通信原理

第1章 绪论 1 1.1 通信的概念及系统模型 1 1.1.1 通信的概念 1 1.1.2 通信系统的基本模型 2 1.1.3 模拟与数字通信系统模型 3 1.2 通信系统的分类及通信方式 6 1.2.1 通信系统的分类 6 1.2.2 通信的方式 7 1.3 信息的度量及平均信息量 8 1.3.1 信息的度量 8 1.3.2 平均信息量 8 1.4 通信系统的主要性能指标 9 1.4.1 模拟通信系统的有效性与 可靠性 10 1.4.2 数字通信系统的有效性与 可靠性 10 1.5 通信发展简史 13 习题 13 本章知识点小结 14 本章自测自评题 16 第2章 确知信号分析 19 2.1 引言 19 2.2 周期信号的频谱分析 19 2.3 非周期信号的频谱分析 22 2.3.1 傅氏变换与频谱函数 22 2.3.2 通信中常用信号的频谱函数 22 2.3.3 周期信号的频谱函数 24 2.4 傅氏变换的运算特性及其应用 27 2.4.1 频率卷积特性及其应用 27 2.4.2 时间卷积特性及其应用 28 2.5 波形相关 29 2.5.1 相关函数 29 2.5.2 相关系数 30 2.6 帕塞瓦尔定理和谱密度 31 2.6.1 能量信号的帕塞瓦尔定理和 能量谱密度 31 2.6.2 功率信号的帕塞瓦尔定理和 功率谱密度 32 2.7 信号的带宽 33 习题 34 本章知识点小结 36 本章自测自评题 38 第3章 随机信号分析 41 3.1 引言 41 3.2 随机变量 41 3.2.1 什么是随机变量 41 3.2.2 概率及概率密度函数 41 3.2.3 随机变量的数字特征 44 3.3 随机过程 46 3.3.1 随机过程的定义 46 3.3.2 随机过程的统计特性 46 3.3.3 平稳随机过程 48 3.3.4 平稳随机过程的功率谱密度 49 3.4 随机过程通过线性系统 51 3.4.1 输出随机过程Y(t)的数学期望 51 3.4.2 输出随机过程Y(t)的自相关 函数 52 3.4.3 输出随机过程Y(t)的功率谱 密度 52 3.4.4 输出随机过程的概率分布 53 3.5 通信系统中的噪声 54 3.5.1 噪声的分类 54 3.5.2 白噪声 55 3.5.3 低通型白噪声 55 3.5.4 带通型白噪声及窄带高斯噪声 56 习题 59 本章知识点小结 60 本章自测自评题 63 第4章 信道 66 4.1 引言 66 4.2 广义信道的定义及其数学模型 66 4.3 恒参信道特性及其对信号传输的 影响 68 4.4 随参信道特性及其对信号传输的 影响 71 4.4.1 随参信道特性 71 4.4.2 多径传播及其影响 71 4.5 随参信道特性的改善技术 74 4.6 信道容量 75 习题 77 本章知识点小结 78 本章自测自评题 80 第5章 模拟调制系统 82 5.1 引言 82 5.2 幅度调制 83 5.2.1 标准调幅(AM) 83 5.2.2 抑制载波双边带调制(DSB) 85 5.2.3 单边带调制(SSB) 86 5.2.4 残留边带调制(VSB) 87 5.2.5 调幅信号的解调 88 5.2.6 幅度调制系统的抗噪声性能 90 5.3 角度调制 93 5.3.1 角度调制的基本概念 93 5.3.2 窄带调频(NBFM) 95 5.3.3 宽带调频(WBFM) 97 5.4 频分复用(FDM) 98 5.4.1 频分复用(FDM)原理 98 5.4.2 频分复用应用实例 100 习题 101 本章知识点小结 102 本章自测自评题 104 第6章 模拟信号的数字传输 107 6.1 引言 107 6.2 脉冲编码调制(PCM) 108 6.2.1 取样 109 6.2.2 量化 112 6.2.3 编码 118 6.2.4 PCM系统误码噪声 121 6.3 增量调制(ΔM) 122 6.3.1 增量调制编码译码原理 122 6.3.2 增量调制系统中的量化噪声 123 6.3.3 自适应增量调制 126 6.3.4 PCM与ΔM系统性能比较 127 6.4 时分复用(TDM) 129 6.4.1 时分复用原理 129 6.4.2 时分复用应用实例 130 习题 131 本章知识点小结 132 本章自测自评题 134 第7章 数字信号的基带传输 137 7.1 引言 137 7.2 数字基带系统的构成 137 7.3 数字基带信号的码型和波形 139 7.3.1 数字基带信号的码型 139 7.3.2 数字基带信号的波形 144 7.4 数字基带信号的功率谱分析 144 7.4.1 