本書講述通信系統(tǒng)的基本概念、工作原理、性能指標(biāo)和分析方法等。各章突出物理概念，精簡數(shù)學(xué)過程，理論聯(lián)系實際，反映新的技術(shù)成果，分析問題力求深入淺出。主要內(nèi)容包括：通信基礎(chǔ)知識、隨機過程與噪聲、信道與信道容量、模擬信號的調(diào)制與解調(diào)、模擬信號的數(shù)字化、數(shù)字信號的基帶傳輸、數(shù)字信號的頻帶傳輸、現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、差錯控制編碼、同步原理、數(shù)字通信系統(tǒng)的MATLAB仿真等。
前 言
“通信原理”是通信工程、信息工程、電子信息工程、微電子科學(xué)與工程、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本書作為一本應(yīng)用型本科的通信原理教材，其宗旨是幫助讀者掌握通信的基本概念、基本理論、基本方法和基本應(yīng)用，理解通信系統(tǒng)的組成和設(shè)計方法。
本書注重凝練課程內(nèi)容、精簡數(shù)學(xué)過程、突出實踐環(huán)節(jié)、加強工程應(yīng)用、體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，避免出現(xiàn)理論性太強、數(shù)學(xué)要求過高、教學(xué)內(nèi)容偏多、覆蓋面太寬等。應(yīng)廣大讀者的建議和要求，我們在第1版基礎(chǔ)上對各章內(nèi)容進行了修訂和調(diào)整，尤其是對第11章內(nèi)容進行了全面更新，以突出數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真應(yīng)用。
全書共分為11章。其中，第1章是通信基礎(chǔ)知識，介紹通信系統(tǒng)的基本組成、性能指標(biāo)、信息的量度等；第2章是隨機過程與噪聲，介紹隨機信號的統(tǒng)計描述；第3章是信道與信道容量，包括信道的劃分、信道中的噪聲和信道容量；第4章是模擬信號的調(diào)制與解調(diào)，包括線性調(diào)制與非線性調(diào)制的原理和抗噪聲性能分析；第5章是模擬信號的數(shù)字化，包括抽樣、量化、編碼過程以及時分復(fù)用與復(fù)接等概念；第6章是數(shù)字信號的基帶傳輸，包括數(shù)字基帶信號的描述、理想傳輸特性、抗噪聲性能分析、眼圖、消除碼間串?dāng)_技術(shù)以及最佳基帶傳輸系統(tǒng)等；第7章是數(shù)字信號的頻帶傳輸，包括二進制和多進制的振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控、差分相移鍵控的基本原理和抗噪聲性能分析；第8章是現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制與解調(diào)，包括正交幅度調(diào)制、交錯正交相移鍵控、最小頻移鍵控、高斯最小頻移鍵控和正交頻分復(fù)用；第9章是差錯控制編碼，包括差錯控制編碼基礎(chǔ)、線性分組碼、循環(huán)碼、卷積碼和Turbo碼；第10章是同步原理，包括載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步；第11章是數(shù)字通信系統(tǒng)的MATLAB仿真，介紹一些數(shù)字通信系統(tǒng)的建模和仿真方法，以加強對通信原理的理解。書末附有各章習(xí)題（部分）參考答案、通信常用名詞中英對照以及MATLAB常用命令與函數(shù)，以方便讀者學(xué)習(xí)查找。
本書的建議學(xué)時數(shù)為64學(xué)時，其中有關(guān)MATLAB程序設(shè)計和仿真的內(nèi)容可引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，也可作為實驗教學(xué)的部分內(nèi)容。本書的電子教學(xué)課件（PPT文檔）可從華信教育資源網(wǎng)（www.hxedu.com.cn）注冊后免費下載，或者通過與本書責(zé)任編輯（zhangls@phei.com.cn）聯(lián)系獲取。此外，為幫助讀者熟悉各種題型，掌握解題技巧，我們同時編寫和出版了本書的配套教材《通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)》（楊潔主編）。
本書由王琪、李小平、洪梅、楊小偉、楊潔和童瑩編著，具體分工如下：第1章和第8章由王琪編寫，第2章和第3章由李小平編寫，第4章和第5章由洪梅編寫，第6章和第11章由楊潔編寫，第7章和第9章由童瑩編寫，第10章由楊小偉編寫。全書由王琪統(tǒng)稿。
