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第1章　绪论 1

1.1　通信系统的组成 1

1.2　数字通信的信号处理 2

1.2.1　数字通信系统模型 3

1.2.2　数字通信与模拟通信的性能比较 5

1.3　通信系统的质量指标 6

1.3.1　模拟通信系统的性能指标 6

1.3.2　数字通信系统的质量指标 7

1.4　现代通信系统的发展趋势 9

1.4.1　移动通信系统 9

1.4.2　卫星通信系统 11

1.4.3　光纤通信技术 12

思考题 13

第2章　确知信号分析 14

2.1　信号和系统的分类 14

2.1.1　信号的分类 14

2.1.2　系统的分类 15

2.2　周期和非周期信号的频谱分析 15

2.2.1 周期信号用傅里叶级数展开的三种表示式 15

2.2.2　典型周期信号的频谱分析 17

2.2.3　非周期信号的频谱函数 19

2.2.4　周期信号的频谱函数 19

2.2.5　常用信号的频谱函数 20

2.3　傅里叶变换的运算特性 23

2.4　谱密度和帕塞瓦尔定理 24

2.4.1　功率和能量的一般计算公式 24

2.4.2　帕塞瓦尔定理 25

2.4.3　能量谱密度G（ω）和功率谱密度P（ω） 26

2.4.4　信号带宽B 27

2.5　信号通过线性系统的不失真传输条件 29

2.5.1　信号通过线性系统的分析 29

2.5.2　信号通过线性系统的不失真条件 29

2.6　波形的相关 30

2.6.1　互相关函数和自相关函数 30

2.6.2　归一化相关函数和相关系数 31

2.7　基于MATLAB的信号处理 32

2.7.1　MATLAB概述 32

2.7.2　常用信号的MATLAB分析 33

思考题 39

习题 39

第3章 随机信号分析 41

3.1　引言 41

3.2　随机事件与概率 41

3.2.1　事件和概率 41

3.2.2　复杂事件 42

3.2.3　条件概率与统计独立 42

3.2.4　概率的基本定理 42

3.3　随机变量及其数字特征 43

3.3.1　随机变量与概率分布 43

3.3.2　随机变量的函数 47

3.3.3　随机变量的数字特征 47

3.4　随机过程的概念及其统计特性 49

3.4.1　随机过程的概念 49

3.4.2　随机过程的统计描述 51

3.4.3　随机过程的数字特征 52

3.5 平稳随机过程和高斯随机过程 53

3.5.1 平稳随机过程 53

3.5.2　各态历经性 54

3.5.3　高斯随机过程 55

3.5.4 平稳随机过程的功率谱密度及其与自相关函数的关系 56

3.6　随机过程通过线性系统 60

3.6.1　输出过程Y（t）的数学期望 60

3.6.2　输出过程Y（t）的自相关函数 61

3.6.3　输出随机过程Y（t）的功率谱 61

3.6.4　输出过程的概率分布 62

3.7　噪声分析 63

3.7.1 白噪声 63

3.7.2　通信系统中的噪声 65

3.7.3　正弦波加窄带高斯噪声 69

3.8　匹配滤波器 70

3.8.1　问题的提出 70

3.8.2　匹配滤波器的传输特性 71

3.8.3　匹配滤波器的性质 73

3.9　衰落信道 75

3.9.1　信道的数学模型 75

3.9.2　恒参信道和随参信道 76

3.9.3　衰落信道的传播特性 78

3.9.4　信号的时间扩展 81

3.9.5　移动引起的信道时变性 83

3.9.6　降低衰落影响的方法 84

思考题 86

习题 86

第4章　模拟通信系统 89

4.1　引言 89

4.1.1　调制在通信系统中的作用 89

4.1.2　调制的基本特性和分类 90

4.1.3　调制系统中讨论的主要问题和主要参数 91

4.2　模拟基带信号传输 91

4.2.1　线性失真及均衡 91

4.2.2　非线性失真和压扩 92

4.2.3　基带传输系统中的噪声 92

4.3　线性调制 94

4.3.1　双边带调制（DSB） 94

4.3.2　振幅调制（AM） 96

4.3.3　抑制边带调制（SSB和VSB） 98

4.4　线性调制系统的抗噪声性能分析 105

4.4.1　概述 105

4.4.2　线性调制系统同步解调时的抗噪声性能分析 106

4.4.3　线性调制系统非同步解调时的抗噪声性能分析 108

4.5　非线性调制（角调制） 109

4.5.1　角调制信号的一般概念 110

4.5.2　角调制信号的频谱 112

4.5.3　调频信号的平均功率 116

4.6　调频系统的抗噪声性能分析 116

4.6.1　概述 116

4.6.2　抗噪声性能分析 117

4.7　调频信号解调的门限效应 119

4.8　加重技术 120

思考题 121

习题 122

第5章　数字信号的基带传输 124

5.1 数字基带信号传输系统的构成及应用 124

5.1.1 数字基带信号传输系统的构成 124

5.1.2　基带数字信号传输的应用 126

5.2　数字基带信号的码型和波形 127

5.2.1　常用码型 127

5.2.2　基带波形的形成 131

5.3　数字基带信号的频谱分析 132

5.3.1 随机脉冲序列的波形和一般表示式 132

5.3.2　数字基带信号功率谱密度的推导 134