二元数字基带信号的功率谱 分析 144 7.4.2 其他数字基带信号的功率谱 分析 147 7.5 无码间干扰传输 150 7.5.1 码间干扰产生的原因及其对系统 性能的影响 150 7.5.2 无码间干扰传输波形 151 7.5.3 无码间干扰传输特性 154 7.6 无码间干扰时噪声对传输性能的 影响 157 7.7 眼图 160 7.8 均衡 161 7.8.1 时域均衡原理 161 7.8.2 均衡器抽头系数的确定 163 7.9 部分响应系统 165 7.9.1 **类部分响应系统 165 7.9.2 部分响应系统的一般形式 169 习题 170 本章知识点小结 172 本章自测自评题 175 第8章 数字调制技术 178 8.1 引言 178 8.2 二进制振幅调制(2ASK) 179 8.2.1 2ASK信号的产生 179 8.2.2 2ASK信号的功率谱和带宽 180 8.2.3 2ASK信号的解调及抗噪声 性能 181 8.3 二进制频率调制(2FSK) 186 8.3.1 2FSK信号的产生 186 8.3.2 2FSK信号的解调及抗噪声 性能 188 8.4 二进制数字相位调制 (2PSK、2DPSK) 190 8.4.1 二进制绝对相位调制(2PSK) 191 8.4.2 二进制相对相位调制(2DPSK) 196 8.5 二进制数字调制技术的性能比较 201 8.6 几种高效数字调制技术 202 8.6.1 正交相移键控(QPSK) 202 8.6.2 偏移正交相移键控(OQPSK) 206 8.6.3 差分正交相移键控(DQPSK) 207 8.6.4 π4DQPSK 210 8.6.5 *小频移键控(MSK) 213 8.6.6 正交振幅调制(QAM) 216 习题 219 本章知识点小结 221 本章自测自评题 223 第9章 数字信号的*佳接收 226 9.1 引言 226 9.2 匹配滤波器 226 9.2.1 匹配滤波器的传输特性H(f) 227 9.2.2 匹配滤波器的冲激响应h(t) 228 9.2.3 匹配滤波器的输出波形so(t) 229 9.3 *佳接收机结构及其抗噪声性能 231 9.3.1 *佳接收机结构 231 9.3.2 二元数字信号*佳接收机的 误码率 232 9.3.3 *佳接收机与实际接收机误码 性能比较 236 习题 237 本章知识点小结 238 本章自测自评题 239 第10章 信道编码 242 10.1 引言 242 10.2 信道编码的基本概念 242 10.2.1 信道编码的检错、纠错原理 242 10.2.2 码长、码重、码距和编码 效率 243 10.2.3 *小码距d0与码的纠、检错 能力之间的关系 244 10.2.4 信道编码的分类 245 10.2.5 差错控制方式 246 10.3 常用检错码 246 10.3.1 奇偶监督码 246 10.3.2 行列奇偶监督码 247 10.3.3 恒比码 248 10.4 线性分组码 248 10.4.1 线性分组码的特点 248 10.4.2 线性分组码的编码 249 10.4.3 线性分组码的译码 252 10.5 循环码 256 10.5.1 循环码的特点 256 10.5.2 循环码的编码 256 10.5.3 循环码的译码 259 10.6 卷积码 262 10.6.1 卷积码的编码 262 10.6.2 卷积码的图形描述 263 10.6.3 卷积码的维特比译码 264 10.7 交织码与级联码 266 10.7.1 交织码 266 10.7.2 级联码 266 10.8 m序列 267 10.8.1 m序列的产生 267 10.8.2 m序列的应用 269 习题 270 本章知识点小结 271 本章自测自评题 274 第11章 同步原理 277 11.1 引言 277 11.2 载波同步 277 11.2.1 直接法(自同步法) 277 11.2.2 插入导频法(外同步法) 279 11.2.3 载波同步系统的性能指标 281 11.3 位同步 281 11.3.1 直接法 281 11.3.2 位同步系统的主要性能指标 283 11.4 群同步 285 11.4.1 巴克码 285 11.4.2 巴克码识别器 286 11.4.3 群同步系统的性能指标 288 习题 289 本章知识点小结 290 本章自测自评题 291 附录 294 附录A 误差函数erf(x) 294 附录B 常用三角公式 295 附录C 常用的积分公式及级数 296 附录D 部分习题参考答案 296 附录E 每章自测自评题参考答案 307 参考文献 324