《現(xiàn)代通信原理》系統(tǒng)、清晰地介紹了通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本技術，以及設計與分析的方法。全書共分10章。內容包括通信的基本概念、通信系統(tǒng)的組成、分類和性能指標要求、確知信號和隨機信號的分析、信道的基本特性和對信號傳輸的影響、模擬調制系統(tǒng)、數字基帶傳輸系統(tǒng)、數字帶通傳輸系統(tǒng)、模擬信號的數字傳輸、差錯控制原理、同步原理和信道復用原理等。
《現(xiàn)代通信原理》可作為高等院校通信工程、電子信息、計算機通信等專業(yè)的本科生教材或考研參考書。
1.名師編寫：本教材的作者為全國“通信原理”教材的鼻祖、知名教授----樊昌信老師編寫。
2.通俗，淺顯：本書是針對大專院校中“通信原理”課程安排時數較少的通信專業(yè)學生。闡述中著重分析推理和講述物理概念，盡可能縮減繁瑣的數學推導。各章末皆附有思考題和習題。思考題協(xié)助讀者復習本章內容，而習題則可以促使讀者深入領會本章內容，將理論聯(lián)系實際，提高解決實際問題的能力。每章末還附有少量參考文獻，供讀者查閱有關結論的出處。
目前，作為國家重要基礎設施之一的電信網已經遍布我國城鄉(xiāng)，成為廣大人民群眾生活和工作須臾不可離的伙伴。截至2008年5月，我國的固定電話和移動電話用戶的總數已經達到了9.36億戶，用戶規(guī)模居世界首位：互聯(lián)網上網用戶總數已經超過21億戶，網民數量居世界第二位。與此相應，在我國從事與電信有關的研究、開發(fā)、生產、建設、應用、管理和領導工作的人員數量也相當龐大，并在不斷增加。在這種形勢下，電信專業(yè)學生的培養(yǎng)和在職人員的繼續(xù)教育是一項重要的任務，本書就是為了適應這一形勢發(fā)展的需要而編寫的。
目前，電信網已基本實現(xiàn)了數字化。在我國公共通信網中長途傳輸的信號主要是數字信號，模擬信號的傳輸日漸減少。因此，本書中將重點討論數字通信，包括數字信號的形成、變換、編碼和傳輸以及模擬信號的數字化。
本書是針對普通高等院校中“通信原理”課程安排學時數較少的通信專業(yè)和其他專業(yè)的高年級本科生及碩士生編寫的，也可以作為工程技術人員的培訓教材。闡述中著重分析推理和講述物理概念，盡可能縮減煩瑣的數學推導。各章末皆附有思考題和習題。思考題協(xié)助讀者復習本章內容，而習題則可以促使讀者深入領會本章內容，將理論聯(lián)系實際，提高解決實際問題的能力。每章末還附有少量參考文獻，供讀者查閱有關結論的出處。
全書共有10章。第1章簡要介紹通信的發(fā)展歷史，講述消息、信息和信號的基本概念，給出通信系統(tǒng)的組成、分類和性能指標要求，使讀者對于通信和通信系統(tǒng)建立初步的認識。第2章討論信號特性，對于確知信號和隨機信號作深入分析，并對于信號在信道中傳輸受到的影響給予一般介紹。課堂教學中，先修課程已經學過這些內容的班級可以跳過本章或作復習性講述。第3章講述信道。先介紹信道的分類和特性，然后建立信道的數學模型，討論信道傳輸特性對信號傳輸的影響以及信道中的噪聲，最后給出信道容量的概念。第4章闡明模擬調制系統(tǒng)的原理。若在先修課程中已經建立了模擬調制的基本概念，本章也可以從略。第5章對數字基帶傳輸系統(tǒng)的各個方面作了基本介紹。本章內容涉及數字通信的基礎知識，是數字調制的基礎，需要重點學習好。第6章對于幾種基本的數字調制系統(tǒng)作了較詳細和深入的討論。這些內容都是實際應用中經常會遇到的，因此必須熟知。第7章詳細討論模擬信號的抽樣、量化和編碼方法。它是用數字技術傳輸模擬信號的必經之路。第8章討論糾錯編碼和差錯控制技術，重點介紹了幾種性能優(yōu)良的糾錯碼的基本原理。其中主要的差錯控制技術在數字通信系統(tǒng)中都得到了廣泛的應用。第9章討論數字通信系統(tǒng)中必不可少的同步，包括載波同步、位同步和群同步方法。第10章講述多路復用和復接，并且介紹了主要的國際標準建議。
