《通信之道——從微積分到5G》 楊學誌著 9787121280689 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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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
• 信息論
• 無綫通信
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 楊學誌

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121280689

商品編碼：29572408549

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》

定價：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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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
0章 概率論與過程17310.2 聯閤事件和聯閤概率17510.4 變量17710.6 兩個典型的概率密度函數18010.6.2 高斯分布18010.8 多變量的聯閤分布18210.10 聯閤矩18410.12 過程18710.14 復過程18910.16 循環平穩過程19210.18 信號通過綫性時不變係統19410.20 離散過程和係統19810.22 閑話概率論201


1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

2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


3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
4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

5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

6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

7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


8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 波束賦形38218.12 波束賦形與STBC 結閤390

9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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《通信之道——從微積分到5G》 捲一：基礎的構建——信號、係統與變換的基石 在信息爆炸的時代，通信技術如同無形的血脈，連接著世界的每一個角落。從古老的烽火狼煙到如今瞬息萬裏的5G網絡，通信的演進史就是人類智慧不斷突破邊界的史詩。楊學誌先生所著的《通信之道——從微積分到5G》正是這樣一部帶領讀者踏上這場通信技術溯源之旅的力作。這本書並非簡單羅列技術名詞，而是深入剖析瞭支撐現代通信的數學原理和工程思想，將抽象的概念具象化，讓讀者在理解科學的嚴謹與美的同時，領略通信技術的博大精深。 本書的第一捲，如同宏偉建築的地基，為讀者奠定瞭堅實的理論基礎。它從最根本的信號概念入手，將我們日常生活中所見的各種信息——聲音、圖像、數據——統一在數學的語言之下。這裏，“信號”不再是模糊的概念，而是可以被精確描述和分析的數學對象。讀者將在這裏學習到如何用連續信號和離散信號來刻畫不同形式的信息，理解信號的幅值、頻率、相位等關鍵屬性，以及它們在時域和頻域中的錶現形式。 緊接著，信號的分析離不開“係統”。本書將係統定義為能夠對信號進行某種處理的實體，無論是簡單的放大器，還是復雜的通信鏈路，都可以用係統來建模。讀者將學習到如何描述係統的特性，例如綫性、時不變性等，並深入理解係統的輸入輸齣關係。捲積，這一在信號與係統領域至關重要的數學運算，將在書中得到詳盡的闡釋。它揭示瞭係統如何通過“記憶”過去的輸入來影響當前的輸齣，是理解濾波器、延遲器等基本係統模塊的關鍵。 當然，純粹的時域分析往往難以揭示信號的本質。因此，傅裏葉變換的概念應運而生。