現(xiàn)代通信原理

第1章　緒論　1
1.1　通信的基本概念　1
1.1.1　通信　1
1.1.2　消息、信息、信號和數(shù)據(jù)　1
1.2　通信系統(tǒng)　2
1.2.1　通信系統(tǒng)模型　2
1.2.2　模擬通信系統(tǒng)　4
1.2.3　數(shù)字通信系統(tǒng)　4
1.2.4　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)　5
1.2.5　數(shù)字通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)　6
1.3　通信系統(tǒng)分類與通信方式　7
1.3.1　通信系統(tǒng)的分類　7
1.3.2　通信方式　9
1.4　信息及其度量　10
1.5　通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)　11
1.5.1　模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)　11
1.5.2　數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)　12
1.5.3　功率利用率　13
1.6　信道及其特征　14
1.6.1　信道　14
1.6.2　信道模型　17
1.6.3　信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊憽?8
1.7　信道容量與理想通信系統(tǒng)　24
1.7.1　信道容量　24
1.7.2　理想通信系統(tǒng)　28
1.8　通信發(fā)展簡史　29
1.9　本章小結(jié)　31
思考題　31
習(xí)題　32
第2章　信號與噪聲　34
2.1　信號的頻譜分析　34
2.1.1　傅里葉級數(shù)　34
2.1.2　傅里葉變換　35
2.1.3　能量譜密度和功率譜密度　37
2.2　卷積和相關(guān)　39
2.2.1　卷積　39
2.2.2　相關(guān)　42
2.3　信號通過線性系統(tǒng)　44
2.4　隨機(jī)信號　44
2.4.1　概率與隨機(jī)變量　44
2.4.2　通信系統(tǒng)中常用的隨機(jī)變量概率分布舉例　47
2.5　隨機(jī)過程及其統(tǒng)計(jì)特性　50
2.5.1　隨機(jī)過程　50
2.5.2　分布函數(shù)和概率密度　50
2.5.3　平穩(wěn)隨機(jī)過程　51
2.5.4　隨機(jī)過程的數(shù)字特征　52
2.5.5　平穩(wěn)隨機(jī)過程的遍歷性(各態(tài)歷經(jīng)性)　55
2.6　隨機(jī)過程的頻譜特性　55
2.6.1　功率譜　56
2.6.2　功率譜與相關(guān)函數(shù)的關(guān)系——維納—欣欽定理　56
2.7　隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)　57
2.8　噪聲及其通過乘法器的響應(yīng)　59
2.8.1　白噪聲　59
2.8.2　乘法器的噪聲響應(yīng)　60
2.8.3　等效噪聲帶寬　61
2.9　帶限高斯白噪聲　61
2.9.1　低通白噪聲　62
2.9.2　帶通白噪聲　62
2.9.3　窄帶噪聲　63
2.10　正弦波加窄帶高斯噪聲　65
2.11　本章小結(jié)　66
思考題　67
習(xí)題　67
第3章　模擬調(diào)制系統(tǒng)　70
3.1　概述　70
3.2　調(diào)幅(am)　71
3.3　抑制載波雙邊帶調(diào)幅(dsb)　74
3.4　單邊帶調(diào)幅(ssb)　76
3.4.1　濾波法產(chǎn)生單邊帶信號　76
3.4.2　相移法產(chǎn)生單邊帶信號　77
3.5　殘留邊帶調(diào)幅(vsb)　78
3.6　調(diào)幅信號的相干解調(diào)　79
3.7　調(diào)幅信號的非相干解調(diào)　82
3.8　角度調(diào)制　83
3.8.1　角度調(diào)制的基本概念　84
3.8.2　窄帶角度調(diào)制　85
3.9　寬帶調(diào)頻(wbfm)　86
3.9.1　單正弦信號調(diào)頻　87
3.9.2　調(diào)頻信號的帶寬　88
3.9.3　調(diào)頻信號的功率分布　89
3.10　寬帶調(diào)頻的產(chǎn)生和解調(diào)　91
3.10.1　寬帶調(diào)頻的產(chǎn)生　91
3.10.2　寬帶調(diào)頻的解調(diào)方法　93
