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第1章 绪论 1

1.1 通信技术的发展和展望 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 4

1.2.4 香农信道容量公式 6

1.3 通信系统模型 7

1.3.1 通信系统一般模型 7

1.3.2 通信系统分类 9

1.3.3 模拟通信系统和数字通信系统 10

1.4 通信系统主要性能指标 11

1.4.1 有效性 11

1.4.2 可靠性 11

1.5 通信仿真工具介绍 12

1.5.1 Matlab简介 12

1.5.2 SimuLink模块介绍 13

1.5.3 SystemView简介 15

1.5.4 SystemView仿真步骤 18

1.5.5 SystemView仿真实例 18

习题 20

第2章 确定信号分析 22

2.1 信号的正交分解及频谱分析 22

2.1.1 信号的正交分解 22

2.1.2 信号的频谱分析 23

2.2 能量信号和功率信号 25

2.2.1 能量信号及能量谱密度函数 25

2.2.2 功率信号及功率谱密度函数 26

2.3 相关函数和功率谱密度函数 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 傅里叶变换的不足与信号的时—频分析法 31

2.4.1 Chirp信号的时—频表示 32

2.4.2 傅里叶变换的内积形式 33

2.5 信号的多分辨率分析 35

2.6 窄带系统及窄带信号分析 38

2.6.1 傅里叶反变换法 39

2.6.2 解析法——等效低通网络函数法 39

2.7 复数信号与时域希尔伯特（Hilbert）变换 40

2.7.1 复数信号的定义 40

2.7.2 复数信号的实部与虚部及希尔伯特变换 41

2.7.3 实时间信号的复指数表示和解析信号表示 42

2.7.4 窄带实时间信号自相关函数的复数化求解 44

2.8 计算机仿真的一般方法 45

2.8.1 信号及系统在计算机中的表示 45

2.8.2 模拟（连续）信号用（离散）数字信号处理 48

2.8.3 谱分析方法应用 48

习题 50

第3章 随机信号与噪声 53

3.1 随机过程的基本概念 53

3.2 随机过程的统计描述 54

3.2.1 随机过程的分布函数和概率密度函数 54

3.2.2 随机过程的数字特征 55

3.3 平稳随机过程 57

3.3.1 平稳随机过程的定义及其含义 57

3.3.2 平稳随机过程的一维及二维概率密度函数 57

3.3.3 平稳随机过程的数字特征 58

3.3.4 平稳随机过程自相关函数的性质 58

3.3.5 平稳随机过程的各态历经性（遍历性） 59

3.4 平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度的关系 60

3.5 两个随机过程之间的统计联系 62

3.5.1 联合分布函数和联合概率密度函数 62

3.5.2 互相关函数 62

3.5.3 互谱密度函数 63

3.6 正态随机过程 63

3.6.1 正态随机过程的定义 63

3.6.2 正态随机过程的性质 64

3.7 平稳随机过程通过线性系统 65

3.8 白噪声、散弹噪声和热噪声 67

3.9 白色随机过程通过窄带线性系统——窄带噪声 69

3.9.1 窄带噪声的波形特征 70

3.9.2 nc（t）和ns（t）以及R（t）和θ（t）的统计特性 71

3.10 正弦波加窄带高斯噪声的统计特性 74

本章仿真实验举例 75

习题 77

第4章 信号设计与信号处理技术 81

4.1 信号设计与处理技术概述 81

4.2 信号处理技术 81

4.2.1 系统和信号带宽 81

4.2.2 非线性处理 83

4.3 信号设计 85

4.3.1 信号设计的基本原则 85

4.3.2 匹配滤波器 86

4.3.3 输入为非白噪声时匹配滤波器的传输特性 90

4.4 信号单元的相关函数 91

4.4.1 信号单元 91

4.4.2 序列信号单元的相关函数 91

4.5 鸟声信号 93

4.5.1 鸟声信号的时域表示 93

4.5.2 鸟声信号的频谱 94

4.5.3 鸟声信号自相关函数 95

4.6 m序列信号 96

4.6.1 m序列的产生 96

4.6.2 特征多项式与序列多项式 98

