目 錄 第1章 緒論 1 1.1 通信的基本概念 1 1.2 通信系統(tǒng)模型 1 1.2.1 通信系統(tǒng)一般模型 1 1.2.2 模擬信源與數(shù)字信源 2 1.2.3 模擬通信系統(tǒng)模型 3 1.2.4 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 3 1.2.5 數(shù)字通信的特點(diǎn) 4 1.2.6 廣播通信與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 6 1.2.7 單工與雙工通信 6 1.2.8 存儲(chǔ)系統(tǒng) 7 1.3 信道 7 1.3.1 信道對(duì)信號(hào)的影響 7 1.3.2 有線信道 7 1.3.3 無(wú)線信道和電波傳播 9 1.4 信息及其度量 11 1.5 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 13 1.5.1 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 13 1.5.2 模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 14 1.5.3 香農(nóng)公式 14 1.6 通信發(fā)展簡(jiǎn)史 17 習(xí)題1 18 第2章 信號(hào)與噪聲分析 20 2.1 確定信號(hào)分析 20 2.1.1 確定信號(hào)的分類(lèi) 20 2.1.2 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 21 2.1.3 傅里葉變換 23 2.1.4 能量譜密度和功率譜密度 25 2.1.5 確定信號(hào)的相關(guān)函數(shù) 28 2.1.6 確定信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng) 30 2.1.7 希爾伯特變換和解析信號(hào) 32 2.1.8 頻帶信號(hào)和帶通系統(tǒng)的等效基帶分析 34 2.2 隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征 37 2.2.1 單個(gè)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征 37 2.2.2 多個(gè)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征 38 2.3 隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性 39 2.3.1 隨機(jī)過(guò)程的一般表述 39 2.3.2 隨機(jī)過(guò)程的概率密度和數(shù)字特征 40 2.4 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程 42 2.4.1 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的定義 42 2.4.2 各態(tài)歷經(jīng)性 43 2.4.3 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì) 43 2.4.4 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜密度 44 2.5 高斯隨機(jī)過(guò)程 46 2.5.1 高斯過(guò)程的定義 46 2.5.2 高斯過(guò)程的性質(zhì) 47 2.5.3 一維高斯分布 47 2.5.4 加性高斯白噪聲（AWGN） 47 2.5.5 Q函數(shù)和互補(bǔ)誤差函數(shù) 49 2.6 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng) 51 2.7 匹配濾波器 53 2.8 窄帶高斯白噪聲 57 2.8.1 窄帶高斯白噪聲的表達(dá)式 57 2.8.2 窄帶高斯白噪聲的統(tǒng)計(jì)特征 58 2.8.3 窄帶高斯白噪聲加正弦波的包絡(luò)分布 62 2.9 循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程 62 2.9.1 循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的定義 62 2.9.2 循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜密度 63 2.9.3 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)乘法器的輸出 63 習(xí)題2 66 第3章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 70 3.1 模擬調(diào)制系統(tǒng)模型 70 3.2 幅度調(diào)制系統(tǒng)的原理 71 3.2.1 具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM） 71 3.2.2 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB） 75 3.2.3 單邊帶調(diào)幅（SSB） 77 3.2.4 殘留邊帶調(diào)幅（VSB） 80 3.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 81 3.3.1 抗噪聲性能的分析模型和指標(biāo) 82 3.3.2 相干解調(diào)的抗噪聲性能 82 3.3.3 包絡(luò)檢波的抗噪聲性能 86 3.4 角度調(diào)制系統(tǒng)的原理及抗噪聲性能 88 3.4.1 角度調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表示 88 3.4.2 角度調(diào)制信號(hào)的頻譜特性 91 3.4.