3.11　本章小結(jié)　95
思考題　96
習(xí)題　97
第4章　信源編碼　100
4.1　概述　100
4.1.1　信源的數(shù)學(xué)模型　100
4.1.2　信源編碼的主要方法　101
4.1.3　信源編碼算法　102
4.1.4　信源編碼與失真量　104
4.2　抽樣定理　105
4.2.1　低通信號的抽樣定理　105
4.2.2　與抽樣有關(guān)的誤差　108
4.2.3　帶通信號的抽樣　109
4.3　模擬脈沖調(diào)制　110
4.4　脈沖編碼調(diào)制(pcm)　110
4.4.1　脈碼調(diào)制的基本原理　111
4.4.2　量化　113
4.4.3　壓縮與擴(kuò)張　115
4.4.4　編碼　119
4.4.5　逐次比較型編譯碼原理　121
4.5　增量調(diào)制(Δm或dm)　124
4.5.1　預(yù)測編碼的概念　124
4.5.2　增量調(diào)制(Δm或dm)　125
4.5.3　Δm與pcm系統(tǒng)的比較　127
4.6　增量脈碼調(diào)制(dpcm)　129
4.7　自適應(yīng)差值脈碼調(diào)制(adpcm)　130
4.8　語音壓縮編碼　131
4.8.1　線性預(yù)測編碼(lpc)　133
4.8.2　矢量量化(vq)　134
4.8.3　碼激勵(lì)線性預(yù)測(celp)編碼　135
4.8.4　多帶激勵(lì)(mbe)編碼　136
4.8.5　混合激勵(lì)線性預(yù)測(melp)編碼　137
4.9　圖像壓縮編碼　138
4.9.1　圖像壓縮編碼原理　138
4.9.2　圖像壓縮編碼的分類　139
4.9.3　圖像壓縮編碼算法舉例　140
4.10　本章小結(jié)　141
思考題　142
習(xí)題　143
第5章　數(shù)字信號的基帶傳輸　145
5.1　數(shù)字基帶信號的基本波形和常用碼型　145
5.1.1　數(shù)字基帶信號的基本波形　145
5.1.2　數(shù)字基帶信號的常用碼型　147
5.2　數(shù)字基帶信號的頻譜分析　151
5.3　無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性　152
5.4　部分響應(yīng)系統(tǒng)　157
5.4.1　部分響應(yīng)波形　158
5.4.2　差錯(cuò)傳播　158
5.4.3　部分響應(yīng)基帶傳輸系統(tǒng)的相關(guān)編碼和預(yù)編碼　159
5.5　眼圖和均衡　161
5.5.1　眼圖　161
5.5.2　均衡　162
5.6　擾碼與解擾　163
5.7　本章小結(jié)　165
思考題　166
習(xí)題　167
第6章　數(shù)字信號的載波傳輸　169
6.1　二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制　169
6.1.1　二進(jìn)制振幅鍵控(ask)　170
6.1.2　二進(jìn)制頻移鍵控(fsk)　172
6.1.3　二進(jìn)制相移鍵控(psk)　174
6.1.4　二進(jìn)制差分相移鍵控(dpsk)　175
6.2　多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制　177
6.2.1　多進(jìn)制振幅鍵控(mask)　177
6.2.2　多進(jìn)制頻移鍵控(mfsk)　178
6.2.3　多進(jìn)制相移鍵控(mpsk)　179
6.3　正交振幅調(diào)制(qam)　184
6.3.1　多進(jìn)制正交振幅調(diào)制(mqam)　184
6.3.2　部分響應(yīng)正交幅度調(diào)制(qpr)　186
6.3.3　無載波振幅/相位調(diào)制(cap)　187
6.4　恒包絡(luò)調(diào)制　189
6.4.1　交錯(cuò)正交相移鍵控(oqpsk)　189
6.4.2　無符號間干擾和抖動(dòng)——偏移正交相移鍵控(ijf-oqpsk)　190
6.4.3　最小頻移鍵控(msk)　192
6.4.4　正弦頻移鍵控(sfsk)　193
6.4.5　平滑調(diào)頻(tfm)　194
6.4.6　高斯最小頻移鍵控(gmsk)　196
6.5　正交頻分復(fù)用(ofdm)　197
6.6　擴(kuò)頻通信　201
6.6.1　概述　201
6.6.2　擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型　204
