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第1章　绪论 1

1.1　通信技术的发展与展望 1

1.2　信息、信息量与信道容量公式 3

1.2.1　消息、信号与信息 3

1.2.2　信息量 4

1.2.3 平均信息量 5

1.2.4　香农信道容量公式 6

1.3　通信系统模型 8

1.3.1　通信系统的一般模型 8

1.3.2　通信系统的分类 10

1.3.3　模拟通信系统和数字通信系统 12

1.4　通信系统的主要性能指标 13

1.4.1　有效性 13

1.4.2　可靠性 14

1.5　通信仿真工具介绍 14

1.5.1　MATLAB简介 15

1.5.2　Simulink简介 15

1.5.3　SystemView简介 17

习题 18

第2章　确定信号分析 20

2.1　信号的正交分解与频谱分析 20

2.1.1　信号的正交分解 20

2.1.2　信号的频谱分析 22

2.2　能量信号与功率信号 24

2.2.1　能量信号与能量谱密度函数 24

2.2.2　功率信号与功率谱密度函数 25

2.3　相关函数与功率谱密度函数 27

2.3.1　能量信号的相关函数 27

2.3.2　能量信号的相关定理 29

2.3.3　功率信号的相关函数 29

2.4　傅立叶变换的不足与信号的时-频分析法 31

2.5　窄带系统与窄带信号分析 34

2.5.1　傅立叶反变换法 34

2.5.2　解析法——等效低通网络函数法 35

2.6　复数信号与时域希尔伯特（Hilbert）变换 36

2.6.1　复数信号的定义 36

2.6.2　复数信号的实部与虚部及希尔伯特变换 37

2.6.3　实时间信号的复指数表示和解析信号表示 39

2.6.4　窄带实时间信号自相关函数的复数化求解 40

2.7　计算机仿真的一般方法 41

2.7.1　信号及系统在计算机中的表示 41

2.7.2　模拟（连续）信号用数字（离散）信号处理 42

2.7.3　谱分析方法的应用 43

习题 45

第3章 随机信号与噪声 49

3.1　随机过程的基本概念 49

3.2　随机过程的数学描述 50

3.2.1 随机过程的分布函数和概率密度函数 50

3.2.2　随机过程的数字特征 51

3.3 平稳随机过程 54

3.3.1　平稳随机过程的定义 54

3.3.2　平稳随机过程的一维及二维概率密度函数 54

3.3.3 平稳随机过程的数字特征 55

3.3.4　平稳随机过程自相关函数的性质 55

3.3.5 平稳随机过程的各态历经性 56

3.4　平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度的关系 57

3.5　正态随机过程 60

3.5.1　正态随机过程的定义 60

3.5.2　正态随机过程的性质 60

3.6　通过线性系统的平稳随机过程 61

3.7 白噪声、散弹噪声和热噪声 65

3.8　通过窄带线性系统的白色随机过程——窄带噪声 67

3.8.1　窄带噪声的波形特征 68

3.8.2　nc（t）和ns（t）与R（t）和θ（t）的统计特性 69

3.9　正弦波加窄带高斯噪声的统计特性 73

本章仿真实验举例 75

习题 77

第4章　信道与线性调制 81

4.1　信道 81

4.1.1　信道的基本概念 81

4.1.2　信道容量 82

4.1.3　信道特性 83

4.1.4　编码与调制 88

4.2　线性调制 89

4.2.1　标准振幅调制 90

4.2.2　抑制载波双边带调制 95

4.2.3　单边带调制 97

4.2.4　残留边带调制 101

4.3　幅度调制系统的一般模型 104

4.4　幅度调制信号解调的一般模型 105

4.4.1　同步解调 105

4.4.2　包络解调 105

4.5　幅度调制系统的抗噪声性能 106

4.5.1　通信系统抗噪声性能的分析模型 106

4.5.2　幅度调制系统同步解调时的抗噪声性能 108

4.5.3　幅度调制系统包络解调时的抗噪声性能 111

本章仿真实验举例 113

习题 120

第5章　模拟角度调制系统 123

5.1　角度调制的基本概念 123

5.1.1　相位调制 124

5.1.2　频率调制 124

5.2　调频信号频谱分析与卡森（Carson）带宽 126

5.2.1　窄带调频 127

5.2.2　简谐信号（单音）调制时的宽带调频 127

5.2.3　卡森带宽 130

5.3　调频信号的产生与解调 130

5.3.1　调频信号的产生 130

5.3.2　调频信号的解调 131

5.4　调频系统的抗噪声性能分析 133

5.4.1 窄带调频系统的抗噪声性能 133