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 93 3.4.4 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) 94 3.4.5 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 95 3.4.6 模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 99 3.4.7 調(diào)頻系統(tǒng)的門(mén)限效應(yīng) 100 3.4.8 調(diào)頻系統(tǒng)的加重技術(shù) 101 3.5 頻分復(fù)用 101 習(xí)題3 103 第4章 模擬信號(hào)的數(shù)字化 108 4.1 PCM通信系統(tǒng) 108 4.1.1 PCM通信系統(tǒng)模型 108 4.1.2 PCM通信系統(tǒng)的信息速率 109 4.2 抽樣 109 4.2.1 理想抽樣 110 4.2.2 自然抽樣 113 4.3 量化 114 4.3.1 均勻量化 114 4.3.2 非均勻量化 116 4.4 PCM編碼 119 4.4.1 常用的二進(jìn)制碼型 119 4.4.2 A律13折線編碼 120 4.5 PCM系統(tǒng)的信噪比 124 4.6 差值脈沖編碼調(diào)制和增量調(diào)制 125 4.6.1 差值脈沖編碼調(diào)制 126 4.6.2 增量調(diào)制 127 4.7 時(shí)分復(fù)用 129 4.7.1 時(shí)分復(fù)用的基本原理 129 4.7.2 TDM-PCM系統(tǒng)的信息速率 131 4.7.3 PCM 30/32路系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) 131 4.7.4 數(shù)字復(fù)接系列 133 習(xí)題4 133 第5章 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 137 5.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型 137 5.2 數(shù)字基帶PAM信號(hào)波形及其功率譜密度 139 5.2.1 常用的數(shù)字PAM信號(hào) 139 5.2.2 數(shù)字PAM信號(hào)的功率譜密度 141 5.2.3 線路碼型 147 5.2.4 脈沖波形 150 5.3 AWGN信道條件下的2PAM數(shù)字基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能 150 5.3.1 雙極性2PAM數(shù)字基帶系統(tǒng)誤比特率分析 151 5.3.2 單極性2PAM數(shù)字基帶系統(tǒng)誤比特率分析 153 5.3.3 利用匹配濾波器進(jìn)行最佳接收的誤比特率 154 5.3.4 2PAM數(shù)字基帶系統(tǒng)誤比特率比較 157 5.4 限帶信道中數(shù)字PAM信號(hào)的無(wú)碼間干擾基帶傳輸 159 5.4.1 基帶傳輸特性的分析模型 159 5.4.2 無(wú)碼間干擾的基帶傳輸特性滿足的條件 160 5.4.3 無(wú)碼間干擾的傳輸特性實(shí)例 163 5.4.4 理想限帶AWGN信道條件下的數(shù)字PAM信號(hào)的最佳基帶傳輸 167 5.4.5 信道均衡 169 5.5 眼圖 171 5.6 部分響應(yīng)系統(tǒng) 172 5.6.1 第Ⅰ類(lèi)部分響應(yīng)系統(tǒng) 172 5.6.2 一般部分響應(yīng)系統(tǒng) 176 習(xí)題5 177 第6章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 182 6.1 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)模型 182 6.2 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的正弦型載波調(diào)制原理 183 6.2.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表示 183 6.2.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 185 6.2.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)的功率譜及帶寬 187 6.3 多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的正弦型載波調(diào)制原理 189 6.3.1 M進(jìn)制幅移鍵控 189 6.3.2 M進(jìn)制相移鍵控 191 6.3.3 M進(jìn)制頻移鍵控 195 6.4 數(shù)字信號(hào)的矢量空間分析和最佳接收理論 196 6.4.1 數(shù)字信號(hào)的矢量空間分析 196 6.4.2 數(shù)字信號(hào)的星座圖 201 6.4.3 接收信號(hào)的矢量空間分析 205 6.4.4 AWGN信道條件下的最佳接收理論 208 6.5 AWGN信道條件下二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 217 6.5.1 采用最佳接收的誤比特率分析 217 6.5.2 采用其他接收方式的誤比特率分析 223 6.6 AWGN信道條件下多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 231 6.6.1 MASK的最佳接收及其誤符號(hào)率分析 231 6.6.2 MPSK的最佳接收及其誤符號(hào)率分析 233 6.6.3 正交MFSK的最佳接收及其誤符號(hào)率分析 238 6.6.