高等学校电子信息类专业系列教材现代通信原理(微课视频版)/孙学宏.车进.汪西原

第1章 绪论 …… 1

1.1 引言 …… 1

1.2 通信的发展历史 …… 2

1.3 通信系统的组成 …… 4

1.3.1 通信系统一般模型… 4

1.3.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型… 5

1.3.3 数字通信的特点…… 7

1.4 通信系统的分类 …… 7

1.4.1 通信系统分类 7

1.4.2 通信方式…… 8

1.5 通信系统的度量及性能指标 9

1.5.1 信息及其度量 9

1.5.2 有效性指标和可靠性指标 10

1.6 本章小结…… 12

习题 13

第2章 信号分析 …… 14

2.1 确知信号分析 14

2.1.1 周期信号与非周期信号 … 14

2.1.2 信号的傅里叶变换 15

2.1.3 冲激函数及冲激函数序列 16

2.1.4 能量信号与功率信号 …… 17

2.1.5 信号与系统带宽定义 …… 20

2.1.6 信号通过线性系统 21

2.2 随机信号分析 21

2.2.1 高斯平稳随机过程 22

2.2.2 窄带高斯噪声 …… 25

2.2.3 正弦波加窄带高斯噪声 … 28

2.2.4 随机过程通过线性系统 … 30

2.3 现今信号分析研究介绍…… 31

2.3.1 时频变换与滤波技术 …… 31

2.3.2 共信道独立分量分析技术 32

2.4 本章小结…… 32

习题 33Ⅵ

第3章 信道与噪声 … 35

3.1 信道的定义… 35

3.2 信道的分类… 36

3.2.1 无线信道 … 36

3.2.2 有线信道 … 39

3.2.3 水下通信技术 …… 43

3.3 信道的数学模型…… 47

3.3.1 调制信道模型 …… 48

3.3.2 编码信道模型 …… 48

3.4 通信信道特性 49

3.4.1 恒参信道 … 49

3.4.2 随参信道 … 51

3.5 信道中的噪声 57

3.6 信道容量…… 60

3.6.1 离散信道容量 …… 60

3.6.2 连续信道容量 …… 60

3.7 本章小结…… 62

习题 63

第4章 模拟调制系统 65

4.1 线性调制与解调原理 65

4.1.1 常规调幅 … 65

4.1.2 抑制载波双边带调幅 …… 68

4.1.3 单边带调制 69

4.1.4 残留边带调制 …… 75

4.1.5 线性调制的一般模型 …… 76

4.1.6 相干解调与包络检波 …… 77

4.2 线性调制系统的抗噪声性能 79

4.2.1 通信系统抗噪声性能分析模型 … 79

4.2.2 线性调制相干解调的抗噪声性能 80

4.2.3 常规调幅包络检波的抗噪声性能 83

4.3 模拟非线性调制系统 86

4.3.1 角度调制的基本概念 …… 87

4.3.2 调频信号 … 89

4.3.3 调频信号的产生与解调 … 93

4.4 调频系统的抗噪声性能…… 97

4.4.1 非相干解调的抗噪声性能 97

4.4.2 调频系统中的门限效应… 102

4.4.3 预加重和去加重… 102

4.5 各种模拟调制系统的比较 104

4.6 频分复用及其应用 105

4.6.1 频分复用… 105

4.6.2 OFDM 技术在4G移动通信系统中的应用 …… 107

4.7 本章小结 … 108Ⅶ

习题 …… 109

第5章 数字基带传输 110

5.1 数字基带调制系统的组成及信号分类 … 110

5.1.1 数字基带调制系统的组成 110

5.1.2 数字基带信号的常见种类 111

5.2 数字基带信号的码型及波形 …… 112

5.3 数字基带信号的频谱 …… 114

5.3.1 随机脉冲序列的波形及其表达式 114

5.3.2 数字基带信号功率谱密度 115

5.3.3 数字基带信号功率的计算 116

5.4 数字基带信号中的码间串扰 …… 117

5.4.1 码间串扰… 117

5.4.2 数字基带信号传输系统的模型和数学分析…… 118

5.5 无码间串扰的传输特征 … 119

5.5.1 无码间串扰的传输函数… 119

5.5.2 几种常用的无码间串扰及其传输特性… 120

5.5.3 噪声对无码间串扰的影响 121

5.6 基带传输系统的抗噪声性能 …… 122