6.6.3　擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)　204
6.6.4　處理增益和干擾容限　206
6.6.5　直接序列(ds)擴(kuò)頻　207
6.6.6　跳頻(fh)擴(kuò)頻　210
6.6.7　擴(kuò)頻碼序列　212
6.7　數(shù)字調(diào)制應(yīng)用舉例——調(diào)制解調(diào)器　214
6.8　本章小結(jié)　218
思考題　218
習(xí)題　219
第7章　通信系統(tǒng)的抗噪聲性能　221
7.1　調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能　221
7.1.1　相干解調(diào)的抗噪聲性能　221
7.1.2　am系統(tǒng)包絡(luò)檢波的抗噪聲性能　224
7.2　角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能　227
7.2.1　寬帶調(diào)頻(wbfm)的抗噪聲性能　227
7.2.2　寬帶調(diào)相(wbpm)的抗噪聲性能　231
7.2.3　調(diào)頻(fm)的門限效應(yīng)　232
7.2.4　調(diào)頻中的預(yù)加重和去加重技術(shù)　236
7.3　二進(jìn)制pcm系統(tǒng)的抗噪聲性能　238
7.4　無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能　239
7.5　二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能　242
7.5.1　二進(jìn)制振幅鍵控(ask)系統(tǒng)　242
7.5.2　二進(jìn)制頻移鍵控(fsk)系統(tǒng)　244
7.5.3　二進(jìn)制相移鍵控(psk)和差分相移鍵控(dpsk)系統(tǒng)　246
7.5.4　二進(jìn)制頻帶傳輸系統(tǒng)的簡單比較　248
7.6　多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能　249
7.7　多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較　250
7.8　本章小結(jié)　251
思考題　252
習(xí)題　253
第8章　數(shù)字信號的最佳接收　256
8.1　最佳接收的一般概念　256
8.2　最佳接收準(zhǔn)則　257
8.2.1　最大輸出信噪比準(zhǔn)則　257
8.2.2　最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則　257
8.2.3　最小均方誤差準(zhǔn)則　258
8.2.4　最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則　258
8.3　利用匹配濾波器的最佳接收　258
8.3.1　匹配濾波器的傳輸函數(shù)h(ω)　258
8.3.2　匹配濾波器的沖激響應(yīng)h(t)　260
8.3.3　匹配濾波器的輸出波形so(t)　261
8.3.4　匹配濾波器接收與相關(guān)接收機(jī)的等效　262
8.3.5　二進(jìn)制數(shù)字信號匹配濾波器接收機(jī)　262
8.4　最小錯(cuò)誤概率最佳接收　262
8.5　最小均方誤差最佳接收　266
8.6　最大后驗(yàn)概率最佳接收——理想接收機(jī)模型　267
8.7　二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能　268
8.7.1　二進(jìn)制最佳接收的接收性能分析　268
8.7.2　二進(jìn)制確知信號最佳接收的誤碼性能　271
8.8　隨相信號的最佳接收　273
8.9　最佳基帶傳輸系統(tǒng)　276
8.10　實(shí)際接收機(jī)與最佳接收機(jī)的比較　277
8.11　本章小結(jié)　280
思考題　280
習(xí)題　281
第9章　信道復(fù)用和多址方式　283
9.1　多路復(fù)用和多址技術(shù)的基本概念　283
9.2　幾種基本信道復(fù)用和多址方式的原理和特點(diǎn)　284
9.2.1　頻分復(fù)用和頻分多址　284
9.2.2　時(shí)分復(fù)用和時(shí)分多址　285
9.2.3　碼分復(fù)用和碼分多址　285
9.2.4　空分復(fù)用和空分多址　285