5.4.2　宽带调频系统的抗噪声性能 135

5.5　预加重和去加重技术对噪声特性的改善 140

5.6　频分复用 143

5.7　模拟调制系统的应用实例 144

本章仿真实验举例 146

习题 151

第6章　信源编码 154

6.1　抽样定理 154

6.1.1　低通信号的抽样定理 154

6.1.2 自然抽样 157

6.1.3　带通信号的抽样定理 158

6.2　离散无记忆信源（DMS）编码 160

6.2.1　等长编码 160

6.2.2　不等长编码 160

6.3　脉冲编码调制（PCM） 162

6.3.1 PCM基本原理 162

6.3.2 均匀量化与量化噪声 163

6.3.3　压扩原理与非均匀量化 165

6.3.4 PCM编码 168

6.3.5 PCM译码 172

6.4 PCM系统的抗噪声性能 173

6.4.1　量化噪声的影响 173

6.4.2　误码对输出信号的影响 174

6.5 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 175

6.6　增量编码调制（DM或△M） 176

6.6.1 △M的基本原理 176

6.6.2　量化噪声与过载量化噪声 178

6.6.3　增量编码调制系统的抗噪声性能 179

6.6.4　增量总和（△-∑）调制和自适应数字压扩增量调制 180

6.7 PCM系统与△M系统的比较 183

6.8　话音和图像信号的压缩编码 184

6.8.1　话音压缩编码 184

6.8.2　图像压缩编码 186

本章仿真实验举例 187

习题 196

第7章　数字基带传输系统 199

7.1　数字基带信号 200

7.1.1　数字基带信号的要求 200

7.1.2　数字基带信号的波形 200

7.1.3　常用的基带传输码型 203

7.2　数字基带信号的功率谱 206

7.3　无码间串扰传输系统与奈奎斯特（Nyquist）准则 209

7.3.1　基带系统传输特性及码间串扰 209

7.3.2　无码间串扰系统的特性 210

7.3.3　奈奎斯特第一准则（抽样值无失真条件） 211

7.3.4　奈奎斯特第二准则（转换点无失真条件） 212

7.3.5　奈奎斯特第三准则（脉冲波形面积保持不变条件） 213

7.3.6　无码间串扰的滚降系统特性 213

7.4　部分响应系统 215

7.4.1　余弦谱传输特性 215

7.4.2　正弦谱特性 217

7.4.3　部分响应系统特性 217

7.4.4　常用部分响应系统举例 219

7.5　基带系统的最佳化 221

7.5.1　理想信道下的最佳基带系统 222

7.5.2　非理想信道下的最佳接收 222

7.6　基带系统的抗噪声性能 224

7.6.1　理想系统的抗噪声性能 224

7.6.2　最佳基带系统的抗噪声性能 226

7.7　均衡器原理 227

7.7.1　频域均衡 228

7.7.2　时域均衡 229

7.8　眼图 233

本章仿真实验举例 235

习题 238

第8章　数字载波传输系统 243

8.1　概述 243

8.2　二进制数字已调信号及其功率谱 243

8.2.1 2ASK信号 243

8.2.2 2FSK信号 246

8.2.3 2PSK与2DPSK信号 249

8.3　二进制数字调制系统的抗噪声性能分析 254

8.3.1 2ASK系统的抗噪声性能 254

8.3.2 2FSK系统的抗噪声性能 258

8.3.3 2PSK与2DPSK系统的抗噪声性能 261

8.4　各种数字调制系统的性能比较 265

8.5　多进制数字调制系统 266

8.5.1　多进制幅度键控（MASK） 266

8.5.2　多进制移频键控（MFSK） 267

8.5.3　多进制移相键控（MPSK） 268

8.6　改进型数字调制系统 273

8.6.1　正交调幅QAM 273

8.6.2 连续相位移频键控（CPFSK）与MSK、TMF调制 278

8.6.3　高斯最小移频键控（GMSK） 284

8.7　数字信号的最佳接收 286

8.7.1　数字信号接收的统计描述 286

8.7.2　确知信号的最佳接收机 288

8.7.3　匹配滤波器 291

8.7.4　二进制最佳接收机性能分析 294

8.8　数字调制系统性能比较 296

本章仿真实验举例 299

习题 309

第9章　差错控制编码 312

9.1　差错控制编码原理 312

9.1.1 引起误码的原因与降低误码的常用方法 313

9.1.2　差错控制编码的基本方法与差错控制方式 313

9.1.3　纠错编码的基本原理 317

9.1.4　码间距离d与检错纠错能力 319

9.2　常用简单差错控制编码 322

9.2.1　奇偶监督码 322