本書將帶領讀者一步步走進傅裏葉的世界，理解為何一個看似復雜的信號可以分解為一係列簡單的正弦波的疊加。傅裏葉變換如同一個神奇的“萬花筒”，將信號從“時間的麵紗”下解脫齣來，展示其在“頻率的舞颱”上的真實麵貌。讀者將學習到傅裏葉級數用於周期信號的分解，以及傅裏葉變換用於非周期信號的分析。通過對傅裏葉變換的深入理解，我們能夠清晰地看到信號的頻譜，這對於理解調製、濾波等通信過程至關重要。 除瞭傅裏葉變換，拉普拉斯變換和Z變換也將在書中占有一席之地。拉普拉斯變換是傅裏葉變換在復數域的推廣，它能夠處理更廣泛的係統，尤其是在分析瞬態響應和穩定性方麵具有得天獨厚的優勢。對於離散時間信號和係統，Z變換則扮演著與拉普拉斯變換相似的角色，它將離散信號的分析轉移到復數域的單位圓上，使得很多原本復雜的計算變得直觀可行。這些變換不僅是工程分析的利器，更是理解現代通信係統設計哲學的重要窗口。 第一捲的最後，將目光聚焦在“采樣”這一通信領域的核心概念上。根據香農采樣定理，連續信號如何被離散化，以及在不丟失信息的前提下，采樣頻率需要滿足的條件，都將在這裏被清晰地闡述。采樣定理是數字通信的基石，它解釋瞭為何我們可以用有限的數字來精確地錶示無限的信息。理解采樣過程中的混疊現象以及如何避免，對於設計高效可靠的數字通信係統至關重要。 通過對信號、係統、傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換以及采樣定理的深入學習，讀者將建立起理解現代通信技術所必需的紮實數學和理論功底。本書的敘述風格力求嚴謹而不失生動，通過豐富的圖示和恰當的例子，將抽象的數學概念與具體的通信場景相結閤，讓讀者在不知不覺中掌握通信的“道”之根基。 捲二：通信的脈絡——編碼、調製與多址的藝術 在打下瞭堅實的理論基礎之後，第二捲《通信之道——從微積分到5G》將帶領讀者深入通信的核心環節：信息的可靠傳輸。這一捲探討的是如何將原始信息轉化為適閤在信道中傳播的信號，以及如何在多個用戶共享同一通信資源時，確保信息的有效分離。這其中蘊含著信息論的智慧、信號處理的技巧以及係統設計的精妙。 首先，信息傳輸的可靠性是通信的首要目標。本書將詳細介紹“信源編碼”的原理。信源編碼的目標是以更少的比特數來錶示原始信息，從而提高傳輸效率。讀者將學習到信息熵的概念，它是衡量信息不確定性的基本度量，也是信源編碼的理論極限。在此基礎上，本書將介紹熵編碼的經典方法，如霍夫曼編碼和算術編碼。這些編碼技術通過對信息源的統計特性進行建模，能夠有效地去除信息中的冗餘，實現數據的壓縮，使得每一比特都攜帶更多的有效信息。 然而，即便經過信源編碼，信息在傳輸過程中仍然會受到噪聲和乾擾的影響而發生錯誤。為瞭對抗這些不確定性，我們需要引入“信道編碼”。信道編碼的核心思想是在原始信息中添加冗餘，使得接收端即使收到瞭一些錯誤，也能夠從中恢復齣原始信息。本書將係統介紹綫性分組碼，如海明碼，以及捲積碼等經典編碼方案。讀者將理解編碼和解碼的原理，學習如何設計具有糾錯能力的碼字，並瞭解不同編碼方案的性能特點。從簡單的奇偶校驗到復雜的Turbo碼和LDPC碼，本書將逐步揭示信道編碼技術的演進，展現人類在對抗噪聲方麵的智慧結晶。 信息經過編碼後，需要將其轉化為能夠通過物理媒介傳輸的信號。這就是“調製”的範疇。本書將從最基礎的模擬調製技術講起，如調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM），解釋它們如何通過改變載波信號的幅值、頻率或相位來攜帶信息。這些技術是早期無綫通信的基石，理解它們有助於我們把握信號調製的演進脈絡。 隨著數字通信的發展，數字調製技術變得越來越重要。本書將重點介紹常見的數字調製方案，如調幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）以及更為復雜的正交振幅調製（QAM）。讀者將學習到這些調製方式如何將數字比特映射到連續的載波信號上，並通過星座圖來直觀地理解它們的原理和性能。對於QAM等高級調製方式，本書將深入剖析其在高頻譜效率和抗噪聲能力方麵的優勢。 通信資源是有限的，如何讓多個用戶在同一時間、同一頻率或同一地理區域內共享通信鏈路，是通信係統設計麵臨的重大挑戰。本書將詳細介紹“多址技術”，即Multiple Access的技術。讀者將學習到頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）以及正交頻分復用（OFDM）等主流的多址技術。FDMA將頻譜劃分為若乾個獨立的頻段供不同用戶使用；TDMA將時間劃分為不連續的幀，幀內再劃分為時隙供用戶輪流使用；CDMA則允許用戶在同一時間和同一頻率下使用不同的擴頻碼進行通信，充分利用瞭頻譜資源。 OFDM作為現代通信的核心技術之一，其重要性不言而喻。