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第1章 绪论 1

1.1 历史回顾 2

1.2 数字信源、模拟信源与系统 4

1.3 确定波形与随机波形 4

1.4 本书的组织与结构 5

1.5 个人计算机及 MATLAB 的使用 5

1.6 通信系统框图 6

1.7 频率分配 7

1.8 电波传播 9

1.9 信息的度量 12

1.10 信道容量与理想的通信系统 14

1.11 编码 15

1.11.1 分组码 16

1.11.2 卷积码 17

1.11.3 交织码 19

1.11.4 编码性能 20

1.11.5 格码调制 22

1.13 助学例题 23

1.12 展望 23

习题 24

第2章 信号与频谱 26

2.1 信号与噪声的特性 26

2.1.1 物理可实现波形 26

2.1.2 时间平均运算 27

2.1.3 直流分量 28

2.1.4 功率 29

2.1.5 均方根值与归一化功率 30

2.1.6 能量波形与功率波形 31

2.1.7 分贝 32

2.1.8 相量 33

2.2 傅里叶变换与频谱 34

2.2.1 定义 34

2.2.2 傅里叶变换的性质 37

2.2.3 Parseval 定理与能量谱密度 38

2.2.4 狄拉克(Dirac)δ函数与单位阶跃函数 40

2.2.5 矩形脉冲与三角脉冲 43

2.2.6 卷积 46

2.3 功率谱密度与自相关函数 49

2.3.1 功率谱密度 49

2.3.2 自相关函数 50

2.4 信号与噪声的正交级数表示 52

2.4.1 正交函数 52

2.4.2 正交级数 53

2.5 傅里叶级数 54

2.5.1 复数形式的傅里叶级数 54

2.5.2 正交傅里叶级数 56

2.5.3 极坐标傅里叶级数 57

2.5.4 周期波形的线谱 58

2.5.5 周期波形的功率谱密度 61

2.6 线性系统回顾 63

2.6.1 线性时不变系统 63

2.6.2 冲激响应 63

2.6.3 传输函数 64

2.6.4 无失真传输 66

2.6.5 音频、视频及数据信号的失真 67

2.7.2 抽样定理 69

2.7 带限信号与噪声 69

2.7.1 带限波形 69

2.7.3 脉冲抽样与数字信号处理(DSP) 72

2.7.4 维数定理 73

2.8 离散傅里叶变换 74

2.8.1 用 DFT 计算连续的傅里叶变换 75

2.8.2 利用 DFT 计算傅里叶级数 79

2.9 信号带宽 80

2.11 助学例题 88

2.10 小结 88

习题 92

第3章 基带脉冲与数字信号 105

3.1 引言 105

3.2 脉冲幅度调制 105

3.2.1 自然抽样(门控) 106

3.2.2 瞬时抽样(平顶 PAM) 109

3.3 脉冲编码调制 112

3.3.1 抽样、量化和编码 112

3.3.2 实用 PCM 电路 115

3.3.3 PCM 信号的带宽 116

3.3.4 噪声的影响 118

3.3.5 非均匀量化：μ律与 A 律压扩 120

3.3.6 V.90 56 kb/s PCM 计算机调制解调器 123

3.4 数字信号 124

3.4.1 矢量表示 125

3.4.2 带宽估算 127

3.4.3 二进制信号 127

3.4.4 多进制信号 129

3.5 线路码及其频谱 131

3.5.1 二进制线路编码 131

3.5.2 二进制线路码的功率谱 133

3.5.3 差分编码 138

3.5.4 眼图 140

3.5.5 再生中继器 140

3.5.6 位同步 142

3.5.7 多进制极性 NRZ 信号功率谱 144

3.5.8 频谱效率 146

3.6 码间串扰 147

3.6.1 奈奎斯特第一准则(零 ISI) 149

3.6.2 升余弦滚降奈奎斯特滤波 150

3.6.3 控制 ISI 的奈奎斯特第二准则与第三准则 153

3.7 差分脉冲编码调制 154

3.8 增量调制 157

3.8.1 颗粒噪声与斜率过载噪声 159

3.8.2 自适应增量调制与连续可变斜率增量调制 161

3.8.3 语音编码 163

3.9.1 帧同步 164

3.9 时分复用 164

