viterbi算法的简化应用）。 模拟加性高斯白噪声（AWGN）信道，并计算不同编码方案在有噪声信道下的误码率（BER）性能。 分析编码增益的意义。 预习要求： 复习纠错码的基本原理，了解汉明距离、校验矩阵等概念。了解卷积码的生成多项式和状态图。 实验八：基带脉冲整形 实验目的： 理解脉冲整形在数字基带传输中的重要性，掌握滚降滤波器（Raised Cosine Filter）的设计与应用。 实验内容： 生成随机的二进制码流。 使用不同滚降系数的滚降滤波器对发送信号进行整形。 观察整形后的信号波形，分析其时域特性，如码间串扰（ISI）的产生。 绘制滤波器的频率响应，分析其特性。 在接收端设置匹配滤波器，并分析系统的误码率性能。 预习要求： 了解码间串扰的危害，熟悉滚降滤波器的定义和特性。 实验九：数字信号的均衡 实验目的： 理解由于信道失真（如频率选择性衰落）引起的码间串扰（ISI），学习使用均衡器（如线性均衡器、决策反馈均衡器）来补偿ISI。 实验内容： 模拟具有典型失真的信道模型（如多径衰落信道）。 在没有均衡器的情况下，观察和测量系统的误码率性能。 设计并实现简单的线性均衡器，并分析其对ISI的补偿效果。 （可选）实现决策反馈均衡器（DFE），并与其性能进行对比。 分析均衡器参数对系统性能的影响。 预习要求： 深入理解码间串扰的产生原因，了解均衡器的基本原理。 第四章：数字带通传输 本章将讲解数字信号如何调制到高频载波上传输，即数字带通传输。 实验十：ASK、FSK、PSK调制与解调 实验目的： 掌握幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等基本数字调制方式的原理。学习并实现这些调制解调过程。 实验内容： ASK： 实现ASK信号的产生（开关控制载波幅度）和包络检波解调。 FSK： 实现FSK信号的产生（不同频率的振荡器）和匹配滤波器或锁相环解调。 PSK： 实现BPSK（二进制相移键控）信号的产生（通过乘法器改变载波相位）和相干解调。 QPSK： （可选）实现QPSK（四相相移键控）信号的产生和相干解调。 分析不同调制方式的频谱效率和抗噪声性能。 预习要求： 熟悉ASK、FSK、PSK的数学模型，了解其基本调制和解调框图。 实验十一：QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制与解调 实验目的： 理解正交幅度调制（QAM）的原理，掌握其提高频谱效率的优势。学习并实现M-QAM（如16-QAM）的调制与解调。 实验内容： 将数字信号映射到星座点，理解星座图的意义。 实现QAM调制器，根据映射关系生成QAM信号。 实现QAM解调器，包括匹配滤波器和信号判决。 分析QAM信号的频谱特性，计算其频谱效率。 在AWGN信道下，测试不同阶数QAM的误码率性能。 预习要求： 了解星座图的概念，熟悉QAM的调制原理。 实验十二：OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统仿真 实验目的： 理解OFDM的核心思想，即利用大量正交子载波来传输数据，从而对抗频率选择性衰落。学习OFDM系统的基本结构。 实验内容： 理解IFFT/FFT在OFDM调制解调中的作用。 实现OFDM系统的发送端，包括串并转换、QAM调制、IFFT、加循环前缀。 模拟OFDM系统在多径信道下的传输。 实现OFDM系统的接收端，包括移除循环前缀、FFT、QAM解调、并串转换。 分析OFDM系统在对抗频率选择性衰落方面的优势，并与单载波系统进行性能对比（通过误码率）。 预习要求： 了解OFDM技术的基本原理，熟悉IFFT/FFT的应用。 第五章：通信系统仿真与性能分析 本章将综合运用前几章的知识，对通信系统进行仿真，并从不同角度进行性能评估。 