本書將詳細闡述OFDM的原理，它將高速數據流分割成多個低速數據流，並在多個正交的子載波上並行傳輸。OFDM不僅能夠有效地對抗多徑衰落，還能方便地與MIMO（多輸入多輸齣）技術結閤，極大地提升瞭通信係統的容量和可靠性。 第二捲的精髓在於將抽象的數學原理轉化為實實在在的通信機製。通過對信源編碼、信道編碼、調製以及多址技術的學習，讀者將深刻理解現代通信係統是如何在保證信息可靠性的同時，最大化地利用有限的通信資源。本書將力求通過清晰的邏輯和生動的案例，展現通信工程師在信息傳輸領域的智慧與創造力。 捲三：通信的未來——從無綫到智能的飛躍 第三捲《通信之道——從微積分到5G》將目光投嚮瞭通信技術的未來發展方嚮，特彆是無綫通信的革命性進步以及通信係統智能化帶來的深遠影響。本捲在前麵兩捲建立的堅實理論基礎上，帶領讀者認識5G乃至未來通信的關鍵技術和發展趨勢。 首先，本書將深入探討“多輸入多輸齣”（MIMO）技術。MIMO是一種在發射端和接收端都使用多個天綫的技術，它能夠通過空間復用、空間分集等技術，顯著提高通信係統的頻譜效率和鏈路可靠性。讀者將學習到不同MIMO配置（如SISO, SIMO, MISO, MIMO）的原理和優勢，理解空時編碼（STC）如何利用多天綫來抵抗衰落，以及MIMO與OFDM結閤後在提升數據吞吐量方麵的巨大潛力。MIMO是4G和5G無綫通信係統性能提升的關鍵技術之一。 接著，本書將重點介紹“第五代移動通信”（5G）的核心技術。5G不僅僅是速度的提升，更是對通信能力的全麵革新。讀者將瞭解5G的三大應用場景：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）。為瞭實現這些目標，5G采用瞭諸如大規模MIMO（Massive MIMO）、毫米波通信（mmWave）、網絡切片（Network Slicing）以及邊緣計算（Edge Computing）等一係列前沿技術。本書將詳細解析這些技術的工作原理、麵臨的挑戰以及它們如何共同構築5G強大的通信能力。例如，大規模MIMO利用大量天綫來極大地提升頻譜效率和覆蓋範圍；毫米波通信利用高頻段來提供巨大的帶寬，但需要解決傳播損耗和視距傳輸的問題；網絡切片則能夠根據不同的應用需求，將物理網絡虛擬化為多個邏輯網絡，為不同場景提供定製化的服務。 本書還將探討“物聯網”（IoT）通信的發展。隨著連接設備的指數級增長，低功耗、廣覆蓋、低成本的物聯網通信技術成為研究的焦點。讀者將瞭解NB-IoT、LTE-M等LPWAN（低功耗廣域網）技術，它們是如何針對物聯網應用的需求進行優化的，以及它們在智能傢居、智慧城市、工業自動化等領域的廣泛應用前景。 進入智能時代，通信係統本身也正在變得越來越“智能”。本書將觸及“人工智能”（AI）在通信領域的應用。讀者將瞭解AI如何用於優化網絡資源調度、提高信道預測精度、實現智能故障診斷，以及如何通過機器學習來提升調製解調的性能。AI與通信的深度融閤，預示著未來通信係統將具備更強的自適應性、自優化性和自愈能力，能夠更好地滿足日益復雜的通信需求。 除瞭上述核心技術，本書還將展望下一代移動通信（6G）的可能發展方嚮。例如，太赫茲通信（THz）作為未來超高速通信的關鍵技術，將提供比毫米波更寬的帶寬；空天地海一體化網絡將實現真正的全球無縫覆蓋；更加智能化的網絡架構以及與物理世界的深度融閤，都將是未來通信技術的重要探索方嚮。 《通信之道——從微積分到5G》的最後一捲，旨在為讀者描繪一幅宏偉的通信藍圖，從基礎原理到前沿技術，再到未來的無限可能。它不僅是對現有通信技術的高度概括，更是對未來通信發展的深刻洞察。通過閱讀本書，讀者不僅能夠理解通信技術是如何從微積分的嚴謹推演中誕生，又如何在5G時代實現跨越式的飛躍，更能激發對通信領域未來探索的強烈興趣和深刻思考。這本書，是獻給每一位渴望理解信息時代脈搏，探索通信技術無限可能讀者的指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版風格非常注重閱讀的舒適度，字體大小和行間距的拿捏恰到好處，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛過於疲勞。我注意到它在處理復雜公式和圖錶時，采用瞭非常現代化的製圖技術，綫條清晰銳利，圖例標注詳盡，這對於理解那些抽象的信號處理過程至關重要。有時候，一本技術書籍的成敗就在於圖文的配閤是否默契，而這本書顯然在這方麵下瞭大功夫。特彆是那些涉及傅裏葉變換或者信道編碼的章節，如果沒有清晰的視覺輔助，光靠文字描述很容易讓人迷失在符號的海洋裏。這本書似乎深諳此道，每一個關鍵概念的引入，都伴隨著一個精心設計的插圖，幫助讀者建立起直觀的理解模型。這種對細節的執著，體現瞭作者對讀者學習體驗的深切關懷，讓人在閱讀過程中充滿瞭探索的信心。

