通信原理

第1章 绪论 1

1.1 通信系统的组成 1

1.1.1 通信系统的一般模型 1

1.1.2 模拟通信和数字通信模型 2

1.2 通信系统分类与通信方式 6

1.2.1 通信系统的分类 6

1.2.2 通信方式 9

1.3 信息及其度量 10

1.4 主要性能指标 13

1.5 通信发展趋势 14

思考题与习题 16

第2章 随机过程 18

2.1 随机过程的基本概念 18

2.1.1 何谓随机过程 18

2.1.2 随机过程的分布函数 19

2.1.3 随机过程的数字特征 20

2.2 平稳随机过程 22

2.2.1 定义 22

2.2.2 各态历经性 23

2.2.3 平稳随机过程的自相关函数 23

2.2.4 平稳随机过程的功率谱密度 24

2.3 高斯随机过程 27

2.3.1 定义 27

2.3.2 重要性质 27

2.3.3 高斯随机变量 28

2.3.4 高斯白噪声 30

2.4 随机过程通过线性系统 31

2.5 窄带随机过程 35

2.5.1 ξc（t）和ξs（t）的统计特性 36

2.5.2 αξ（t）和？ξ（t）的统计特性 39

2.6 正弦波加窄带高斯噪声 40

思考题与习题 42

第3章 信道与噪声 46

3.1 信道定义与数学模型 46

3.1.1 信道定义 46

3.1.2 信道的数学模型 47

3.2 有线信道 51

3.2.1 双绞线电缆 51

3.2.2 同轴电缆 54

3.2.3 光纤 55

3.3 无线信道 58

3.3.1 微波中继信道 59

3.3.2 卫星中继信道 59

3.3.3 短波电离层反射信道 60

3.3.4 陆地移动信道 61

3.4 信道特性及其对信号传输的影响 65

3.4.1 恒参信道特性 65

3.4.2 随参信道特性 67

3.5 分集接收技术 71

3.5.1 分集方式 71

3.5.2 合并方式 73

3.6 加性噪声 75

3.6.1 噪声的分类 76

3.6.2 起伏噪声及特性 77

3.7 信道容量的概念 79

3.7.1 香农公式 79

3.7.2 香农公式的应用 80

思考题与习题 81

第4章 模拟调制系统 84

4.1 幅度调制（线性调制）的原理 84

4.1.1 调幅（AM） 85

4.1.2 抑制载波双边带调制（DSB-SC） 86

4.1.3 单边带调制（SSB） 87

4.1.4 残留边带调制 90

4.1.5 线性调制与解调的一般模型 93

4.2 线性调制系统的抗噪声性能 96

4.2.1 分析模型 96

4.2.2 线性调制相干解调的抗噪声性能 98

4.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能 101

4.3 非线性调制（角度调制）原理 104

4.3.1 角调制的基本概念 104

4.3.2 窄带调频与宽带调频 106

4.3.3 调频信号的产生与解调 110

4.4 调频系统的抗噪声性能 116

4.5 各种模拟调制系统的性能比较 119

思考题与习题 121

第5章 数字基带传输系统 125

5.1 数字基带传输概述 125

5.2 数字基带信号及其频谱特性 127

5.2.1 数字基带信号 127

5.2.2 基带信号的频谱特性 129

5.3 基带传输的常用码型 137

5.4 基带脉冲传输与码间串扰 141

5.5 无码间串扰的基带传输特性 143

5.6 无码间串扰基带系统的抗噪声性能 148

5.7 眼图 152

5.8 均衡技术 155

5.8.1 时域均衡原理 155

5.8.2 均衡效果的衡量 158

5.8.3 均衡器的实现与调整 161

5.9 部分响应系统 164

5.9.1 第Ⅰ类部分响应波形 164

5.9.2 部分响应的一般形式 168

思考题与习题 170

第6章 模拟信号的数字传输 176

6.1 抽样定理 177

6.1.1 低通抽样定理 177

6.1.2 带通抽样定理 180

6.2 脉冲幅度调制 183

6.3 脉冲编码调制 187

6.3.1 量化 188

6.3.2 编码和译码 201

6.3.3 PCM系统的抗噪声性能 211

6.4 自适应差分脉冲编码调制 213

6.4.1 DPCM 213

6.4.2 ADPCM 215

6.5 增量调制 215

6.5.1 简单增量调制 216

6.5.2 增量调制的过载特性与动态编码范围 219

6.5.3 增量调制系统的抗噪声性能 221

6.5.4 PCM与△M系统的比较 222

思考题与习题 224

第7章 数字频带传输系统 228

7.1 二进制振幅键控 228

7.1.1 二进制振幅键控信号的调制与解调 228

7.1.2 2ASK信号的功率谱密度 231

7.1.3 2ASK系统的抗噪声性能 232

7.2 二进制移频键控 239

7.2.1 2FSK信号的调制与解调 239

7.2.2 2FSK信号的功率谱密度 241

7.2.3 2FSK系统的抗噪声性能 244

7.3 二进制移相键控及二进制差分相位键控 248

7.3.1 2PSK信号的调制与解调 248