學習本課程的先修課程主要有：模擬電子線路、高頻電子線路、數字邏輯電路、概率論，以及信號與系統(tǒng)。
本書的編寫，得到了西安電子科技大學通信工程學院各級領導的大力支持，以及西安電子科技大學張會寧副教授，博士生楊麗花、倪浩，碩士生張哲、魏振、白云、劉曉杰和王倩等多人的協(xié)助。在此致以誠摯的謝意。
樊昌信，博士生導師：國內外通信學術界享有很高的聲譽，被推選為美國電氣和電子工程師學會會士（IEEE Fellow）、中國通信學會會士、中國電子學會會士，并被英國薩瑞大學（University of Surrey）聘為榮譽客座教授（1 999—2002），陜西省科協(xié)曾授予“陜西科技精英”稱號；曾任西安電子科技大學學位委員會委員、學術委員會委員、綜合業(yè)務網國家重點實驗室學術委員會主任、信息科學研究所所長。在校外曾兼任中國通信學會理事、中國電子學會學術委員會委員、美國電氣和電子工程師學會（IEEE）西安支分會主席、《通信學報》編委會委員、《電信科學》編委會委員、信息產業(yè)部通信科學技術委員會專家咨詢組成員、工信部無線電頻率規(guī)劃專家咨詢委員會委員、NASM’2005國際會議名譽主席以及北京工業(yè)太學等多所院校兼職教授；現(xiàn)兼任中國通信學會咨詢委員會委員、中國國際文化交流中心陜西分會理事、“信息與電子學科研究生教育書系”編審委員會副主任委員、國際期刊“Wireless Communications andMobile Computing”（Wiley InterScience出版）顧問委員會委員等職�！ �50多年來發(fā)表論文110余篇，出版著譯12本，涉及電子學與通信學科中多個領域，包括：通信系統(tǒng)、多路無線電通信、數據傳輸、數字通信、語音和圖像信號處理、聲成像、非正弦正交函數應用、數字專用集成電路設計和寬帶綜合業(yè)務數字網及小衛(wèi)星通信工程等。所主編的《通信原理》為200多所高校采用作為教材，曾獲電子部優(yōu)秀教材特等獎、國家教委優(yōu)秀教材獎。在科研領域有多項研究成果獲省、部級科技進步一、二和三等獎。
任光亮，博士，西安電子科技大學教授，IEEE會員，碩士研究生導師；2008年獲得陜西省優(yōu)秀博士論文，主持和參與了多項國家自然科學基金、陜西省自然科學基金項目和國防預研項目的研究，在國內外學術期刊上發(fā)表數十篇學術論文，王要研究萬向是信息傳輸與通信信號處理。
第1章 概論 1
1.1 通信的發(fā)展 1
1.2 信息及其度量 3
1.2.1 消息和信息 3
1.2.2 信號 3
1.2.3 信息量 4
1.3 通信系統(tǒng) 5
1.3.1 通信系統(tǒng)的基本模型 5
1.3.2 通信方式 6
1.3.3 通信系統(tǒng)的分類 7
1.3.4 模擬通信系統(tǒng) 8
1.3.5 數字通信系統(tǒng) 8
1.4 通信系統(tǒng)的性能指標 12
1.4.1 模擬通信系統(tǒng)的性能指標 12
1.4.2 數字通信系統(tǒng)的性能指標 12
思考題 14
習題 14
第2章 信號分析 16
2.1 確知信號 16
2.1.1 什么是確知信號 16
2.1.2 能量信號和功率信號 17
2.1.3 確知信號的性質 18
2.2 隨機信號 30
2.2.1 隨機信號與隨機過程 30
2.2.2 隨機過程的數字特征 32
2.2.3 幾種重要的概率分布 34
2.2.4 高斯隨機過程 37
2.2.5 窄帶高斯隨機過程 38
2.2.6 正弦波加窄帶高斯隨機過程 40