9.2.2　二维奇偶监督码 323

9.2.3　恒比码 323

9.3　线性分组码 324

9.3.1　线性分组码的概念 324

9.3.2　线性分组码的监督矩阵 325

9.3.3　线性分组码的生成矩阵 327

9.3.4　线性分组码的伴随式和检错纠错能力 329

9.3.5　汉明码 330

9.4　循环码 331

9.4.1　循环码的循环特性与码多项式 331

9.4.2　循环码的生成多项式与生成矩阵 333

9.4.3　循环码的编码与解码 335

9.4.4 BCH码 338

9.5　卷积码 340

9.5.1　卷积码编码原理 340

9.5.2　网格编码调制（TCM） 347

9.5.3　Turbo码 350

本章仿真实验举例 353

习题 362

第10章　正交编码与伪随机序列 365

10.1　序列的相关函数 365

10.2　超正交单纯码及哈达吗（Hadarmard）矩阵 366

10.2.1　超正交单纯码 367

10.2.2　哈达吗矩阵H 369

10.3 m序列信号 371

10.3.1 m序列的产生 371

10.3.2　特征多项式与序列多项式 374

10.3.3 m序列的产生条件 375

10.3.4 m序列信号的性质 375

10.3.5 m序列的应用 379

10.4　巴克（Barker）序列 383

10.4.1　巴克序列及其自相关函数 384

10.4.2　巴克序列的演变 384

10.4.3　巴克序列的检测 385

本章仿真实验举例 387

习题 391

第11章　同步原理 393

11.1　同步的基本概念 393

11.2　锁相环（PLL）的基本工作原理 393

11.2.1　模拟锁相环 394

11.2.2　数字锁相环 396

11.3　载波同步 399

11.3.1　插入导频法 399

11.3.2　直接提取法 401

11.3.3　载波同步的性能及相位误差对解调信号的影响 405

11.4　码元同步 406

11.4.1　插入导频法 406

11.4.2　直接提取位同步法 407

11.4.3　位同步相位误差对性能的影响 408

11.5　群同步 409

11.5.1　起止式同步法 409

11.5.2　连贯式插入法 410

11.5.3　群同步系统的性能 411

11.5.4　自群同步简介 412

11.6　数字通信网的网同步 413

本章仿真实验举例 415

习题 417

第12章　通信网 419

12.1　通信网概述 419

12.1.1　通信网的概念 419

12.1.2　计算机通信网与计算机网络 420

12.1.3　通信网的基本要求 421

12.1.4　通信网的交换方式 422

12.1.5　通信网的约定（协议） 425

12.2　通信网的组织与结构 427

12.2.1　通信网的通用两级子网结构 427

12.2.2　通信网的拓扑结构 429

12.2.3　网络功能的分层体系结构 430

12.2.4 国际标准通信网的网络体系结构 432

12.3　数据通信网 433

12.3.1　数据通信网的概念 433

12.3.2　利用普通公用电话网进行数据通信 434

12.3.3　分组交换网 436

12.3.4　数字数据网（DDN） 437

12.4　综合业务数字网（ISDN）简介 439

12.4.1 ISDN的概念 439

12.4.2 ISDN的通道类型与接口 440

12.5　智能网简介 440

12.5.1　智能网的概念 440

12.5.2　智能网中的业务及其应用举例 441

习题 442

第13章　现代通信新技术 443

13.1　个人通信系统 443

13.2 ATM技术 444

13.2.1 ATM技术的基本原理 444

13.2.2 ATM技术的基本要素 444

13.2.3 ATM技术在军事通信中的应用 445

13.3　卫星通信技术 445

13.3.1　卫星通信的特点 445

13.3.2　卫星通信系统的工作原理 446

13.3.3　卫星通信系统的组成 447

13.3.4　卫星的应用 448

13.4　软件无线电技术 448

13.5　光纤通信技术 449

13.6　无线局域网 449

13.6.1 IEEE 802.11协议标准 450

13.6.2 蓝牙（Bluetooth） 451

13.6.3　家庭网络HomeRF与HiperLAN协议 451

13.6.4 IrDA 452

13.6.5 中国WLAN规范 452

13.6.6 WLAN特性 453

13.7　超宽带通信UWB 454

13.8 3G/4G 456

13.9 紫外光通信技术 458

习题 461

附录 现代通信原理的MATLAB仿真实验 462

参考文献 490