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤比特率 240 6.7 差分相移鍵控 241 6.7.1 二進(jìn)制相對(duì)相移鍵控（2DPSK） 241 6.7.2 四進(jìn)制相對(duì)相移鍵控（4DPSK） 244 6.8 正交幅度調(diào)制 245 6.8.1 MQAM信號(hào)的時(shí)域表示 245 6.8.2 MQAM信號(hào)的星座圖 245 6.8.3 方型星座MQAM信號(hào)的產(chǎn)生 247 6.8.4 方型星座MQAM信號(hào)的頻帶利用率 248 6.8.5 AWGN信道條件下MQAM信號(hào)的最佳接收和抗噪聲性能 248 6.9 理想限帶AWGN信道條件下的最佳頻帶傳輸系統(tǒng) 250 6.10 改進(jìn)型四相相移鍵控 252 6.10.1 偏移四相相移鍵控 252 6.10.2 ?/4差分四相相移鍵控 254 6.11 恒包絡(luò)連續(xù)相位頻移鍵控 256 6.11.1 MSK信號(hào) 256 6.11.2 GMSK信號(hào) 261 6.12 基于性能指標(biāo)要求的調(diào)制方案選擇 262 6.12.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能分析 262 6.12.2 數(shù)字調(diào)制方案的選擇 264 思考題 265 習(xí)題6 265 第7章 擴(kuò)頻調(diào)制與多載波調(diào)制 274 7.1 擴(kuò)頻調(diào)制 274 7.1.1 擴(kuò)頻調(diào)制的概念 274 7.1.2 偽噪聲序列 275 7.1.3 直接序列擴(kuò)頻 277 7.1.4 跳頻擴(kuò)頻 280 7.1.5 跳時(shí)擴(kuò)頻 282 7.2 多載波調(diào)制 283 7.2.1 引言 283 7.2.2 正交頻分復(fù)用的基本原理 285 7.2.3 循環(huán)前綴 290 7.2.4 OFDM系統(tǒng)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu) 292 7.2.5 OFDM系統(tǒng)中的頻率和定時(shí)同步 293 7.2.6 OFDM系統(tǒng)中的峰均比 294 7.2.7 OFDM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例——IEEE 802.11a 294 習(xí)題7 295 第8章 信息論基礎(chǔ) 297 8.1 信息傳輸系統(tǒng)模型 297 8.2 離散信源及其信息度量 298 8.2.1 離散信源的分類(lèi)及統(tǒng)計(jì)特性 298 8.2.2 單符號(hào)離散信源熵 299 8.2.3 聯(lián)合熵和條件熵 301 8.2.4 多符號(hào)離散信源熵 303 8.2.5 離散信源的剩余度 305 8.3 離散信道及其信道容量 306 8.3.1 離散信道的分類(lèi)及統(tǒng)計(jì)特性 306 8.3.2 互信息和平均互信息 308 8.3.3 信道容量的定義 311 8.3.4 典型離散信道的容量 312 8.3.5 信源與信道的匹配 313 8.4 連續(xù)信源熵與加性高斯信道容量 313 8.4.1 連續(xù)信源的分類(lèi)及其統(tǒng)計(jì)特性 313 8.4.2 連續(xù)信源的熵 314 8.4.3 連續(xù)信道的統(tǒng)計(jì)特性 316 8.4.4 加性連續(xù)信道的平均互信息 316 8.4.5 加性高斯連續(xù)信道的容量 317 8.5 香農(nóng)編碼定理 319 8.5.1 無(wú)失真離散信源編碼定理 319 8.5.2 有噪信道編碼定理 323 8.5.3 限失真信源編碼定理 323 思考題 325 習(xí)題8 326 第9章 信道編碼 330 9.1 信道編碼通信模型 330 9.2 信道編碼的基本概念 331 9.2.1 信道編碼的分類(lèi) 331 9.2.2 簡(jiǎn)單的信道編碼 332 9.2.3 信道編碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力 332 9.2.4 信道編碼的譯碼方法 334 9.2.5 差錯(cuò)控制的三種方式 336 9.3 線性分組碼 336 9.3.1 線性分組碼的編碼 337 9.3.2 線性分組碼的譯碼 342 9.3.3 完備碼和漢明碼 348 9.3.4 對(duì)偶碼 349 9.3.5 擴(kuò)展碼和縮短碼 349 9.4 循環(huán)碼 351 9.4.1 循環(huán)碼的碼多項(xiàng)式 352 9.4.2 循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣 353 9.4.3 循環(huán)碼的監(jiān)督多項(xiàng)式和監(jiān)督矩陣 356 9.4.4 循環(huán)碼的編碼電路 358 9.4.5 循環(huán)碼的伴隨式 361 9.4.6 循環(huán)碼的譯碼電路 363 9.4.7 CRC碼 366 9.4.8 BCH碼和RS碼 367 9.5 卷積碼 369 9.5.1 卷積碼的解析表示 369 9.5.2 卷積碼的圖形描述 373 9.5.3 卷積碼的譯碼方法 375 9.5.4 卷積碼的特性 377 9.5.5 刪余卷積碼 378 9.5.6 遞歸型系統(tǒng)卷積碼 379 9.6 交織碼 380 9.7 級(jí)聯(lián)碼 382 9.8 Turbo碼 383 9.9 LDPC碼 384 9.10 基于性能指標(biāo)要求下的信道編碼方案選擇 385 9.10.1 香農(nóng)理論極限 385 9.10.2 編碼與調(diào)制的權(quán)衡 387 9.10.3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中信道編碼方案選擇 388 習(xí)題9 391 附錄A 常用三角公式 395 附錄B 傅里葉變換 396 附錄C Q函數(shù)和互補(bǔ)誤差函數(shù) 398 參考文獻(xiàn) 400