实验十三：通信系统误码率（BER）性能仿真 实验目的： 学习使用仿真工具（如MATLAB/Python）构建完整的通信系统模型，并进行端到端的性能评估。 实验内容： 选择一个典型的通信系统链路（例如，ASK基带传输，或BPSK带通传输）。 搭建仿真平台，包含信源、编码、调制、信道（如AWGN）、解调、解码、判决等模块。 改变信噪比（SNR）或信道参数，测量并绘制系统的误码率（BER）曲线。 将仿真结果与理论计算结果进行对比，分析误差来源。 （可选）加入不同类型的干扰或非线性失真，观察其对BER性能的影响。 预习要求： 熟悉仿真软件的基本操作，了解BER的计算方法。 实验十四：系统参数对性能的影响分析 实验目的： 通过改变系统参数，深入理解各个参数对通信系统整体性能（如数据率、可靠性、带宽效率）的影响。 实验内容： 选择一个具体的通信场景（如一个BPSK系统）。 系统性地改变关键参数，例如： 信号幅度或功率。 滤波器滚降系数。 采样率。 信道噪声水平。 调制阶数（如果适用）。 观察并记录参数变化对误码率、星座图（如果适用）和系统吞吐量的影响。 通过实验结果，总结出优化系统性能的指导原则。 预习要求： 能够识别通信系统中关键的性能指标和可调参数。 附录 附录A：常用通信数学函数及工具介绍 （如MATLAB/Python中信号处理和通信工具箱的常用函数） 附录B：硬件实验注意事项与安全指南 （如果涉及硬件搭建） 附录C：实验报告撰写规范 本书的每一个实验都设计了明确的实验目的、详细的实验步骤、预习要求和讨论问题，旨在引导读者主动探索、深入思考，并最终将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。通过本实验指导，我们期望培养出一批具有扎实通信原理功底和卓越实践动手能力的未来通信工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字通信原理实验指导》真是让人眼前一亮，完全颠覆了我对实验教材的刻板印象。作为一名对数字通信充满好奇但又深知其复杂性的学生，我一直希望能找到一本既能清晰讲解理论，又能指导动手实践的优秀教材。这本教材恰好满足了我的需求，甚至超出了我的预期。它不是那种枯燥乏味、公式堆砌的理论书，也不是那种简单粗暴、缺乏解释的指导手册。相反，它以一种非常友好的方式，将抽象的数字通信概念具象化，并通过一系列精心设计的实验，让读者在亲手操作中理解那些曾经晦涩难懂的原理。 每一个实验都围绕着一个核心的数字通信主题展开，比如信号的采样与量化、编码与解码、调制与解调等等。实验的步骤非常详细，清晰地列出了所需的硬件设备、软件工具以及操作流程。更难得的是，教材还为每个实验都提供了详细的理论背景介绍，帮助我们理解实验的目的和意义，而不是盲目地照搬指令。在实验过程中，教材还会适时地给出一些提示和注意事项，引导我们思考实验现象背后的原因，并鼓励我们进行更深入的探索。我尤其喜欢其中关于信道编码的实验，通过实际编码和解码的过程，我才真正体会到纠错码的强大威力，对数据传输的可靠性有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我学习数字通信过程中扮演了非常重要的角色，它不仅仅是一本“工具书”，更像是一本“启蒙书”。作为一本“十二五”规划教材，它在内容的深度和广度上都有很好的体现，但最让我印象深刻的是它在引导学生独立思考和解决问题方面的作用。教材中的实验设计，并非一成不变，而是提供了足够的灵活性，让我们可以根据自己的理解进行调整和创新。 我尤其赞赏教材在理论与实践之间的平衡。它没有简单地把理论知识搬到实验台上，而是通过精心设计的实验，将抽象的理论概念变得具体可感。比如，在学习误码率（BER）的概念时，教材通过模拟不同信噪比下的传输过程，让我们直观地看到信噪比对传输错误率的影响。