本书讲述了现代通信原理,包含现代通信系统的组成、基本概念、基本原理、分析与设计方法及应用。全书共分为14章,主要内容包括模拟通信原理、数字通信原理、通信网和通信系统举例,侧重于于数字通信原理。
本书在内容上力求科学性、先进性、系统性与实用性;在讲述上力求概念清楚、重点突出、深入浅出、通俗易懂。
本书可作为高等学校通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、计算机科学与技术及其他相近专业本科生教材或研究生参考书;也可供从事通信、电子、信息等工作的科研人员参考。
第1章 绪论
1. 1 通信的概念及系统模型
1. 1. 1 通信的概念
1. 1. 2 通信系统模型
1. 1. 3 模拟通信系统模型和数字通信系统模型
1. 2 通信的发展过程
1. 3 通信系统的分类及通信方式
1. 3. 1 通信系统的分类
1. 3. 2 通信方式
1. 4 信息及其度量
1. 5 通信系统的主要性能指标
习题
第2章 确知信号分析
2. 1 引言
2. 2 信号与系统的基本分析方法
2. 3 能量谱密度和功率谱密度
2. 3. 1 信号的能量和功率
2. 3. 2 巴塞伐尔(Parseval)定理
2. 3. 3 能量谱密度和功率谱密度
2. 3. 4 能量信号和功率信号通过线性系统
2. 4 卷积
2. 4. 1 卷积的定义
2. 4. 2 卷积的性质
2. 5 相关函数
2. 5. 1 波形的互相关与自相关
2. 5. 2 相关函数与谱密度
习题
第3章 随机信号分析
3. 1 引言
3. 2 概率论的基本概念
3. 3 随机过程的基本概念
3. 3. 1 随机过程
3. 3. 2 随机过程的统计特性
3. 3. 3 随机过程的数字特征
3. 4 平稳随机过程
3. 4. 1 平稳随机过程的定义
3. 4. 2 平稳随机过程的各态历经性
3. 5 平稳随机过程的自相关函数和功率谱密度
3. 5. 1 自相关函数的性质
3. 5. 2 平稳随机过程的功率谱密度及其与自相关函数的关系
3. 6 高斯过程
3. 6. 1 高斯过程的定义
3. 6. 2 高斯过程的性质
3. 6. 3 高斯白噪声
3. 7 窄带随机过程
3. 7. 1 窄带随机过程的概念
3. 7. 2 同相分量和正交分量的统计特性
3. 7. 3 包络和相位的统计特性
3. 8 正弦波加窄带随机过程
3. 9 随机过程通过线性系统
习题
第4章 信道
4. 1 引言
4. 2 信道的定义及其数学模型
4. 2. 1 信道的定义
4. 2. 2 信道的数学模型
4. 3 恒参信道及其对信号传输的影响
4. 3. 1 恒参信道
4. 3. 2 恒参信道特性及其对信号传输的影响
4. 4 随参信道及其对信号传输的影响
4. 4. 1 随参信道
4. 4. 2 随参信道特性及其对信号传输的影响
4. 4. 3 随参信道特性的改善--分集接收
4. 5 信道的加性噪声
4. 6 信道的容量
4. 6. 1 离散信道的信道容量
4. 6. 2 连续信道的信道容量
习题
第5章 模拟调制系统
5. 1 引言
5. 2 幅度调制与解调
5. 2. 1 标准调幅(AM)
5. 2. 2 抑制载波双边带(DSB)调制
5. 2. 3 单边带(SSB)调制
5. 2. 4 残留边带(VSB)调制
5. 2. 5 调幅系统的解调
5. 3 线性调制系统的抗噪声性能
5. 3. 1 通信系统抗噪声性能的分析模型
5. 3. 2 线性调制系统相干解调器的抗噪声性能
5. 3. 3 线性调制系统非相干解调器的抗噪声性能
5. 4 角度调制
5. 4. 1 角度调制的基本概念
5. 4. 2 窄带调频(NBFM)
5. 4. 3 宽带调频(WBFM)
5. 4. 4 调频信号的功率分布
5. 4. 5 调频信号的产生与解调
5. 5 频率调制系统的抗噪声性能
5. 5. 1 NBFM的抗噪声性能
5. 5. 2 WBFM的抗噪声性能
5. 6 频率调制系统的预加重和去加重
5. 7 调频系统的专用芯片
5. 7. 1 低功耗调频调制器芯片
5. 7. 2 高增益低功耗解调器芯片
5. 8 各种模拟调制系统的比较
习题
第6章 模拟信号数字化
6. 1 引言