7.3.2 2DPSK信号的调制与解调 250

7.3.3 2PSK及2DPSK信号的功率谱密度 253

7.3.4 2PSK和2DPSK系统的抗噪声性能 254

7.4 二进制数字调制系统的性能比较 259

7.5 多进制数字相位调制系统 262

7.5.1 多进制数字相位调制信号的表示形式 262

7.5.2 4PSK信号的产生与解调 264

7.5.3 4DPSK信号的产生与解调 266

7.5.4 4PSK及4DPSK系统的误码率性能 268

7.6 正交振幅调制 269

7.6.1 MQAM调制原理 269

7.6.2 MQAM解调原理 272

7.6.3 MQAM抗噪声性能 272

7.7 最小移频键控 272

7.7.1 MSK的基本原理 273

7.7.2 MSK调制解调原理 276

7.7.3 MSK的性能 278

思考题与习题 280

第8章 数字信号的最佳接收 285

8.1 匹配滤波器 285

8.2 最小差错概率接收准则 290

8.2.1 数字信号接收的统计模型 290

8.2.2 最佳接收准则 293

8.3 确知信号的最佳接收机 295

8.3.1 二进制确知信号最佳接收机结构 296

8.3.2 二进制确知信号最佳接收机误码性能 298

8.4 随相信号的最佳接收机 302

8.4.1 二进制随相信号最佳接收机结构 303

8.4.2 二进制随相信号最佳接收机误码性能 307

8.5 最佳接收机性能比较 309

8.6 最佳基带传输系统 311

8.6.1 最佳基带传输系统的组成 311

8.6.2 最佳基带传输系统的误码性能 313

思考题与习题 316

第9章 复用和数字复接技术 322

9.1 频分复用 322

9.1.1 频分复用原理 322

9.1.2 模拟电话多路复用系统 323

9.1.3 调频立体声广播 323

9.2 时分复用 326

9.2.1 时分复用原理 326

9.2.2 PCM基群帧结构 327

9.2.3 PCM高次群 329

9.3 数字复接技术 331

9.3.1 数字复接原理 331

9.3.2 正码速调整复接器 332

9.4 SDH复用原理 334

9.4.1 SDH的特点 334

9.4.2 STM-N帧结构 335

9.4.3 SDH复用原理 337

思考题与习题 338

第10章 差错控制编码 341

10.1 概述 341

10.2 差错控制编码的基本原理 345

10.2.1 纠错编码的基本原理 345

10.2.2 纠错编码的基本概念 347

10.3 常用的简单编码 349

10.4 线性分组码 353

10.4.1 线性分组码原理 354

10.4.2 监督矩阵与生成矩阵 356

10.4.3 伴随式与错误图样 359

10.4.4 汉明码 360

10.5 循环码 360

10.5.1 循环码的基本原理 360

10.5.2 循环码的生成多项式和生成矩阵 362

10.5.3 循环码的编码和译码方法 364

10.5.4 BCH码 367

10.5.5 Reed-Solomon码 370

10.6 卷积码 371

10.6.1 生成矩阵 371

10.6.2 卷积码的结构特点 374

10.6.3 卷积码的Viterbi译码 377

思考题与习题 385

第11章 同步原理 389

11.1 同步的功用与分类 389

11.2 载波同步 390

11.2.1 插入导频法 390

11.2.2 直接法 393

11.2.3 载波同步系统的性能及相位误差对解调性能的影响 398

11.3 位同步 399

11.3.1 插入导频法 400

11.3.2 直接法 401

11.3.3 位同步系统的性能及其相位误差对性能的影响 409

11.4 群同步 412

11.4.1 起止式同步法 412

11.4.2 连贯式插入法 412

11.4.3 间隔式插入法 415

11.4.4 群同步系统的性能 417

11.4.5 群同步的保护 418

11.5 网同步 419

11.5.1 全网同步系统 420

11.5.2 准同步系统 421

思考题与习题 423

第12章 典型通信系统介绍 426

12.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 426

12.1.1 GSM系统的主要性能和特点 427

12.1.2　GSM系统的结构及功能 428

12.1.3 GSM的信道类型 431

12.1.4 GSM的帧结构 434

12.1.5 GSM系统研究新进展 438

12.2 码分多址蜂窝移动通信系统 439

12.2.1 CDMA系统原理及特点 439

12.2.2 CDMA系统的关键技术 441

12.2.3 CDMA系统的无线链路 446

12.2.4 第三代移动通信系统（3G） 451

12.3 卫星通信系统 453

12.3.1 INTELSAT（国际通信卫星组织）卫星通信系统 455

12.3.2 INMARSAT（国际移动卫星组织）卫星通信网 457

12.3.3 VSAT卫星通信网 461

12.3.4 铱系统 464

思考题与习题 466

参考文献 468