2.3 信號通過線性系統(tǒng) 42
2.3.1 確知信號通過線性系統(tǒng) 42
2.3.2 平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng) 45
思考題 47
習題 48
第3章 信道 52
3.1 無線信道 52
3.1.1 地波 52
3.1.2 天波 53
3.1.3 視距傳播 54
3.1.4 散射傳播 55
3.2 有線信道 55
3.3 信道的數學模型 57
3.3.1 信道的定義 57
3.3.2 調制信道的數學模型 58
3.3.3 編碼信道的數學模型 59
3.4 信道對信號傳輸的影響 60
3.4.1 恒參信道對信號傳輸的影響 60
3.4.2 隨參信道對信號傳輸的影響 61
3.5 信道中的噪聲 65
3.6 信道容量 67
思考題 68
習題 69
第4章 模擬調制系統(tǒng) 71
4.1 線性調制 71
4.1.1 常規(guī)調幅 71
4.1.2 抑制載波雙邊帶調制 76
4.1.3 單邊帶調制 78
4.1.4 殘留邊帶調制 80
4.1.5 線性調制器原理模型 82
4.2 非線性調制 83
4.2.1 基本原理 83
4.2.2 已調信號的頻譜和帶寬 86
4.2.3 角度調制信號的接收 89
思考題 89
習題 89
參考文獻 91
第5章 數字基帶傳輸系統(tǒng) 92
5.1 數字基帶信號 92
5.1.1 數字基帶信號的波形 92
5.1.2 數字基帶信號的模型 94
5.1.3 數字基帶信號的功率譜密度 95
5.2 碼型變換 98
5.2.1 線路碼的選擇原則 98
5.2.2 常用線路碼 98
5.3 數字基帶信號傳輸與碼間干擾 100
5.3.1 帶限基帶信道對基帶信號傳輸的影響 101
5.3.2 數字基帶信號傳輸模型與碼間干擾 102
5.3.3 消除碼間干擾的條件 103
5.3.4 幾種典型的無碼間干擾的基帶傳輸特性 106
5.4 無碼間干擾數字基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼特性 110
5.5 眼圖 113
5.6 時域均衡 114
思考題 117
習題 117
參考文獻 121
第6章 數字帶通傳輸系統(tǒng) 122
6.1 二進制振幅鍵控 122
6.1.1 二進制振幅鍵控的基本原理 122
6.1.2 2ASK信號的調制與解調方法 123
6.1.3 2ASK系統(tǒng)的抗噪性能 124
6.2 二進制頻移鍵控 127
6.2.1 二進制頻移鍵控的基本原理 127
6.2.2 2FSK信號的調制與解調方法 128
6.2.3 2FSK系統(tǒng)的抗噪性能 131
6.3 二進制相移鍵控 134
6.3.1 二進制相移鍵控的基本原理 134
6.3.2 2PSK信號的調制與解調方法 135
6.3.3 2PSK系統(tǒng)的抗噪性能 136
6.4 二進制差分相移鍵控 137
6.4.1 二進制差分相移鍵控的基本原理 137
6.4.2 2DPSK信號的調制與解調方法 138
6.4.3 2DPSK系統(tǒng)的抗噪性能 140
6.5 各種二進制數字調制系統(tǒng)的性能比較 142
6.6 多進制數字調制 144
6.6.1 多進制振幅鍵控 145
6.6.2 多進制頻移鍵控 147
6.6.3 多進制相移鍵控 149
思考題 155
習題 155
參考文獻 157
第7章 模擬信號的數字傳輸 158
7.1 模擬信號的抽樣 158
7.2 模擬信號的量化 162
7.2.1 均勻量化 165
7.2.2 非均勻量化 169
7.3 脈沖編碼調制 176
7.3.1 碼位的賦值 177
7.3.2 碼位的排列 178