5.3.3　对功率谱密度Px（ω）的讨论 135

5.3.4　常用数字基带信号的功率谱密度 135

5.3.5　数字基带信号功率的计算 139

5.4　数字基带传输中的码间串扰和噪声 140

5.4.1 码间串扰和噪声对误码的影响 140

5.4.2　数字基带信号传输系统的模型和数学分析 141

5.5　无码间串扰的传输特性 144

5.5.1　无码间串扰传输函数H（ω）的特例 145

5.5.2　无码间串扰传输特性的数学分析 146

5.5.3　几种常用的无码间串扰的传输特性 148

5.5.4　码元速率fb、带宽B和频带利用率 150

5.5.5　几个问题的讨论 151

5.6　无码间串扰时噪声对传输性能的影响 152

5.6.1　信号与噪声的分析 152

5.6.2　加性噪声作用下误码的分析 153

5.6.3　误码率Pe的计算公式 155

5.6.4　误码率Pe与信噪功率比ρ的关系曲线 157

5.6.5　误码率Pe与码元速率fb的关系 158

5.7　多进制数字基带信号的传输 158

5.7.1 多进制数字基带信号传输系统 158

5.7.2　多进制基带数字信号的频谱和带宽 160

5.7.3 多进制基带数字信号传输时的误码率 161

5.8　眼图 161

5.8.1　什么是眼图 161

5.8.2　眼图的基本原理 162

5.8.3　眼图的模型 164

5.9 改善数字信号基带传输性能的措施 164

5.9.1　部分响应系统 164

5.9.2　时域均衡 169

思考题 172

习题 173

第6章　现代数字调制技术 176

6.1　概述 176

6.2　二进制数字振幅调制 177

6.2.1　一般原理及实现方法 177

6.2.2　2ASK信号的功率谱及带宽 178

6.3　二进制幅移键控系统的性能 181

6.3.1　包络检测时2ASK系统的误码率 181

6.3.2　相干检测时2ASK系统的误码率 184

6.3.3　相干检测与非相干检测时2ASK系统的比较 185

6.4　二进制数字频率调制 185

6.4.1　实现调制的方法 186

6.4.2　2FSK信号的解调方法 186

6.4.3　2FSK信号的功率谱及带宽 186

6.5　二进制频移键控系统的性能 188

6.5.1　包络检测时2FSK系统的误码率 188

6.5.2　相干检测时2FSK系统的误码率 190

6.5.3　相干检测与包络检测时2FSK系统的比较 191

6.6　二进制数字相位调制 191

6.6.1　绝对码和相对码 192

6.6.2　绝对相移和相对相移 193

6.6.3　2PSK信号的产生和解调 194

6.6.4　2DPSK信号的产生与解调 196

6.6.5　二进制相移信号的功率谱及带宽 199

6.7　二进制相移键控系统的性能 200

6.7.1　相干检测2PSK系统的误码率 200

6.7.2　极性比较（码变换法）检测时2DPSK系统的误码率 201

6.7.3　差分检测时2DPSK系统的误码率 202

6.7.4　2PSK与2DPSK系统的比较 204

6.8　二进制数字调制系统性能的比较 204

6.8.1 同一调制方式不同检测方法的比较 205

6.8.2 同一检测方法不同调制方式的比较 205

6.9　多进制数字调制 206

6.10　其他数字调制方式 209

6.10.1　时频调制 209

6.10.2　时频相调制 211

6.10.3　窄带数字调制 213

6.11　OFDM调制 217

6.11.1　OFDM的基本原理 217

6.11.2　OFDM系统的参数选择 220

6.11.3　OFDM系统性能 221

6.12　扩频通信 222

6.12.1　直接序列扩频（DSSS） 222

6.12.2　跳频扩频（FHSS） 225

6.12.3　DSSS与FHSS的比较 227

思考题 227

习题 228

第7章　模拟信号的数字传输 230

7.1　概述 230

7.1.1　模拟信号的数字传输 230

7.1.2　模拟信号和数字信号的互相转换 230

7.1.3　脉冲编码调制与脉冲振幅调制的区别 231

7.2　抽样定理及其应用 232

7.2.1　概述 232

7.2.2　低通信号的均匀理想抽样 234

7.2.3 自然抽样（曲顶抽样） 238

7.2.4　平顶抽样 240

7.2.5　实际应用中应注意的问题 242

7.2.6　带通信号的抽样定理 242

7.3　模拟信号的量化 244

7.3.1　量化和量化噪声 244

7.3.2　均匀量化和量化信噪功率比的计算 246

7.3.3　非均匀量化的基本原理 249

7.3.4　压缩与扩张的特牲 251

7.4　编码和译码 255

7.4.1　常用的二进制码 255

7.4.2　编码器 257

7.4.3　译码器 260

7.5　PCM通信系统 261

7.5.1　PCM通信系统原理 261

7.5.2　PCM信号的码元速率和带宽 262

7.5.3　PCM系统的抗噪声性能 262

7.6　增量调制系统 265

7.6.1　简单增量调制 265

7.6.2　简单增量调制系统抗噪声性能分析 269

7.6.3 简单增量调制的抗噪声性能小结 274

7.6.4　PCM和△M系统性能比较 275