本書由東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授吳樂南主審，吳教授仔細審閱了全書，并提出了許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。本書在編寫中引用了一些國內(nèi)外文獻，這些文獻已在書后列出，在此對相關(guān)作者表示誠摯的謝意。
本書的編寫得到“江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項目（PPZY2015A033）”資助。
由于編著者水平有限，書中難免存在錯誤和不當(dāng)之處，懇請廣大讀者批評指正。
編著者
2017年3月
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王琪：博士，南京工程學(xué)院教授、教學(xué)名師。主講電磁場與微波技術(shù)、天線基礎(chǔ)、通信原理、模擬電子技術(shù)、單片機應(yīng)用基礎(chǔ)等課程。主要研究方向：天線理論與技術(shù)、電磁場數(shù)值計算等。主持完成江蘇省教育廳自然科學(xué)研究課題2項、江蘇省教育廳高等教育研究課題2項、南京工程學(xué)院自然科學(xué)基金項目2項、***精品資源共享課1項。主編教材3部，在國內(nèi)外期刊發(fā)表學(xué)術(shù)和教研論文40多篇。
目 錄
第1章 通信基礎(chǔ)知識 1
1．1 通信的概念 1
1．2 通信系統(tǒng)的組成 1
1．2．1 通信系統(tǒng)一般模型 1
1．2．2 模擬通信系統(tǒng) 2
1．2．3 數(shù)字通信系統(tǒng) 3
1．3 通信系統(tǒng)的分類 4
1．4 通信技術(shù)發(fā)展概況 7
1．5 信息的量度 9
1．5．1 信息量的定義 9
1．5．2 平均信息量 11
1．6 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 12
1．6．1 模擬通信系統(tǒng)有效性與可靠性 12
1．6．2 數(shù)字通信系統(tǒng)有效性與可靠性 12
1．7 MATLAB與通信仿真 13
1．7．1 MATLAB簡介 13
1．7．2 通信仿真技術(shù) 14
1．8 本章小結(jié) 14
思考題 15
習(xí)題 15
第2章 隨機過程與噪聲 17
2．1 隨機過程描述 17
2．1．1 隨機過程概念 17
2．1．2 隨機過程的統(tǒng)計特性 18
2．1．3 隨機過程的數(shù)字特征 18
2．2 平穩(wěn)隨機過程 19
2．2．1 嚴(yán)平穩(wěn)過程與廣義平穩(wěn)過程 20
2．2．2 平穩(wěn)過程的各態(tài)歷經(jīng)性 20
2．2．3 平穩(wěn)過程自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度 21
2．3 平穩(wěn)隨機過程通過線性時不變系統(tǒng) 24
2．4 高斯過程 25
2．4．1 高斯過程的定義 26
2．4．2 高斯過程的主要特性 26
2．4．3 高斯過程的一維分布 26
2．4．4 高斯白噪聲 28
2．5 窄帶高斯噪聲 30
2．5．1 窄帶高斯噪聲的統(tǒng)計特性 31
2．5．2 正弦波加窄帶高斯噪聲 32
2．6 MATLAB仿真舉例 34
2．7 本章小結(jié) 35
思考題 36
習(xí)題 37
第3章 信道與信道容量 38
3．1 有線信道與無線信道 38
3．1．1 有線信道 38
3．1．2 無線信道 39
3．2 調(diào)制信道與編碼信道 42
3．2．1 調(diào)制信道 42
3．2．2 編碼信道 43
3．3 恒參信道與隨參信道 45
3．3．1 恒參信道 45
3．3．2 隨參信道 46
3．4 信道中的噪聲 50
3．4．1 噪聲源分類 50
3．4．2 噪聲等效帶寬 52
3．5 信道容量 53
3．5．1 離散信道容量 53
3．5．2 連續(xù)信道容量 55
3．6 MATLAB仿真舉例 58
3．7 本章小結(jié) 59
思考題 60
習(xí)題 60
第4章 模擬信號的調(diào)制與解調(diào) 61
4．1 幅度調(diào)制與解調(diào) 62
4．1．1 幅度調(diào)制原理 62
4．1．2 幅度調(diào)制的解調(diào)原理 68
4．1．3 幅度調(diào)制抗噪聲性能分析 69
4．2 角度調(diào)制與解調(diào) 74