評分☆☆☆☆☆

從我初步翻閱的感受來看，這本書的敘事風格非常獨特，它似乎沒有采取那種冷冰冰的教科書式的論述，而是帶有一點點“故事性”的引導。作者似乎在努力拉近理論與實踐之間的距離，用一種近乎對話的口吻，引導讀者去思考“為什麼”這些理論是必需的，而不是簡單地告知“是什麼”。這種對底層邏輯的追問，是真正區分優秀教材和普通參考書的關鍵所在。例如，在介紹某些經典通信協議時，我能感受到作者在試圖還原當時工程師們麵臨的睏境和權衡，從而讓我們理解每一個技術選擇背後的曆史必然性和局限性。這種帶著溫度的講解，極大地激發瞭我學習的內在動力，讓我覺得通信技術不再是遙不可及的“黑科技”，而是人類智慧不斷迭代和完善的結晶。

評分☆☆☆☆☆

我個人非常看重一本書的“深度”和“廣度”的平衡，而這本書給我的初步印象是，它在這兩者之間找到瞭一個近乎完美的切入點。它既沒有陷入純粹的數學推導中而讓人望而卻步，也沒有流於錶麵地描述現象而不觸及核心原理。我感覺到作者在努力搭建一座橋梁，一端是嚴謹的數學基礎，另一端是生動的現代應用場景。這種“兩頭兼顧”的寫作策略，意味著即便是對某些高級概念有畏懼心理的讀者，也能通過前期的紮實鋪墊，逐步攀登上去，最終領略到通信係統的全貌。這種結構上的周全考慮，使得這本書具備瞭極高的通用價值，適閤不同知識背景的求知者進行深入探索和學習。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，那種深邃的藍色調，配上簡潔有力的字體，一下子就讓人聯想到那些復雜而又迷人的電磁波在空中穿梭的畫麵。我拿到手的時候，那種紙張的質感也挺好，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺裏麵裝載的知識也同樣分量十足。翻開扉頁，那種撲麵而來的學術氣息讓人肅然起敬，作者的嚴謹態度似乎已經通過排版和用詞傳遞瞭齣來。雖然我還沒有深入閱讀，但光是目錄的編排就透露齣一種清晰的邏輯脈絡，從最基礎的數學工具，逐步過渡到現代通信係統的核心技術，這種循序漸進的安排，對於一個想要係統性構建知識體係的讀者來說，簡直是福音。我期待著能跟著作者的思路，一步步解開通信領域那些看似高不可攀的奧秘，那種從底層原理到宏大應用的完整體驗，是其他零散資料所無法比擬的。它不僅僅是一本書，更像是一份精心繪製的航海圖，指引著我們穿越信息時代的湍急河流。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和印刷質量給我留下瞭極為深刻的印象，這是一種對知識載體的尊重。我特彆喜歡封麵上那種啞光處理帶來的高級質感，它使得整本書看起來既專業又耐看，放在書架上絕對是一個亮眼的物件。內頁的紙張選擇也很有講究，它既能很好地承載墨水的密度，避免洇墨，同時也提供瞭恰當的摩擦力，用鋼筆做筆記時手感極佳，這對於需要反復研讀和圈點的技術書籍來說太重要瞭。很多時候，劣質的印刷會讓讀者在閱讀過程中分心，但這本書的製作水平無疑是頂級的，它讓閱讀本身成為一種享受，而不是一種負擔。這種對物理載體的精益求精，側麵反映瞭作者對內容本身的自信和重視程度。