4.6.3 m序列的产生条件 100

4.6.4 m序列信号的性质 101

4.6.5 非线性反馈移位寄存器序列——M序列 108

4.6.6 m序列的应用 109

4.7 巴克（Barker）序列 113

4.7.1 巴克序列及其自相关函数 113

4.7.2 巴克序列的演变 114

4.7.3 巴克序列的检测 114

4.8 超正交单纯码及哈达吗（Hadarmard）矩阵 116

4.8.1 超正交单纯码 116

4.8.2 哈达吗矩阵[H] 118

本章仿真实验举例 120

习题 126

第5章 信道与线性调制 128

5.1 信道 128

5.1.1 信道的基本概念 128

5.1.2 信道容量 129

5.1.3 信道特性 129

5.1.4 编码与调制 132

5.2 线性调制 133

5.2.1 标准振幅调制（AM） 134

5.2.2 抑制载波双边带调制（DSB） 138

5.2.3 单边带调制（SSB） 140

5.2.4 残留边带调制（VSB） 142

5.3 幅度调制系统的一般模型 144

5.3.1 幅度调制信号产生的一般模型 144

5.3.2 SSB调制模型 145

5.3.3 VSB调制模型 147

5.4 幅度调制信号解调的一般模型 148

5.4.1 同步解调 148

5.4.2 包络解调 148

5.5 幅度调制系统的抗噪声性能 149

5.5.1 通信系统抗噪声性能的分析模型 149

5.5.2 幅度调制系统同步解调时的抗噪性能 150

5.5.3 幅度调制系统包络解调时的抗噪性能 153

本章仿真实验举例 154

习题 168

第6章 模拟角度调制系统（非线性调制） 171

6.1 角度调制的基本概念 171

6.1.1 相位调制（PM） 171

6.1.2 频率调制（FM） 172

6.2 调频信号频谱分析与卡森（Carson）带宽 173

6.2.1 窄带调频（NBFM） 174

6.2.2 简谐信号（单音）调制时的宽带调频 174

6.2.3 卡森带宽 176

6.3 调频信号的产生与解调 177

6.3.1 调频信号的产生 177

6.3.2 调频信号的解调 177

6.4 调频系统的抗噪声性能分析 178

6.4.1 窄带调频系统的抗噪声性能 178

6.4.2 宽带调频系统的抗噪声性能 180

6.5 预加重和去加重技术对噪声特性的改善 184

6.6 频分复用（FDM） 186

6.7 模拟调制系统的应用实例 187

本章仿真实验举例 190

习题 195

第7章 信源编码 197

7.1 抽样定理 197

7.1.1 低通信号的抽样定理 197

7.1.2 自然抽样 199

7.1.3 平顶抽样 200

7.1.4 带通信号的抽样定理 201

7.2 离散无记忆信源（DMS）编码 202

7.2.1 等长编码 202

7.2.2 不等长编码 203

7.3 脉冲模拟调制 204

7.4 脉冲编码调制 205

7.4.1 脉冲编码调制基本原理 205

7.4.2 均匀量化与量化噪声 205

7.4.3 压扩原理及非均匀量化 206

7.4.4 PCM编码 209

7.4.5 PCM译码 213

7.5 PCM信号的时分复用 214

7.5.1 时分复用（TDM）原理 214

7.5.2 PCM基群帧结构及高次群 215

7.5.3 PCM信号的带宽 216

7.5.4 时分复用（TDM）与频分复用（FDM）的比较 217

7.6 PCM系统的抗噪声性能 217

7.6.1 量化噪声的影响 217

7.6.2 误码对输出信号的影响 218

7.7 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 219

7.8 增量编码调制（DM或△M） 220

7.8.1 △M的基本原理 220

7.8.2 量化噪声及过载量化噪声 221

7.8.3 增量编码调制系统的抗噪声性能 222

7.8.4 增量总和（△-∑）调制和自适应数字压扩增量调制 223

7.9 PCM系统与△M系统的比较 230

7.10 语音和图像信号的压缩编码 230

7.10.1 语音压缩编码 231

7.10.2 图像压缩编码 232

本章仿真实验举例 235

习题 243

第8章 数字基带传输系统 246

8.1 数字基带信号 247

8.1.1 数字基带信号的要求 247

8.1.2 数字基带信号的波形 247