这种“眼见为实”的学习方式，比死记硬背公式要有效得多。而且，教材还会引导我们分析实验数据，思考数据背后的物理含义，这对于培养我们的工程思维非常有帮助。这本书让我深刻体会到，数字通信不仅仅是数学公式的堆砌，更是一门与实际应用紧密结合的工程学科。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字通信原理实验指导》简直是数字通信领域的“炼金石”，能把那些枯燥的理论变成触手可及的实际操作。作为一个已经学习过一些数字通信理论知识的学生，我常常感到理论与实践之间存在一道难以逾越的鸿沟。很多时候，书本上的公式和图表在脑海中构建起一个完美的模型，但当我尝试去用代码模拟或者实际搭建电路时，却发现现实远比理论复杂得多。这本书的出现，正好填补了这一空白。它不仅仅是提供了实验步骤，更重要的是，它教会了如何去“想”和“做”。 书中的实验设计非常贴合实际应用，涵盖了数字通信中的许多关键环节，例如信噪比对误码率的影响、不同编码方式的性能对比、滤波器在信号传输中的作用等等。每一个实验都不仅仅是为了完成一个任务，而是为了让读者真正理解背后的原理。教材在介绍实验时，会详细解释每一步的必要性，并提供相关的背景知识，这对于我们理解实验的“为什么”至关重要。我印象最深的是关于脉冲成型的实验，通过调整不同的脉冲成型滤波器，我直观地看到了信号在不同形状下的频谱变化，以及这对 ISI（码间串扰）的影响，这比单纯看公式来理解要深刻得多。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为，这本《数字通信原理实验指导》在普通高等教育的教材中，绝对属于一股清流。它的内容设计不仅紧扣“十二五”规划教材的定位，更在实际教学和学生学习需求上做到了高度契合。这本书的语言风格比较朴实，但又不失严谨，使得复杂的理论知识能够以一种易于接受的方式呈现出来。我特别喜欢的是，教材中融入了大量的图示和表格，这极大地帮助了我理解那些抽象的信号波形和系统框图。 书中的实验指导部分，其细致程度令人称赞。它不是简单地罗列操作指令，而是会解释每个操作的意义，以及可能出现的预期结果。例如，在进行数字调制解调实验时，教材会详细说明如何设置载波频率、幅度、相位等参数，并预示在不同参数设置下可能出现的信号失真情况。此外，书中还提供了很多值得思考的“进阶”问题，鼓励读者在完成基础实验后，进行更深入的探索和创新。我曾经尝试按照教材的思路，对某个通信系统进行优化，这个过程让我受益匪浅，也更加体会到了数字通信的魅力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我当初抱着试一试的心态入手了这本书，毕竟“十二五”规划教材这个标签让我对内容质量有所期待，但没想到它能如此详实且富有启发性。这本书的编排逻辑非常清晰，从最基础的数字信号表示，到复杂的调制解调技术，再到系统性能的评估，层层递进，循序渐进。即使是我之前觉得特别难以理解的M-PSK和M-QAM调制方式，在这本书的实验指导下，也变得豁然开朗。教材提供的实验框架非常灵活，允许我们根据自己的理解和兴趣进行参数的调整和功能的扩展，而不是仅仅局限于书本上的固定模式。 我特别欣赏的是，教材并没有将理论与实践割裂开来，而是巧妙地将它们融合在一起。每一次实验都紧密联系着相关的理论知识点，并且在实验结束后，都会引导读者对实验结果进行分析和讨论，从而加深对理论的理解。教材中给出的示例代码也十分规范且易于理解，为我们快速搭建实验环境提供了极大的便利。我曾经尝试用自己的方法去实现某个算法，但总觉得哪里不对，后来对照了教材中的代码，才发现自己忽略了某些关键的细节。这本书就像一位经验丰富的导师，在你迷茫时指点迷津，在你进步时给予鼓励。