3.9.2 同步与异步线路 167

3.9.3 TDM 体系标准 169

3.9.4 T1 PCM 系统 174

3.10 分组传输系统 175

3.11 脉冲时间调制：脉宽调制与脉位调制 175

3.12 小结 178

3.13 助学例题 179

习题 182

4.1.1 基带、带通及调制 191

第4章 带通信号传输原理及电路 191

4.1 带通波形的复包络表示 191

4.1.2 复包络表示 192

4.2 已调信号的表示方法 194

4.3 带通信号的频谱 195

4.4 功率的计算 196

4.5 带通滤波和线性失真 198

4.5.1 等效低通滤波器 198

4.5.2 线性失真 200

4.6 带通信号的抽样定理 202

4.7 接收信号加噪声 203

4.8 滤波器及放大器分类 204

4.8.1 滤波器 204

4.8.2 放大器 207

4.9 非线性失真 208

4.10 限幅器 212

4.11 混频器、上变频器和下变频器 213

4.12 倍频器 218

4.13.1 包络检波器 219

4.13 检波电路 219

4.13.2 乘积检波器 220

4.13.3 频率调制检波器 221

4.14 锁相环及频率合成器 225

4.15 直接数字合成 231

4.16 发射机与接收机 232

4.16.1 通用发射机 232

4.16.2 通用接收机：超外差接收机 233

4.16.3 零中频接收机 236

4.17 软件无线电 237

4.16.4 干扰 237

4.18 小结 238

4.19 助学例题 238

习题 243

第5章 幅度调制、频率调制和数字调制系统 250

5.1 幅度调制 250

5.2 AM 广播技术标准 254

5.4 科斯塔斯环和平方环 256

5.3 抑制载波的双边带调制 256

5.5 非对称边带信号 257

5.5.1 单边带调制 257

5.5.2 残留边带调制 260

5.6 相位调制和频率调制 262

5.6.1 PM 信号和 FM 信号的表示 262

5.6.2 角度调制信号的频谱 266

5.6.3 窄带角度调制 270

5.6.4 宽带频率调制 271

5.6.5 角度调制系统的预加重和去加重 273

5.7 频分复用(FDM)和调频(FM)立体声 274

5.8 FM 广播技术标准 276

5.9 二进制已调带通信号 277

5.9.1 开关键控(OOK) 278

5.9.2 二进制相移键控(BPSK) 281

5.9.3 差分相移键控(DPSK) 282

5.9.4 频移键控(FSK) 282

5.10.1 正交相移键控(QPSK)和 M 进制相移键控(MPSK) 288

5.10 多进制已调带通信号 288

5.10.2 正交幅度调制 290

5.10.3 OQPSK 和π/4QPSK 291

5.10.4 MPSK,QAM，QPSK 和 π/4QPSK 的 PSD 292

5.10.5 升余弦滤波后的 MPSK，QAM，QPSK，OQPSK 和π/4QPSK 的频谱效率 293

5.11 最小频移键控(MSK)和 GMSK 294

5.12 正交频分复用(OFDM) 299

5.13 扩频系统 301

5.13.1 直接序列扩频(DS) 302

5.13.2 跳频 306

5.14 小结 307

5.15 助学例题 307

习题 310

第6章 随机过程与频谱分析 322

6.1 基本概念 322

6.1.1 随机过程 322

6.1.2 平稳性和各态历经性 323

6.1.3 相关函数与广义平稳(WSS) 326

6.2.1 定义 329

6.2 功率谱密度 329

6.1.4 复随机过程 329

6.2.2 维纳-欣钦(Wiener-Khintchine)定理 331

6.2.3 PSD 的性质 332

6.2.4 数字信号 PSD 的一般公式 336

6.2.5 白噪声过程 338

6.2.6 PSD 的测量 339

6.3 各态历经随机过程的直流分量和均方根值 340

6.4.1 输入-输出关系 341

6.4 线性系统 341

6.5 带宽测量 345

6.5.1 等效带宽 345

6.5.2 均方根带宽 345

6.6 高斯随机过程 347