4．2．1 角度調(diào)制原理 74
4．2．2 調(diào)頻信號的頻譜分析 76
4．2．3 調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)原理 79
4．2．4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能分析 81
4．3 頻分復(fù)用 85
4．4 模擬通信的典型應(yīng)用 86
4．4．1 載波電話 86
4．4．2 調(diào)頻立體聲廣播 86
4．5 MATLAB仿真舉例 87
4．5．1 雙邊帶調(diào)制與解調(diào)仿真 87
4．5．2 FM調(diào)制與解調(diào)的仿真 89
4．6 本章小結(jié) 91
思考題 91
習(xí)題 92
第5章 模擬信號的數(shù)字化 94
5．1 抽樣 94
5．1．1 低通信號抽樣定理 94
5．1．2 帶通信號抽樣定理 96
5．1．3 抽樣保持電路 96
5．2 量化 98
5．2．1 均勻量化 98
5．2．2 非均勻量化 99
5．3 編碼 102
5．3．1 常用的二進制碼型 102
5．3．2 逐次比較法編碼與譯碼 103
5．3．3 PCM系統(tǒng)的抗噪聲性能 105
5．4 語音壓縮編碼 107
5．4．1 差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM） 107
5．4．2 增量調(diào)制 108
5．5 時分復(fù)用與復(fù)接 110
5．5．1 時分復(fù)用基本原理 110
5．5．2 數(shù)字復(fù)接基本原理 112
5．6 MATLAB仿真舉例 113
5．7 本章小結(jié) 116
思考題 116
習(xí)題 117
第6章 數(shù)字信號的基帶傳輸 119
6．1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成 119
6．2 數(shù)字基帶信號的描述 120
6．2．1 數(shù)字基帶信號的波形 121
6．2．2 數(shù)字基帶信號的功率譜 122
6．2．3 數(shù)字基帶信號的傳輸碼 128
6．3 數(shù)字基帶信號的傳輸特性 131
6．3．1 碼間串?dāng)_ 131
6．3．2 奈奎斯特第一準(zhǔn)則 133
6．3．3 無碼間串?dāng)_的傳輸函數(shù)特性 136
6．4 基帶傳輸系統(tǒng)抗噪性能分析 138
6．4．1 二進制雙極性系統(tǒng) 139
6．4．2 二進制單極性系統(tǒng) 140
6．5 眼圖 141
6．6 信道均衡 142
6．6．1 均衡技術(shù) 142
6．6．2 時域均衡原理 143
6．6．3 均衡準(zhǔn)則與實現(xiàn) 145
6．7 部分響應(yīng)系統(tǒng) 149
6．8 最佳基帶傳輸系統(tǒng) 152
6．8．1 匹配濾波器 152
6．8．2 基于匹配濾波器的最佳基帶傳輸系統(tǒng) 158
6．9 MATLAB仿真舉例 161
6．9．1 二進制數(shù)字基帶信號波形與功率譜密度仿真 161
6．9．2 二進制數(shù)字基帶信號傳輸碼與眼圖仿真 164
6．10 本章小結(jié) 169
思考題 170
習(xí)題 171
第7章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 175
7．1 二進制振幅鍵控 175
7．1．1 2ASK調(diào)制與解調(diào)基本原理 175
7．1．2 2ASK信號的功率譜密度 178
7．1．3 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能 179
7．2 二進制頻移鍵控 184
7．2．1 2FSK調(diào)制與解調(diào)基本原理 184
7．2．2 2FSK信號的功率譜密度 189
7．2．3 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能 190
7．3 二進制相移鍵控 194
7．3．1 2PSK調(diào)制與解調(diào)基本原理 195
7．3．2 2PSK信號的功率譜密度 197
7．3．3 2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能 198
7．4 二進制差分相移鍵控 199
7．4．1 2DPSK調(diào)制與解調(diào)基本原理 200
7．4．2 2DPSK信號的功率譜密度 205