5.6.1 二进制双极性基带系统… 122

5.6.2 二进制单极性基带系统… 124

5.7 眼图 124

5.8 时域均衡 … 125

5.8.1 时域均衡的基本原理…… 126

5.8.2 均衡准则与实现… 128

5.9 本章小结 … 131

习题 …… 131

第6章 数字带通传输系统 … 133

6.1 二进制数字调制原理 …… 134

6.1.1 二进制振幅键控… 134

6.1.2 二进制频移键控… 138

6.1.3 二进制相移键控… 141

6.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 …… 144

6.2.1 2ASK 系统的抗噪声性能 144

6.2.2 2FSK 系统的抗噪声性能 150

6.2.3 2PSK 和2DPSK 系统的抗噪声性能 … 154

6.3 二进制数字调制系统的性能比较 159

6.4 多进制数字调制原理 …… 161

6.4.1 多进制振幅键控… 162

6.4.2 多进制频移键控… 162

6.4.3 多进制相移键控… 164

6.4.4 多进制差分相移键控…… 169

6.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能 …… 174

6.5.1 MASK 系统的抗噪声性能 …… 174Ⅷ

6.5.2 MFSK 系统的抗噪声性能 176

6.5.3 MPSK 系统的抗噪声性能 179

6.5.4 MDPSK 系统的抗噪声性能 …… 181

6.6 本章小结 … 181

习题 …… 182

第7章 模拟信号的数字传输 184

7.1 模拟信号的抽样 … 184

7.1.1 低通模拟信号的抽样定理 185

7.1.2 带通模拟信号的抽样定理 185

7.2 模拟信号的量化 … 187

7.2.1 量化原理… 187

7.2.2 均匀量化… 189

7.2.3 非均匀量化 190

7.3 波形编码 … 194

7.3.1 脉冲编码调制…… 194

7.3.2 差分脉冲编码调制 195

7.3.3 增量调制… 196

7.3.4 自适应增量调制… 196

7.3.5 自适应差分编码调制…… 197

7.4 参数编码及语音信号的产生模型 198

7.5 混合编码 … 200

7.6 本章小结 … 201

习题 …… 201

第8章 复用 … 203

8.1 常见复用技术 …… 203

8.1.1 频分复用… 203

8.1.2 时分复用… 206

8.1.3 码分复用… 207

8.2 现代复用技术 …… 208

8.2.1 极化复用… 208

8.2.2 OAM 复用 210

8.3 正交频分复用 …… 216

8.4 本章小结 … 221

习题 …… 221

第9章 数字信号的*佳接收 222

9.1 数字信号的统计特性 …… 222

9.2 关于数字信号的*佳接收准则 … 224

9.3 确知数字信号的*佳接收机 …… 226

9.4 2FSK 信号的*佳接收 … 227

9.4.1 随相数字信号的*佳接收 227

9.4.2 起伏数字信号的*佳接收 228

9.4.3 实际接收机和*佳接收机的性能比较… 230

9.5 数字信号的匹配滤波接收法 …… 231Ⅸ

9.6 *佳基带传输系统 237

9.6.1 理想信道的*佳传输系统 237

9.6.2 非理想信道的*佳传输系统…… 240

9.7 本章小结 … 241

习题 …… 242

第10章 同步技术 … 243

10.1 载波同步技术 … 243

10.1.1 载波同步的实现方法 243

10.1.2 载波同步的性能 …… 246

10.2 位同步技术 …… 248

10.2.1 位同步的方法 249

10.2.2 位同步系统的性能及其相位误差对性能的影响 … 250

10.3 群同步技术 …… 253

10.3.1 群同步方法 … 254

10.3.2 群同步性能 … 257

10.3.3 群同步保护 … 258

10.3.4 起止式同步 … 260

10.3.5 自群同步 …… 261

10.3.6 扩谱通信系统的同步 262

10.4 网同步技术 …… 265

10.5 本章小结 271

习题 …… 272

第11章 差错控制编码 …… 274

11.1 概述 …… 274