9.3　頻分多路復(fù)用(fdm)　286
9.3.1　fdm系統(tǒng)基本原理　286
9.3.2　光纖通信系統(tǒng)中的波分復(fù)用(wdm)　288
9.4　時(shí)分復(fù)用(tdm)　289
9.4.1　tdm基本原理　289
9.4.2　準(zhǔn)同步數(shù)字系列(pdh)　292
9.4.3　同步數(shù)字系列(sdh)　296
9.4.4　異步轉(zhuǎn)移模式(atm)的概念　299
9.5　碼分復(fù)用(cdm)和空分復(fù)用(sdm)　300
9.6　多址通信方式　300
9.6.1　頻分多址(fdma)方式　301
9.6.2　時(shí)分多址(tdma)方式　303
9.6.3　碼分多址(cdma)方式　303
9.6.4　aloha方式　305
9.7　蜂窩移動(dòng)通信中的多址技術(shù)　307
9.8　光纖接入網(wǎng)中的多址技術(shù)和雙向傳輸技術(shù)　308
9.9　局域網(wǎng)中的多址技術(shù)　312
9.9.1　載波偵聽多路訪問(csma)方法　312
9.9.2　帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(csma/cd)方法　313
9.9.3　令牌環(huán)(token ring)介質(zhì)訪問方式　314
9.10　本章小結(jié)　315
思考題　315
習(xí)題　316
第10章　同步原理　318
10.1　載波同步　318
10.1.1　直接提取法　318
10.1.2　插入導(dǎo)頻法　318
10.1.3　非線性變換法　319
10.1.4　載波同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)　321
10.2　位同步　321
10.2.1　插入導(dǎo)頻法　322
10.2.2　直接法　322
10.2.3　位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)　325
10.3　幀同步　327
10.3.1　集中插入法　327
10.3.2　分散插入法　329
10.3.3　幀同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)　330
10.4　cdma系統(tǒng)中的同步技術(shù)　331
10.5　本章小結(jié)　331
思考題　332
習(xí)題　333
第11章　糾錯(cuò)編碼　334
11.1　概述　334
11.1.1　糾錯(cuò)編碼的基本概念　334
11.1.2　差錯(cuò)控制方法　337
11.2　線性分組碼　339
11.2.1　基本概念　339
11.2.2　幾種簡單的線性分組碼　343
11.2.3　循環(huán)碼　344
11.2.4　幾類重要的線性分組碼　351
11.3　卷積碼　354
11.3.1　基本概念　354
11.3.2　卷積碼的譯碼方法　356
11.4　網(wǎng)格編碼調(diào)制(tcm)　359
11.5　turbo碼　362
11.5.1　turbo碼的基本原理　362
11.5.2　turbo碼實(shí)例　363
11.6　本章小結(jié)　364
思考題　365
習(xí)題　365
第12章　通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真　368
12.1　概述　368
12.1.1　通信仿真的概念　368
12.1.2　通信仿真的一般步驟　369
12.1.3　建立系統(tǒng)仿真模型的方法和要求　371
12.2　matlab簡介　372
12.3　基于matlab的通信仿真　373
12.3.1　信號與噪聲分析仿真試驗(yàn)　373
12.3.2　模擬調(diào)幅仿真試驗(yàn)　375
12.3.3　模擬信號數(shù)字傳輸仿真試驗(yàn)　378
12.3.4　數(shù)字信號的載波傳輸　381
12.3.5　糾錯(cuò)編碼　388
12.4　本章小結(jié)　391
思考題　391
習(xí)題　391
部分習(xí)題答案　393
附錄a　常用三角公式　404
附錄b　正態(tài)分布密度函數(shù)和正態(tài)分布數(shù)值表　405
附錄c　q函數(shù)表　406
附錄d　誤差函數(shù)表　408
附錄e　貝塞爾函數(shù)表jn(β)　411
附錄f　希爾伯特變換　412
英文縮略詞英漢對照表　413
參考文獻(xiàn)　418