6. 2 抽样定理
6. 2. 1 低通信号抽样定理
6. 2. 2 带通信号抽样定理
6. 3 脉冲振幅调制(PAM)
6. 3. 1 自然抽样
6. 3. 2 平顶抽样
6. 4 脉冲编码调制(PCM)
6. 4. 1 量化
6. 4. 2 编码和译码
6. 4. 3 PCM集成编. 译码器简介
6. 4. 4 PCM系统的抗噪声性能
6. 5 增量调制(△M)系统
6. 5. 1 增量调制的基本原理
6. 5. 2 增量调制系统中量化噪声和过载噪声的影响
6. 5. 3 增量调制系统中加性高斯白噪声的影响
6. 5. 4 PCM和△M系统的性能比较
6. 6 几种改进型增量调制
6. 6. 1 总和增量调制(△-∑M)
6. 6. 2 数字压扩自适应增量调制
6. 6. 3 差分脉冲编码调制(DPCM)
6. 6. 4 增量调制解调器芯片
6. 7 语音与图像压缩编码简介
6. 7. 1 语音压缩编码简介
6. 7. 2 图像压缩编码简介
习题
第7章 数字信号的基带传输系统
7. 1 引言
7. 2 数字基带传输的常用码型
7. 2. 1 码型设计的原则
7. 2. 2 常用码型
7. 3 数字基带信号的频谱分析
7. 3. 1 数字基带信号的频谱特性
7. 3. 2 常用数字基带信号功率谱密度举例
7. 4 基带传输的码间串扰与无码间串扰的基带传输
7. 4. 1 数字基带信号传输系统模型
7. 4. 2 基带传输的码间串扰
7. 4. 3 无码间串扰的基带传输特性
7. 4. 4 无码间串扰的理想低通滤波器
7. 4. 5 无码间串扰的滚降系统
7. 5 部分响应技术
7. 5. 1 第Ⅰ类部分响应
7. 5. 2 差错传播和预编码
7. 5. 3 第Ⅳ类部分响应波形
7. 6 无码间串扰的基带传输系统的抗噪声性能
7. 7 眼图
7. 8 均衡
7. 8. 1 时域均衡器的基本工作原理
7. 8. 2 时域均衡器的输出及抽头系数的计算
习题
第8章 数字调制系统
8A 引言
8. 2 二进制数字调制原理
8. 2. 1 二进制幅移键控(2ASK)
8. 2. 2 二进制频移键控(2FSK)
8. 2. 3 二进制相移键控(2PSK)
8. 3 二进制数字调制信号的频谱特性
8. 3. 1 ASK信号的功率谱
8. 3. 2 FSK信号的功率谱
8. 3. 3 PSK信号的功率谱
8. 4 二进制数字调制系统的抗噪声性能
8. 4. 1 二进制幅移键控系统的抗噪声性能
8. 4. 2 二进制频移键控系统的抗噪声性能
8. 4. 3 二进制相移键控系统的抗噪声性能
8. 4. 4 二进制数字调制系统的性能比较
8. 5 多进制数字调制系统
8. 5. 1 MASK调制原理
8. 5. 2 MFSK调制原理
8. 5. 3 MPSK调制原理
8. 5. 4 M进制数字调制系统的抗噪声性能
8. 6 现代数字调制技术
8. 6. 1 正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
8. 6. 2 偏移四相相移键控OQPSK(Offset Quadri-Phase Shift Keying)
8. 6. 3 π4-QPSK
8. 6. 4 最小频移键控MSK
8. 6. 5 其他恒包络调制
习题
第9章 数字信号的最佳接收
9. 1 引言
9. 2 最大输出信噪比准则及其最佳接收机
9. 3 最小均方差准则及其最佳接收机
9. 4 最小差错概率准则及其最佳接收机
9. 4. 1 最佳接收准则
9. 4. 2 恒参信道确知信号的最佳接收
9:5 二进制数字调制信号的最佳接收
9. 5. 1 2ASK系统最佳接收机结构
9. 5. 2 2FSK系统最佳接收机结构
9. 5. 3 2PSK系统最佳接收机结构
9. 6 最佳接收机的性能
9. 6. 1 最佳接收机的性能及其潜力
9. 6. 2 最佳接收机与实际接收机的性能比较
习题
第10章 信道复用和多址方式
10. 1 引言
10. 2 频分复用(FDM)及多级调制
10. 2. 1 频分多路复用
10. 2. 2 多级调制
10. 3 时分复用(TDM)
10. 4 数字复接技术
10. 4. 1 数字复接设备的构成
10. 4. 2 复接标准
