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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QAM273

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H369

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 IrDA452

13.6.5 中国WLAN规范452

13.6.6 WLAN特性453

13.7　超宽带通信UWB454

13.8 3G/4G456

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