7.7　各种改进型的增量调制 277

7.7.1 总和增量调制（△-∑调制） 277

7.7.2　数字音节压扩增量调制 280

7.7.3　数字音节压扩△-∑调制 282

7.7.4　差分脉码调制（DPCM） 283

思考题 286

习题 287

第8章　同步原理 291

8.1　概述 291

8.2　载波同步的方法 292

8.2.1　直接法 292

8.2.2　插入导频法 295

8.2.3　两种载波同步方法的比较 297

8.3　载波同步系统的性能 297

8.3.1　稳态相位误差 297

8.3.2　随机相位误差 298

8.3.3　同步建立时间和保持时间 299

8.4 同步载波频率和相位误差对解调性能的影响 300

8.5　位同步的方法 301

8.5.1 引言 301

8.5.2　用插入导频法提取位同步信号 302

8.5.3　直接提取位同步信号 304

8.6　位同步系统的性能以及相位误差对性能的影响 306

8.7　群同步（帧同步） 308

8.7.1　引言 308

8.7.2　连贯式插入法 309

8.7.3　间歇式插入法 311

8.7.4　起止式同步法 315

8.7.5　群同步系统的性能 315

8.7.6　群同步的保护 317

思考题 318

习题 319

第9章　数字信号的最佳接收 321

9.1 引言 321

9.2　二元假设检验和各种判决准则 321

9.2.1　最小平均风险准则（贝叶斯准则） 324

9.2.2　错误概率最小准则（理想观测者准则） 326

9.3　多次测量 327

9.4　二元确知信号的最佳接收 329

9.4.1　最佳接收机结构 329

9.4.2　最佳接收机的检测性能 331

9.4.3　实际接收机与最佳接收机的比较 335

思考题 336

习题 336

第10章　信道编码原理 338

10.1　概述 338

10.1.1　信源编码与信道编码 338

10.1.2　纠错码的分类 338

10.1.3　差错控制的工作方式 339

10.1.4　纠错码的基本概念 340

10.2　检错码 342

10.2.1　奇偶监督码 342

10.2.2　行列监督码 344

10.2.3　恒比码 344

10.3　线性分组码 345

10.3.1　基本概念 345

10.3.2　汉明码 346

10.3.3　循环码 349

10.3.4　BCH码 354

10.3.5　里德—索洛蒙码 354

10.3.6　交错码 354

10.4　卷积码 355

10.5　复合编码 356

10.5.1　乘积码 356

10.5.2　链接码 357

10.5.3　Turbo码 357

10.6　m序列 358

10.6.1　正交码及伪随机码的概念 358

10.6.2　线性反馈移位寄存器 358

10.6.3　m序列产生器 359

10.6.4　m序列的性质 360

思考题 362

习题 362

第11章　多路复用和多址接入 364

11.1　通信资源的分配 364

11.2　频分复用和频分多址 365

11.2.1　频分复用原理 365

11.2.2　卫星系统的频分多址方式 367

11.3　时分复用和时分多址 368

11.3.1　时分复用的原理 368

11.3.2　时分复用的PCM系统（TDM-PCM） 370

11.3.3 时分复用／时分多址和频分复用／频分多址的比较 371

11.4　码分多址 374

11.5　空分多址和极分多址 375

11.6　多址通信系统及其结构 376

11.6.1　多址接入信息流 376

11.6.2　按需分配多址接入 377

11.7　局域网的多址接入技术 377

11.7.1　载波侦听多址接入网 378

11.7.2　令牌环网 378

思考题 380

习题 380

第12章　信息论基础 382

12.1　概述 382

12.2　信息源与信息的测度 382

12.2.1　离散消息的统计特性 382

12.2.2　信息的测度 383

12.2.3　离散无记忆信源的平均信息量——熵 385

12.2.4　离散无记忆信源的扩展 387

12.3　离散无记忆信源编码 387

12.3.1　编码器的作用 387

12.3.2　定长码的编码定理 389

12.3.3　变长码的编码定理 390

12.4　离散无记忆信道（DMC） 393

12.4.1　离散无记忆信道的数学模型和概率关系 394

12.4.2　互信息量和平均互信息量 396

12.4.3　信道容量 397

12.5　香农公式及其应用 400

12.5.1　连续消息的熵 400

12.5.2　有扰连续信道的信道容量 402

12.5.3　信号体积和信道容积 404

12.5.4　香农公式的应用 405

12.6　网络信息理论简介 407

12.6.1　多址信道的基本概念 408

12.6.2　几种典型的多址信道 408

思考题 410

习题 411

附录 413

附录A　常用的三角公式 413

附录B　常用的积分公式和级数 413

附录C　确知信号分析中常用的公式 414

附录D　贝塞尔函数表Jn（β） 415

附录E　erf（x）、erfc（x）与x的数值表 416

附录F　缩写索引 417

参考文献 420