10. 4. 3 复接方式
10. 4. 4 同步复接
10. 4. 5 异步复接
10. 5 码分复用
10. 5. 1 概念
10. 5. 2 伪随机码
10. 5. 3 直接序列(DS)通信系统
10. 5. 4 跳频序列(FH)通信系统
10. 6 多址通信方式
10. 6. 1 频分多址(FDMA)
10. 6. 2 时分多址(TDMA)
10. 6. 3 码分多址(CDMA)
习题
第11章 同步原理
11. 1 载波同步
11. 1. 1 插入导频法
11. 1. 2 直接法
11. 1. 3 同相正交法(科斯塔斯环)
11. 1. 4 载波同步系统的性能
11. 2 位同步
11. 2. 1 插入导频法
11. 2. 2 自同步法
11. 2. 3 位同步系统的性能
11. 3 帧同步
11. 3. 1 起止式同步法
11. 3. 2 对帧同步系统的要求
11. 3. 3 集中插入同步法
11. 3. 4 分散插入同步法
11. 3. 5 帧同步系统的性能
11. 4 跳频信号的同步
11. 4. 1 跳频同步的内容及方法
11. 4. 2 跳频系统的等待自同步法
11. 5 网同步
11. 5. 1 全网同步系统
11. 5. 2准同步系统
习题
第12章 差错控制编码
12. 1 引言
12. 2 纠错编码的原理
12. 2. 1 纠错编码的原理
12. 2. 2 差错控制编码的基本概念
12. 3 常用的简单编码
12. 3. 1 奇偶监督码
12. 3. 2 维奇偶监督码
12. 3. 3 恒比码
12. 3. 4 正反码
12. 4 线性分组码
12. 4. 1 汉明码的编码原理
12. 4. 2 汉明码的译码
12. 5 循环码
12. 5. 1 循环码的概念
12. 5. 2 码多项式及按模运算
12. 5. 3 码的生成多项式和生成矩阵
12. 5. 4 循环码的编码
12. 5. 5 循环码的解码
12. 5. 6 实用循环码
12. 6 卷积码
12. 6. 1 卷积码的编码原理
12. 6. 2 卷积码的图解表示
12. 6. 3 卷积码的生成矩阵和监督矩阵
12. 6. 4 卷积码译码
12. 7 网格编码调制
12. 7. 1 TCM编码器结构
12. 7. 2 归一化欧几里德距离
12. 7. 3 信号点集的划分
12. 7. 4 TCM码网格图及卷积码编码器
习题
第13章 通信网
13. 1 通信网概述
13. 1. 1 通信网的概念及构成要素
13. 1. 2 通信网的业务
13. 1. 3 通信网的分类
13. 1. 4 现代通信网的构成和发展
13. 2 通信网的基本理论
13. 2. 1 通信网的拓扑结构
13. 2. 2 通信网中的交换
13. 2. 3 通信网的约定
13. 3 基本通信网
13. 3. 1 电话通信网
13. 3. 2 数字数据网
13. 3. 3 计算机网络
13. 3. 4 综合业务数字网(ISDN)
习题
第14章 通信系统举例
14. 1 移动通信系统
14. 1. 1 移动通信系统的发展概况
14. 1. 2 移动通信的特点
14. 1. 3 移动通信关键技术
14. 1. 4 GSM数字蜂窝移动通信系统
14. 2 光纤通信系统
14. 2. 1 光纤通信的发展概况和优点
14. 2. 2 光纤通信系统的基本组成
14. 2. 3 光纤
14. 2. 4 光缆
14. 2. 5 光源与光发射机
14. 2. 6 光检测器与光接收机
14. 2. 7 光放大器
14. 2. 8 光通信网新技术
14. 2. 9 光波分复用(WDM)技术基本原理
14. 2. 10 WDM光网络
14. 2. 11 光孤子通信系统
14. 2. 12 中国光网络的发展
14. 3 卫星通信系统
14. 3. 1 卫星通信系统的发展
14. 3. 2 卫星通信系统的分类和优缺点
14. 3. 3 卫星通信系统的组成
14. 3. 4 卫星通信系统的工作原理
习题
附录A 误差函数. 互补误差函数表
附录B 英文缩写名词对照表
附录C 部分习题答案
参考文献
本书是天津市高校"十五"规划教材, 是依据工科类通信教材出版编写大纲及作者多年来从事"通信原理"课程教学的实践经验编写而成的.