6.6.1 高斯随机过程的性质 348

6.7 带通过程 350

6.7.1 带通随机信号的表示 350

6.7.2 WSS 带通随机过程的性质 353

6.7.3 某些性质的证明 357

6.8 匹配滤波器 361

6.8.1 一般情况下的匹配滤波器 361

6.8.2 白噪声条件下的结果 363

6.8.3 相关检测 365

6.8.4 横向型匹配滤波器 368

6.9 小结 370

6.10 施瓦兹不等式的证明 371

6.11 助学例题 373

习题 375

第7章 噪声背景下通信系统的性能 384

7.1 二进制信号系统的误码率 384

7.1.1 一般性结论 384

7.1.2 高斯噪声情况下的结果 386

7.1.3 高斯白噪声背景下应用匹配滤波器接收的结果 388

7.1.4 高斯色噪声背景下应用匹配滤波器接收的结果 389

7.2 基带二进制系统的性能 389

7.2.1 单极性信号 389

7.2.2 极性信号 391

7.2.3 双极性信号 392

7.3 带通二进制信号的相干检测 393

7.3.1 开关键控 393

7.3.2 二进制相移键控 395

7.3.3 频移键控 396

7.4 带通二进制信号的非相干检测 399

7.4.1 开关键控 399

7.4.2 频移键控 401

7.4.3 差分相移键控 403

7.5 正交相移键控和最小相移键控 405

7.6 数字信号系统的比较 407

7.6.1 误码率和带宽 407

7.6.2 多电平信号的符号错误和比特错误 409

7.6.3 同步 410

7.7 PCM 系统的输出信噪比 410

7.8 模拟系统的输出信噪比 415

7.8.1 与基带系统比较 415

7.8.2 使用乘法检测器的 AM 系统 416

7.8.3 应用包络检波器的 AM 系统 417

7.8.4 DSB-SC 系统 418

7.8.5 SSB 系统 419

7.8.6 PM 系统 419

7.8.7 FM 系统 422

7.8.8 门限扩展的 FM 系统 425

7.8.9 去加重 FM 系统 426

7.9 各类模拟信号系统的比较 428

7.9.1 理想系统性能 430

7.11 助学例题 431

7.10 小结 431

习题 439

第8章 有线及无线通信系统 448

8.1 飞速发展的电信事业 448

8.2 电话系统 448

8.2.1 历史背景 449

8.2.2 现代电话系统和远程终端 449

8.3 数字用户线(DSL) 454

8.3.2 视频点播(VOD) 455

8.3.1 G.SMT 和 G.Lite 数字用户线 455

8.3.3 综合业务数字网(ISDN) 456

8.4 PSTN 的容量 458

8.5 卫星通信系统 459

8.5.1 数字和模拟电视传输 462

8.5.2 数据和电话信号的多址方式 464

8.5.3 卫星个人通信系统 468

8.6.1 接收到的信号功率 469

8.6 链路预算分析 469

8.6.2 热噪声源 471

8.6.3 噪声源的特性 472

8.6.4 线性设备的噪声特性 473

8.6.5 级联线性设备的噪声特性 477

8.6.6 链路预算分析 479

8.6.7 数字系统的 Eb/No 链路预算 480

8.6.8 城区无线环境的路径损耗 481

8.7 光纤系统 485

8.8 蜂窝电话系统 488

8.8.1 第一代(1G)——AMPS 模拟系统 489

8.8.2 第二代移动通信系统(2G)——数字系统 491

8.8.3 1900 MHz 波段 PCS 系统 493

8.8.4 第三代系统(3G) 493

8.9 电视 493

8.9.1 黑白电视 493

8.9.2 MTS 立体声 499

8.9.3 彩色电视 499

8.9.4 TV 和 CATV 系统的标准 502

8.9.5 数字电视(DTV) 507

8.11 助学例题 510

8.10 小结 510

习题 514

附录 A 数学技巧、等式和表 521

附录 B 概率和随机变量 529

附录 C 计算机通信标准与术语 563

附录 D MATLAB 的使用 578

参考文献 581

部分习题答案 592

缩略语 598