8.1.3 常用的基带传输码型 249

8.2 数字基带信号的功率谱 251

8.3 无码间串扰传输系统与奈奎斯特（Nyquist）准则 254

8.3.1 基带系统传输特性及码间串扰 254

8.3.2 无码间串扰系统特性 254

8.3.3 奈奎斯特第一准则（抽样值的无失真条件） 255

8.3.4 奈奎斯特第二准则（转换点无失真条件） 256

8.3.5 柰奎斯特第三准则（脉冲波形面积保持不变条件） 257

8.3.6 无码间串扰的滚降系统特性 257

8.4 部分响应系统 259

8.4.1 余弦谱传输特性 259

8.4.2 正弦谱特性 260

8.4.3 部分响应系统波形 261

8.4.4 常用部分响应系统举例 262

8.5 基带系统的最佳化 264

8.5.1 理想信道下的最佳基带系统 264

8.5.2 非理想信道下的最佳接收 264

8.6 基带系统的抗噪声性能 265

8.6.1 理想系统的抗噪声性能 266

8.6.2 最佳基带系统的抗噪声性能 267

8.7 均衡器原理 268

8.7.1 频域均衡 268

8.7.2 时域均衡 270

8.8 数据序列的扰乱与解扰 273

8.9 眼图 276

本章仿真实验举例 277

习题 282

第9章 数字载波传输系统 286

9.1 数字载波传输系统概述 286

9.2 二进制数字已调信号及其功率谱 287

9.2.1 2ASK信号 287

9.2.2 2FSK信号 288

9.2.3 2PSK及2DPSK信号 291

9.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析 294

9.3.1 2ASK系统的抗噪声性能 294

9.3.2 2FSK系统的抗噪声性能 297

9.3.3 2PSK及2DPSK系统抗噪声性能 300

9.4 各种数字调制系统的性能比较 303

9.5 多进制数字调制系统 304

9.5.1 多进制幅度键控（MASK） 304

9.5.2 多进制移频键控（MFSK） 305

9.5.3 多进制移相键控（MPSK） 306

9.6 改进型数字调制系统 309

9.6.1 正交调幅QAM（又称幅相键控APK） 309

9.6.2 连续相位频移键控（CPFSK）及MSK、TMF调制 312

9.6.3 高斯最小移频键控（GMSK）方式 317

9.7 数字信号的最佳接收 318

9.7.1 数字信号接收的统计描述 318

9.7.2 确知信号的最佳接收机 319

9.7.3 二进制最佳接收机性能分析 322

9.8 数字调制系统性能比较 324

9.9 数字频带传输系统举例 326

本章仿真实验举例 327

习题 334

第10章 差错控制编码 336

10.1 差错控制编码原理 336

10.1.1 引起误码的原因及降低误码的常用方法 336

10.1.2 差错控制编码的基本方法及差错控制方式 337

10.1.3 纠错编码的基本原理 339

10.1.4 码间距离d及检错纠错能力 341

10.2 常用简单差错控制编码 343

10.2.1 奇偶监督码 343

10.2.2 二维奇偶监督码 344

10.2.3 恒比码 345

10.3 线性分组码 346

10.3.1 线性分组码的概念 346

10.3.2 线性分组码的监督矩阵 346

10.3.3 线性分组码的生成矩阵 348

10.3.4 线性分组码的伴随式和检错纠错能力 349

10.3.5 汉明码 351

10.4 循环码 352

10.4.1 循环码的循环特性及码多项式 352

10.4.2 循环码的生成多项式及生成矩阵 353

10.4.3 循环码的编码与解码 355

10.4.4 BCH码 357

10.5 卷积码 359

10.5.1 卷积码概述 359

10.5.2 网格编码调制（TCM） 364

10.5.3 Turbo码 366

本章仿真实验举例 370

习题 381

第11章 同步原理 384

11.1 同步的基本概念 384

11.2 锁相环（PLL）的基本工作原理 384

11.2.1 模拟锁相环 385

11.2.2 数字锁相环 388

11.3 载波同步 391

11.3.1 插入导频法 392

11.3.2 直接提取载波法 393

11.3.3 载波同步的性能及相位误差对解调信号的影响 396

11.4 码元同步 397

11.4.1 插入导频法 397