本书重点讲述现代通信原理, 包含现代通信系统的组成. 基本概念. 基本原理. 分析与设计方法及应用. 本书的内容紧密结合通信技术的发展, 尽可能多地融入通信领域的新技术. 新方法, 理论与实际相结合, 在讲述理论的同时, 介绍了部分常用的通信电路芯片. 实用电路以及软件流程图, 并通过"通信网"和"通信系统举例"两章使学生加深对通信原理的理解和了解通信原理的应用, 从而提高解决通信工程实际问题的能力. 考虑到部分专业在学习本课程之前没有开设"信号与系统"课程, 因此本书包含了"确知信号分析"一章, 可根据实际教学的需要进行选讲.
本书共分为14章:第1章主要介绍了通信的基本概念. 通信系统模型. 通信系统的性能指标, 同时还介绍了信息论的基本概念:第2章介绍了信号与系统的基本分析方法, 信号的频谱. 信号的能量及功率谱密度. 卷积和相关函数等概念, 第3章主要介绍了本书其他章节所需的随机信号与噪声分析的数学知识, 第4章讨论了信道的模型. 分类以及信道对信号传输的影响, 第5章介绍了模拟调制系统的原理, 第6章详细讨论了模拟信号的抽样. 量化和编码方法, 第7章对基带传输系统设计的各个方面做了基本介绍:第8章介绍了基带的二进制数字调制. 各种多进制调制及多种现代调制技术, 第9章介绍了几种常用的最佳接收准则及其最佳接收机的设计, 并分析了它们的性能, 第10章讲述了多路复用. 复接和多址接入技术, 并且特别介绍主要的国际标准建议和一些实用体制, 第11章着重分析了载波同步. 位同步. 帧同步. 网同步及调频系统同步的实现方法和噪声性能, 第12章介绍了信道编码原理. 线性分组码. 循环码. 卷积码和TCM码等:第13章介绍了通信网的基本概念和部分应用的通信网, 第14章介绍了移动通信. 光纤通信和卫星通信系统的基本组成及工作原理, 使读者学习时能理论联系实际, 建立完整的数字通信系统的概念. 为了便于读者理解和复习, 各章末还附有习题, 并且在书后给出了部分习题答案, 供读者参考.
本书的参考学时数为48~100学时, 可安排为一学期或两学期的课程, 并辅以相应的实验课.
本书由天津工业大学苗长云担任主编, 天津大学沈保锁. 天津理工大学窦晋江担任副主编. 本书第1章由苗长云编写, 第2. 3章由厉彦峰编写, 第4章由刘培编写, 第5章由关连成编写, 第6章由关连成. 苗长云编写, 第7. 8章由窦晋江编写, 第9章由苗长云编写, 第10章由郭翠娟编写, 第11章由沈保锁编写, 第12章由郭翠娟. 苗长云编写, 第13. 14章由李莉编写.
本书由天津大学王秉钧教授担任主审. 主审人对本书提出了许多宝贵的指导性意见, 对此, 我们表示诚挚的谢意. 此外, 本书还得到了天津市教委的大力支持, 我们深表谢意!电子工业出版社王颖编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动, 在此一并表示衷心感谢!
限于作者的水平, 书中难免有不妥或错误之处, 恳请读者批评指正.
编者著