通信原理

前言

　　“通信原理”是通信與電子信息類(lèi)專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，“通信原理”課程內(nèi)容具有“物理中的數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)中的物理”的特點(diǎn)，本書(shū)系統(tǒng)深入地分析了通信系統(tǒng)的模型、基本原理和性能，包括模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)，并以數(shù)字通信系統(tǒng)為主。從通信信號(hào)傳輸?shù)慕嵌戎饕榻B傳輸信號(hào)、調(diào)制、均衡和最佳接收內(nèi)容，從信息傳輸?shù)慕嵌戎饕榻B信源和信源編碼、信道容量和信道編碼等內(nèi)容。在編寫(xiě)本教材時(shí)，力求概念表達(dá)清晰易懂，對(duì)理論的分析由淺入深、條理清楚，重在講清原理和分析方法，物理概念與必要的理論推導(dǎo)相結(jié)合，減少冗長(zhǎng)的推導(dǎo)，便于閱讀。使用本書(shū)的讀者應(yīng)具備高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與隨機(jī)過(guò)程、信號(hào)與系統(tǒng)等基礎(chǔ)知識(shí)?！　〉?章主要介紹通信技術(shù)的發(fā)展、通信系統(tǒng)的組成與分類(lèi)、通信信道及其數(shù)學(xué)模型和通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。　　第2章結(jié)合通信系統(tǒng)性能分析需要，主要論述窄帶高斯過(guò)程、余弦波加窄帶高斯過(guò)程和循環(huán)平穩(wěn)過(guò)程，以及平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)。　　第3章主要介紹模擬調(diào)制（幅度和角度調(diào)制）的原理和性能分析比較，以及頻分復(fù)用原理?！　〉?章介紹數(shù)字基帶傳輸信號(hào)碼型和波形（包括部分響應(yīng)信號(hào)），根據(jù)二進(jìn)制基帶傳輸系統(tǒng)的等效模型，分析影響系統(tǒng)性能的損傷因素，采用聯(lián)合最佳化的分析法，導(dǎo)出最佳傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和最佳接收機(jī)的性能，其中還介紹了準(zhǔn)匹配濾波器與匹配濾波器的比較，以及信道自適應(yīng)均衡、符號(hào)同步等內(nèi)容?！　〉?章介紹了基本的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式的基本原理和性能分析，還采用綜合法由最佳接收準(zhǔn)則導(dǎo)出二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能。　　第6章在前一章的基礎(chǔ)上論述M進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制方式的基本原理和性能分析，還論述了適合無(wú)線信道傳輸?shù)倪B續(xù)載波相位調(diào)制和有效性高的多載波調(diào)制與正交頻分復(fù)用（OFDM）?！　〉?章介紹了信息論的基本概念和結(jié)論，介紹了無(wú)記憶和有記憶兩種離散信源無(wú)損編碼的典型方法。接著圍繞模擬信源的量化、編碼進(jìn)行了討論，介紹了標(biāo)量量化方法和矢量量化概念，對(duì)波形編碼特別是PcM碼作了論述，并簡(jiǎn)要介紹了預(yù)測(cè)編碼、變換編碼和模型基編碼的基本情況，最后介紹了數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用?！　〉?章的前三節(jié)是信道和編碼的基本理論，包括典型的信道模型、信道容量計(jì)算以及信道編碼定理。接著以差錯(cuò)控制編碼發(fā)展的歷史軌跡為順序，以利用冗余度和噪聲隨機(jī)化為基本思路，著重介紹了分組碼、卷積碼的編碼譯碼方法，還介紹了TcM碼和級(jí)聯(lián)碼基本概念。

內(nèi)容概要

　　《通信原理》為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，系統(tǒng)深入地分析了通信系統(tǒng)的模型、基本原理和性能，包括模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)，并以數(shù)字通信系統(tǒng)為主。從通信信號(hào)傳輸?shù)慕嵌戎饕榻B傳輸信號(hào)、調(diào)制、均衡和最佳接收內(nèi)容，從信息傳輸?shù)慕嵌戎饕榻B信源和信源編碼、信道容量和信道編碼等內(nèi)容。全書(shū)共分10章，包括緒論、隨機(jī)過(guò)程、模擬調(diào)制系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、二進(jìn)制數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)、改進(jìn)的數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)、信源與信源編碼、信道容量與信道編碼、多徑衰落信道上的數(shù)字信號(hào)傳輸和擴(kuò)頻通信系統(tǒng)?！　　