11.4.2 直接提取位同步法 398

11.4.3 位同步相位误差对性能的影响 399

11.5 群同步 400

11.5.1 起止式同步法 400

11.5.2 连贯插入特殊码字同步法 401

11.5.3 间隔式插入同步码法 402

11.5.4 群同步系统的性能 403

11.5.5 自群同步简介 405

11.6 数字通信网的网同步 405

11.6.1 主从同步方式 406

11.6.2 相互同步方式 406

11.6.3 独立时钟同步方式 407

本章仿真实验举例 408

习题 410

第12章 通信网 412

12.1 通信网概述 412

12.1.1 通信网的概念 412

12.1.2 计算机通信网与计算机网络 413

12.1.3 通信网的类型 414

12.1.4 通信网的基本要求 414

12.1.5 通信网的交换方式 415

12.1.6 通信网的约定 418

12.2 通信网的组织与结构 420

12.2.1 通信网的通用两级子网结构 420

12.2.2 通信网的拓扑结构 421

12.2.3 网络功能的分层体系结构 422

12.2.4 国际标准通信网的网络体系结构 423

12.3 数据通信网 424

12.3.1 数据通信网概述 424

12.3.2 利用普通公用电话网进行数据通信 425

12.3.3 分组交换网 427

12.3.4 数字数据网（DDN） 429

12.4 综合业务数字网（ISDN）简介 431

12.4.1 ISDN的概念 431

12.4.2 ISDN的网络功能体系结构 432

12.4.3 ISDN的用户/网络接口 433

习题 434

第13章 现代舰船通信技术 435

13.1 引言 435

13.2 舰船通信技术发展现状 435

13.3 典型的舰船对外通信系统 435

13.4 舰船通信安全技术 436

13.4.1 通信反侦察 437

13.4.2 通信抗干扰 438

13.4.3 通信防摧毁 439

13.5 ATM技术 439

13.5.1 ATM技术的基本原理 439

13.5.2 ATM技术的基本要素 439

13.5.3 基于ATM技术的舰艇通信网 440

13.5.4 ATM技术在海军舰艇通信网中的应用 440

13.5.5 ATM技术面临的问题 441

13.6 卫星通信技术 441

13.6.1 卫星通信的特点 442

13.6.2 卫星通信系统的工作原理 442

13.6.3 卫星通信系统的组成 443

13.6.4 通信卫星的组成 445

13.6.5 卫星的应用 445

13.7 潜艇通信技术 446

13.7.1 潜艇通信系统 446

13.7.2 HF通信技术 447

13.7.3 软件无线电技术 448

13.7.4 光纤通信技术 448

13.8 计算机通信技术在船舶信息方面的应用 448

13.9 计算机通信技术在船舶自动化系统中的应用 449

13.10 无线局域网（WLAN） 450

13.10.1 IEEE 802.11协议标准 450

13.10.2 蓝牙（Bluetooth） 451

13.10.3 家庭网络HomeRF与HIPERLAN协议 452

13.10.4 IrDA 452

13.10.5 中国WLAN规范 452

13.10.6 WLAN特性 453

13.10.7 WLAN的关键技术 454

13.11 超宽带通信（UWB） 456

13.12 3G和4G 459

13.12.1 3G概念及其标准 459

13.12.2 三种技术标准的比较 460

13.12.3 4G概念及其通信技术特点 461

13.12.4 4G的关键技术 461

13.12.5 4G网络系统的几个技术标准 462

13.13 紫外光通信技术 462

13.13.1 紫外光通信的特点 463

13.13.2 紫外光通信国内外研究背景 464

13.13.3 紫外光通信原理 464

13.13.4 紫外光通信系统的应用 465

13.14 舰船通信技术发展趋势 467

附录 通信原理Matlab仿真实验 470

实验一 信号的傅里叶变换 473

实验二 各种信道码性能比较 477

实验三 升余弦滚降系统设计 479

实验四 取样偏差与误码率 481

实验五 多径传输 483

实验六 BPSK调制解调仿真 484

实验七 QPSK调制解调仿真 486

实验八 16QAM的仿真 489

参考文献 494