11.2 纠错编码的基本原理 … 277

11.3 纠错编码的性能 280

11.4 简单的实用编码 281

11.4.1 奇偶监督码 … 281

11.4.2 二维奇偶监督码 …… 281

11.4.3 恒比码 282

11.4.4 正反码 282

11.5 线性分组码 …… 283

11.6 循环码 … 287

11.6.1 循环码原理 … 287

11.6.2 循环码的编解码方法 291

11.6.3 截断循环码 … 294

11.6.4 BCH 码 294

11.6.5 RS码 … 296

11.7 卷积码 … 296

11.7.1 卷积码的基本原理 … 297

11.7.2 卷积码的代数表述 … 298

11.7.3 卷积码的解码 301

11.8 Turbo码… 308Ⅹ

11.8.1 Turbo码编码器的组成 308

11.8.2 Turbo码的译码 309

11.9 本章小结 310

习题 …… 311

第12章 现代通信网 313

12.1 网络融合 313

12.1.1 三网的定义 … 313

12.1.2 电信网 313

12.1.3 有线电视网络 314

12.1.4 计算机网络 … 315

12.2 无线通信网 …… 317

12.2.1 无线局

域网的基本概念 …… 317

12.2.2 IEEE802.11协议标准 318

12.2.3 移动 Ad-Hoc网络…… 320

12.2.4 蓝牙技术 …… 321

12.2.5 ZigBee技术 … 322

12.2.6 窄带物联网技术———NB-IoT 323

12.3 移动通信系统与关键技术 …… 325

12.3.1 正交编码 …… 325

12.3.2 伪随机序列 … 326

12.3.2 伪随机序列扩展频谱通信 … 330

12.3.3 蜂窝通信系统 331

12.3.4 4G通信中的多天线 MIMO-OFDM 技术 … 333

12.4 智能通信新技术 336

12.4.1 智能通信的概念 …… 336

12.4.2 智能通信技术基础及现实意义 …… 336

12.4.3 智能通信的基础设施 NGN … 337

12.4.4 智能通信核心技术———下一代互联网协议 339

12.4.5 超宽带无线通信技术 342

12.4.6 认知无线电技术与发展趋势 344

12.4.7 空天地一体化信息网络 …… 346

12.5 本章小结 350

习题 …… 350

第13章 5G及新时代通信技术 …… 351

13.1 5G移动通信系统 351

13.1.1 5G概述 351

13.1.2 5G的场景与应用 …… 352

13.1.3 物联网与5G的关系 … 355

13.1.4 5G面临的挑战 356

13.2 5G新型多址技术 358

13.2.1 非正交多址 … 358

13.2.2 稀疏码多址 … 360

13.2.3 交织分多址 … 362Ⅺ

13.3 5G的新波形 …… 363

13.3.1 基于滤波器组的多载波技术 364

13.3.2 F-OFDM …… 365

13.3.3 UF-OFDM … 366

13.4 5G新编码技术与终端直通通信技术 … 367

13.4.1 极化码 368

13.4.2 终端直通通信技术 … 373

13.5 大规模多输入多输

出系统 …… 374

13.5.1 MassiveMIMO 概要… 375

13.5.2 单用户 MIMO 375

13.5.3 多用户 M

IMO 377

13.5.4 MassiveMIMO 应用场景…… 378

13.5.5 大规模 MIMO 实现的基本形式 …… 378

13.6 5G的毫米波通信技术 … 380

13.6.1 毫米波概述 … 380

13.6.2 波束赋形技术 382

13.6.3 同时同频全双工技术 384

13.7 新型网络架构 … 385

13.7.1 面向5G的 C-RAN 网络架构 386

13.7.2 超密度异构网络 …… 389

13.8 6G通信前景与展望 …… 390

13.8.1 6G移动通信技术的发展前景 391

13.8.2 AI在6G技术中的应用 …… 392

13.8.3 6G使能技术 … 393

13.9 本章小结 395

习题 …… 395

参考文献 397

附录 …… 398