锻ㄐ旁怼穬?nèi)容和概念的表達(dá)清晰易懂，對(duì)理論的分析由淺入深、條理清楚，重在講清原理和分析方法，物理概念與必要的理論推導(dǎo)相結(jié)合，減少冗長(zhǎng)的推導(dǎo)，可讀性好?！　　锻ㄐ旁怼房勺鳛楦叩仍盒Ｍㄐ殴こ?、信息工程、電子工程和其他相近專業(yè)本科生的教材，也可作為通信工程技術(shù)人員和科研人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 通信技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介1.2 通信系統(tǒng)的組成與分類(lèi)1.2.1 通信系統(tǒng)的組成1.2.2 數(shù)字通信系統(tǒng)1.2.3 通信系統(tǒng)的分類(lèi)1.3 通信信道及其數(shù)學(xué)模型1.3.1 信道的損傷1.3.2 三種類(lèi)型常用信道1.3.3 信道的數(shù)學(xué)模型1.4 通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)習(xí)題第2章 隨機(jī)過(guò)程2.1 引言2.2 隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性2.3 平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程2.4 高斯隨機(jī)過(guò)程2.5 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜2.6 窄帶隨機(jī)過(guò)程2.7 余弦波加窄帶高斯過(guò)程2.8 循環(huán)平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程2.9 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)2.10 本章小結(jié)習(xí)題第3章 模擬調(diào)制系統(tǒng)3.1 引言3.2 幅度調(diào)制系統(tǒng)3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅系統(tǒng)(AM)3.2.2 雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)(DSB)3.2.3 單邊帶調(diào)制系統(tǒng)(SSB)3.2.4 殘余邊帶調(diào)制系統(tǒng)(VSB)3.3 角度調(diào)制系統(tǒng)3.4 模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較3.5 頻分復(fù)用3.6 本章小結(jié)習(xí)題第4章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)4.1 引言4.2 常見(jiàn)數(shù)字基帶信號(hào)4.3 線路編碼4.4 數(shù)字信號(hào)功率譜4.5 基帶傳輸系統(tǒng)的分析4.6 無(wú)碼間干擾的基帶傳輸特性4.6.1 帶限信道的無(wú)碼間干擾條件奈奎斯特準(zhǔn)則4.6.2 升余弦濾波器4.6.3 無(wú)碼間干擾基帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)的性能4.7 無(wú)碼間干擾基帶傳輸系統(tǒng)性能的最佳化4.7.1 匹配濾波器4.7.2 最佳接收機(jī)及其性能4.7.3 準(zhǔn)匹配濾波器及實(shí)際接收機(jī)4.8 最佳基帶傳輸系統(tǒng)4.8.1 理想信道下的最佳基帶傳輸系統(tǒng)4.8.2 非理想信道的最佳基帶傳輸系統(tǒng)4.9 部分響應(yīng)系統(tǒng)4.9.1 雙二進(jìn)制部分響應(yīng)系統(tǒng)4.9.2 變型雙二進(jìn)制部分響應(yīng)系統(tǒng)4.9.3 單極性基帶傳輸?shù)牟糠猪憫?yīng)系統(tǒng)4.9.4 一般的部分響應(yīng)系統(tǒng)4.10 信道均衡4.10.1 峰值失真準(zhǔn)則和迫零算法4.10.2 均方誤差準(zhǔn)則和I+MS算法4.11符號(hào)同步4.11.1 早遲門(mén)同步法4.11.2 最小均方誤差同步法4.12本章小結(jié)習(xí)題第5章 二進(jìn)制數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)5.1 引言5.