7.3.3 脈沖編碼調制系統(tǒng)的信號噪聲比 179
7.4 差分脈沖編碼調制原理 180
7.5 增量調制 181
7.5.1 增量調制原理 181
7.5.2 增量調制系統(tǒng)中的量化噪聲和抗噪性能 183
思考題 186
習題 186
參考文獻 188
第8章 差錯控制 189
8.1 差錯控制的基本概念 189
8.1.1 差錯類型 189
8.1.2 差錯控制方式 189
8.2 檢錯和糾錯的基本概念 191
8.2.1 差錯控制編碼舉例 191
8.2.2 差錯控制編碼的基本概念 192
8.3 奇偶監(jiān)督碼 193
8.3.1 一維奇偶監(jiān)督碼 194
8.3.2 二維奇偶監(jiān)督碼 194
8.4 線性分組碼 195
8.5 循環(huán)碼 198
8.6 卷積碼 199
思考題 200
習題 200
第9章 同步 202
9.1 載波同步 202
9.1.1 插入導頻法 202
9.1.2 直接法 206
9.1.3 載波同步系統(tǒng)的性能及相位誤差對解調性能的影響 208
9.2 位同步 209
9.2.1 插入導頻法 209
9.2.2 直接法 213
9.2.3 位同步誤差對誤碼率的影響 215
9.3 幀同步 215
9.3.1 連貫式插入法 216
9.3.2 間隔式插入法 218
9.3.3 幀同步性能 220
思考題 223
習題 223
參考文獻 224
第10章 信道復用 225
10.1 頻分復用 225
10.1.1 頻分復用原理 225
10.1.2 有線載波群路標準 227
10.2 時分復用 227
10.2.1 時分復用原理 227
10.2.2 模擬時分復用 228
10.2.3 數字時分復用 229
10.2.4 準同步數字體系 229
10.2.5 復接與碼速調整 231
10.3 碼分復用 232
思考題 236
習題 236
附錄1 誤差函數值表 238
附錄2 三角函數公式 241
第1章 概論
1.2 信息及其度量
通信的主要任務是傳輸信息，信息包含于消息中，而消息則載荷在信號上傳輸。本節(jié)首先討論消息、信息與信號的基本概念和相互關系，然后重點介紹信息量。
1.2.1 消息和信息
電信是用電信號來傳遞消息。語音、圖形、活動圖像、符號、文字等都是不同形式的消息。消息是包含信息的事物，信息是消息中包含的有效內容。信息具有一定的不確定性。人們傳遞消息是為了獲取其中包含的信息。若此消息是確定的，或者說是確知的，則它就沒有必要傳遞了。例如，“太陽會發(fā)光”是人所共知的，沒有必要傳遞這個消息給你；這就是說這個消息中不包含信息，或包含的信息量為0。
相同的信息可以用不同類型的消息傳遞。例如，天氣預報的“晴”，可以用漢字表示，也可以用英文或其他圖形表示，還可以用語音表示。
1.2.2 信號
在電信中，消息是用電信號傳輸的。信號是消息的載體，是一種電波形。用這種波形代表消息。在通信系統(tǒng)中傳輸的是信號。按照信號中代表消息的參量取值方式的不同，信號可以分為模擬信號和數字信號兩大類。第一類模擬信號，又稱連續(xù)信號，例如，話筒送出的語音信號。模擬信號的電壓和電流可以用取值連續(xù)的時間函數表示，如圖1-4（a）所示。第二類數字信號，又稱離散信號，例如計算機輸出的數字數據信號。數字信號的電壓和電流僅可能取有限個離散值，如圖1-5（a）所示。特別需要注意的是：區(qū)分模擬信號和數字信號的準繩是其代表消息的參量取值是連續(xù)還是離散，而不是時間波形連續(xù)變化與否。模擬信號在時間上可以是離散的，如圖1-4（b）所示。數字信號在波形上可以是連續(xù)變化的，如圖1-5（b）所示。
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