7．4．3 2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能 206
7．5 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 208
7．6 多進制數(shù)字調(diào)制 209
7．6．1 多進制振幅鍵控 210
7．6．2 多進制頻移鍵控 210
7．6．3 多進制相移鍵控 211
7．6．4 多進制差分相移鍵控 214
7．7 MATLAB仿真舉例 215
7．8 本章小結(jié) 220
思考題 221
習(xí)題 221
第8章 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 223
8．1 正交幅度調(diào)制 223
8．1．1 MQAM原理 223
8．1．2 MQAM的調(diào)制與解調(diào) 225
8．1．3 MQAM的頻帶利用率與抗噪聲性能 226
8．2 交錯正交相移鍵控 227
8．2．1 OQPSK原理 227
8．2．2 OQPSK調(diào)制與解調(diào) 229
8．3 最小頻移鍵控 229
8．3．1 MSK信號的主要特點 230
8．3．2 MSK信號的調(diào)制與解調(diào) 232
8．3．3 MSK信號的功率譜與誤碼率 234
8．4 高斯最小頻移鍵控 235
8．5 正交頻分復(fù)用 236
8．5．1 OFDM原理 236
8．5．2 OFDM的頻帶利用率 237
8．5．3 OFDM的調(diào)制與解調(diào) 238
8．5．4 OFDM的主要優(yōu)缺點 239
8．6 MATLAB仿真舉例 240
8．7 本章小結(jié) 243
思考題 243
習(xí)題 244
第9章 差錯控制編碼 245
9．1 差錯控制技術(shù)簡介 245
9．2 差錯控制編碼基礎(chǔ) 246
9．2．1 差錯控制編碼的分類 246
9．2．2 差錯控制編碼的基本原理 246
9．2．3 幾種簡單差錯控制編碼方法 248
9．3 線性分組碼 250
9．3．1 線性分組碼基本原理 250
9．3．2 漢明碼 254
9．4 循環(huán)碼 254
9．4．1 循環(huán)碼基本原理 254
9．4．2 BCH碼和RS碼 259
9．5 卷積碼 261
9．5．1 卷積碼的編碼原理 261
9．5．2 卷積碼的譯碼原理 265
9．6 Turbo碼 269
9．7 MATLAB仿真舉例 271
9．8 本章小結(jié) 276
思考題 276
習(xí)題 276
第10章 同步原理 278
10．1 載波同步 278
10．1．1 插入導(dǎo)頻法 278
10．1．2 直接提取法 281
10．1．3 載波同步系統(tǒng)的性能及載波相位差的影響 286
10．2 位同步 288
10．2．1 外同步法 289
10．2．2 自同步法 290
10．2．3 位同步的性能指標(biāo)及誤差對性能的影響 295
10．3 幀同步 298
10．3．1 對幀同步系統(tǒng)的要求 298
10．3．2 實現(xiàn)幀同步的方法 298
10．3．3 幀同步的保護 302
10．3．4 幀同步系統(tǒng)的性能 303
10．4 網(wǎng)同步 304
10．4．1 網(wǎng)同步的基本概念 304
10．4．2 網(wǎng)同步方法 305
10．5 本章小結(jié) 307
思考題 308
習(xí)題 308
第11章 數(shù)字通信系統(tǒng)的MATLAB仿真 309
11．1 PCM編碼和譯碼仿真 309
11．1．1 PCM編碼仿真 309
11．1．2 PCM譯碼仿真 310
11．2 密勒碼編碼和譯碼仿真 311
11．2．1 密勒碼編碼仿真 312
11．2．2 密勒碼譯碼仿真 313
11．3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真 314
11．3．1 信源的建模與仿真 314
11．3．2 發(fā)送濾波器、信道、接收匹配濾波器的建模 316
11．3．3 抽樣判決器的建模 316
11．3．4 基帶傳輸系統(tǒng)仿真 317
11．4 正交幅度調(diào)制仿真 317
11．4．1 MQAM的調(diào)制原理與仿真 318
11．4．2 MQAM的解調(diào)原理與仿真 322
11．4．3 MQAM的調(diào)制與解調(diào)仿真 326
11．5 本章小結(jié) 327
思考題 327
附錄A 常用通信名詞中英對照 328
附錄Ｂ MATLAB常用命令與函數(shù) 331
附錄C 部分習(xí)題參考答案 335
主要參考文獻 345
書單推薦