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.2.1 二進(jìn)制幅移鍵控調(diào)制(2ASK)5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制(2FSK)5.2.3 二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制(2PSK)及(2DPSK)5.2.4 載波同步方法5.3 二進(jìn)制數(shù)字帶通信號(hào)常規(guī)解調(diào)性能5.3.1 二進(jìn)制幅移鍵控調(diào)制系統(tǒng)常規(guī)解調(diào)性能5.3.2 二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制系統(tǒng)常規(guī)解調(diào)性能5.3.3 二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制系統(tǒng)常規(guī)解調(diào)性能5.3.4 二進(jìn)制數(shù)字帶通系統(tǒng)常規(guī)解調(diào)性能比較5.4 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的最佳接收及其性能5.4.1 最佳接收的概念5.4.2 最佳接收原理和準(zhǔn)則5.4.3 二進(jìn)制信號(hào)最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)5.4.4 二進(jìn)制信號(hào)最佳接收機(jī)的性能分析5.4.5 二進(jìn)制帶通信號(hào)的最佳接收機(jī)結(jié)構(gòu)與性能5.4.6 最佳接收機(jī)與相干接收機(jī)的性能比較5.5 本章小結(jié)習(xí)題第6章 改進(jìn)的數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)6.1 引言6.2 多進(jìn)制數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)6.2.1 M進(jìn)制幅移鍵控調(diào)制(MASK)6.2.2 M進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制(MFSK)6.2.3 肘進(jìn)制相移鍵控調(diào)制(MPSK及MDPSK)6.2.4 三種多進(jìn)制數(shù)字帶通系統(tǒng)的性能比較6.2.5 偏移QPSK6.2.6 振幅相位二維聯(lián)合調(diào)制(APK)6.3 連續(xù)載波相位調(diào)制6.3.1 連續(xù)相位調(diào)制的FSK6.3.2 最小移頻鍵控(MSK)6.3.3 高斯最小移頻鍵控(DMSK)6.4 多載波調(diào)制與正交頻分復(fù)用6.5 本章小結(jié)習(xí)題第7章 信源與信源編碼7.1 信源的數(shù)學(xué)模型7.2 信息量與熵7.3 離散信源編碼7.3.1 離散無(wú)記憶信源的編碼7.3.2 平穩(wěn)離散信源的編碼7.4 模擬信源量化7.4.1 標(biāo)量量化7.4.2 矢量量化7.5 模擬信源的編碼技術(shù)7.5.1 波形編碼7.5.2 預(yù)測(cè)編碼7.5.3 變換編碼7.5.4 模型基編碼7.6 數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用7.7 本章小結(jié)習(xí)題第8章 信道容量與信道編碼8.1 信道模型8.1.1 二進(jìn)制對(duì)稱信道(BSC)8.1.2 離散無(wú)記憶信道(DMC)8.1.3 離散輸入、模擬輸出信道8.1.4 模擬輸入、模擬輸出的波形信道8.1.5 突發(fā)差錯(cuò)編碼信道模型8.2 信道容量8.2.1 DMC信道的容量8.2.2 離散輸入、模擬輸出無(wú)記憶信道的容量8.2.3 帶限波形信道的容量8.3 信道編碼的基本原理8.3.1 信道編碼定理8.3.2 實(shí)現(xiàn)可靠通信的途徑8.4 線性分組碼8.4.1 線性分組碼基本概念8.4.2 矢量空間與碼空間8.4.3 分組碼的最小距離與糾檢錯(cuò)能力8.4.4 伴隨式與譯碼8.4.5 完備碼8.5 循環(huán)碼8.5.1 循環(huán)碼構(gòu)造8.5.2 CRG碼85.3 BCH碼8.5.4 RS碼8.6 卷積碼8.6.1 卷積碼的基本概念和描述方法8.6.2 卷積碼的最大似然譯碼——維特比算法8.6.3 卷積碼的性能限與距離特點(diǎn)8.7 網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)8.8 級(jí)聯(lián)與迭代譯碼8.8.1 串行級(jí)聯(lián)碼8.8.2 乘積碼8.8.3 級(jí)聯(lián)碼的迭代譯碼8.9 本章小結(jié)習(xí)題第9章 多徑衰落信道上的數(shù)字信號(hào)傳輸9.1 引言9.2 多徑衰落信道的數(shù)學(xué)模型與分類(lèi)9.2.1 無(wú)線信道的特性9.2.2 信道的數(shù)學(xué)描述9.2.3 信道的分類(lèi)9.2.4 多徑衰落信道的模型9.3 在頻率非選擇性慢衰落信道上二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)傳輸9.4 分集技術(shù)9.5 頻率選擇性慢衰落信道的RAKE接收機(jī)9.6 本章小結(jié)習(xí)題第10章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)10.1 引言10.2 擴(kuò)頻通信的基本原理10.2.1 擴(kuò)頻通信的定義10.2.2 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)10.2.3 擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)10.3 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型10.4 直接序列擴(kuò)頻10.4.1 直擴(kuò)系統(tǒng)組成10.4.2 直擴(kuò)系統(tǒng)的信號(hào)分析10.4.3 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)10.4.4 直擴(kuò)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)10.5 跳頻擴(kuò)頻10.5.1 跳頻系統(tǒng)的組成10.5.2 跳頻系統(tǒng)的信號(hào)分析10.5.3 跳頻系統(tǒng)的處理增益及特點(diǎn)10.6 跳時(shí)擴(kuò)頻10.7 混合擴(kuò)頻lO.7.1 DS／FH方式10.7.2 DS／TH方式lO.7.3 TH／FH方式10.7.4 各種擴(kuò)頻方式的比較10.8 常用的擴(kuò)頻序列l(wèi)O.8.1 正交編碼lO.8.2 偽隨機(jī)序列10.9 本章小結(jié)習(xí)題附錄A 帶通信號(hào)與帶通系統(tǒng)附錄B 數(shù)字基帶發(fā)送信號(hào)自相關(guān)函數(shù)Ru(T)的推導(dǎo)附錄C 幾種典型基帶脈沖波形g(t)及其幅度譜│G(f)│附錄D 矩形脈沖的理想低通準(zhǔn)匹配濾波器r0／rMF的推導(dǎo)部分習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　收信者可以是人，也可以是一個(gè)大控制系統(tǒng)（如遙控、遙測(cè)系統(tǒng)）中的一個(gè)子系統(tǒng)，通信系統(tǒng)也是這個(gè)大系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。如果收信者是人，那么，接收到的電信號(hào)形式的信息，必須再通過(guò)相應(yīng)的變換器變換成人的感覺(jué)器官（耳、眼等）可以接受的形式（聲音、圖像）。但如果收信者是一個(gè)電子子系統(tǒng)，那么接收到的電信號(hào)形式的信息就可以直接送入到該子系統(tǒng)的接口?！　≡谛旁春褪招耪咧g是發(fā)送機(jī)、信道和接收機(jī)，這是通信系統(tǒng)核心的三個(gè)基本組成部分。它們的基本功能簡(jiǎn)要介紹如下?！　“l(fā)送機(jī)，主要功能是將信源電信號(hào)形式的信息變換成適合信道傳輸?shù)陌l(fā)送信號(hào)。對(duì)這種變換最基本的要求，一是發(fā)送信號(hào)頻率范圍要符合信道的頻譜配置（大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的通信系統(tǒng)都有相應(yīng)的國(guó)際和國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)），二是該信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中應(yīng)該具有足夠能力抗信道噪聲和干擾，以便在接收端還原的信息電信號(hào)的“質(zhì)量”符合要求。發(fā)送機(jī)的這種變換功能是通過(guò)調(diào)制器對(duì)一載波調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)輸入調(diào)制器的信號(hào)形式是模擬和數(shù)字的不同，分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，并由此將通信系統(tǒng)劃分為兩種基本類(lèi)型一模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)?！　∧M通信系統(tǒng)基本組成框圖與圖1.2 —1相似，其中的信源是模擬信源，發(fā)送機(jī)的主要功能部件是模擬調(diào)制器，接收機(jī)的主要功能部件是模擬解調(diào)器。信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)對(duì)正弦載波信號(hào)的幅度、頻率和相位進(jìn)行調(diào)制，分別稱為幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）。這三種調(diào)制分別通過(guò)載波的幅度、頻率和相位來(lái)攜帶信源的信息，通過(guò)信道傳送到接收機(jī)。日常使用的收音機(jī)調(diào)幅廣播和調(diào)頻廣播就是一種典型的模擬調(diào)制通信系統(tǒng)。

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