本書結(jié)合信息論基本理論,全面、系統(tǒng)地介紹了數(shù)字通信的原理與技術(shù)。全書共13章。第1章和第2章介紹了通信系統(tǒng)和與數(shù)字通信相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí);第3~6章結(jié)合信息論中關(guān)于信源編碼的基本理論,介紹了信源編碼的原理和方法等知識(shí);第7~9章結(jié)合信息論中關(guān)于信道容量和信道編碼定理的基本理論,介紹了信道編解碼的原理和方法等知識(shí);第10~12章介紹了數(shù)字基帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的表示方法,并根據(jù)最佳接收機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,分析了在加性高斯白噪聲(AWGN)信道和存在符號(hào)間干擾(ISI)的帶限信道這兩種典型信道條件下的最佳檢測(cè)問題;第13章介紹了通信系統(tǒng)中的復(fù)用與多址技術(shù)。 本書在保持一定理論深度的基礎(chǔ)上,盡可能地簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)分析過程,突出了對(duì)基本概念和定理的介紹,致力于幫助讀者了解信息論中的基本定理和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。本書介紹了很多國(guó)內(nèi)外通信原理教學(xué)的基本內(nèi)容,還介紹了部分通信系統(tǒng)的新技術(shù)。 本書可作為普通高等院校通信類、電子類專業(yè)的教材,也可供工程技術(shù)人員參考。
唐嵐,女,2009年6月畢業(yè)于東南大學(xué),獲通信與信息系統(tǒng)專業(yè)博士學(xué)位。2014年在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)訪問一年。副教授,博導(dǎo)。近期主要從事5G/6G無線網(wǎng)絡(luò)中的資源分配,通感算融合的智能通信技術(shù),雷達(dá)通信一體化的信號(hào)設(shè)計(jì)等方面的研究,在IEEE TWC、IEEE TCOM, IEEE JSAC 等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表多篇論文。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,目前承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目。
目錄
第1章 通信系統(tǒng)概論 1
1.1 現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展 1
1.2 通信系統(tǒng)的構(gòu)成 1
1.2.1 通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成 1
1.2.2 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng) 2
1.3 通信頻段 4
1.4 信道的分類 5
1.5 通信系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo) 6
第2章 確知信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)分析 8
2.1 確知信號(hào)分析基礎(chǔ) 8
2.2 帶通信號(hào)與低通信號(hào) 10
2.2.1 帶通信號(hào)與低通信號(hào)的表示 10
2.2.2 帶通系統(tǒng)的等效低通信號(hào) 11
2.3 隨機(jī)信號(hào)分析基礎(chǔ) 12
2.3.1 某些有用的隨機(jī)變量 12
2.3.2 隨機(jī)變量總和極限定理 14
2.3.3 復(fù)隨機(jī)變量 14
2.4 隨機(jī)過程 15
2.4.1 廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程 16
2.4.2 高斯隨機(jī)過程和白過程 17
2.4.3 馬爾可夫隨機(jī)過程 18
習(xí)題 19
第3章 信源及信息測(cè)度 21
3.1 信源的分類 21
3.2 離散信源的信息熵 22
3.3 離散平穩(wěn)信源的信息熵 23
3.3.1 離散平穩(wěn)無記憶信源的信息熵 23
3.3.2 離散平穩(wěn)有記憶信源的信息熵 24
3.4 離散馬爾可夫信源的極限熵 27
3.5 連續(xù)信源的差熵 29
3.5.1 單維連續(xù)信源的差熵 30
3.5.2 多維連續(xù)信源的差熵 31
3.5.3 連續(xù)信源的差熵的性質(zhì) 32
習(xí)題 34
第4章 無失真信源編碼的定理及方法 36
4.1 無失真信源編碼器 36
4.2 等長(zhǎng)信源編碼定理 37
4.3 變長(zhǎng)信源編碼定理 40
4.4 無失真信源編碼的方法 43
4.4.1 哈夫曼編碼 43
4.4.2 算術(shù)編碼 45
4.4.3 LZ編碼 46
習(xí)題 46
第5章 保真度準(zhǔn)則下的信源編碼 48
5.1 失真度和平均失真度 48
5.1.1 失真度 48
5.1.2 平均失真度 49
5.2 率失真函數(shù)及其性質(zhì) 51
5.3 典型信源的率失真函數(shù) 52
5.3.1 二元對(duì)稱信源的率失真函數(shù) 52
5.3.2 離散對(duì)稱信源的率失真函數(shù) 52
5.3.3 高斯信源的率失真函數(shù) 53
5.4 香農(nóng)第三定理 54
習(xí)題 55
第6章 有損信源編碼技術(shù) 56
6.1 PCM 56
6.1.1 PCM的基本原理 56
6.1.2 PCM一次群幀結(jié)構(gòu) 66
6.1.3 PCM系統(tǒng)性能分析 66
6.2 DPCM 67
6.3 增量調(diào)制 68
習(xí)題 70
第7章 信道及信道容量 72
7.1 離散信道的數(shù)學(xué)模型及分類 72
7.2 平均互信息 74
7.2.1 信道疑義度和噪聲熵 74
7.2.2 平均互信息的定義 75
7.2.3 平均互信息的特性 75
7.3 離散信道的信道容量 76
7.3.1 三類特殊信道的信道容量 77
7.3.2 對(duì)稱離散信道的信道容量 78
7.3.3 準(zhǔn)對(duì)稱離散信道的信道容量 80
7.4 離散無記憶擴(kuò)展信道的信道容量 80
7.5 獨(dú)立并聯(lián)信道的信道容量 82
7.6 波形信道的數(shù)學(xué)模型 83
7.7 波形信道的平均互信息 85
7.7.1 基本連續(xù)信道的平均互信息 85
7.7.2 多維連續(xù)信道的平均互信息 85
7.7.3 波形信道平均互信息的定義 86
7.7.4 波形信道平均互信息的特性 86
7.8 波形信道的信道容量 86
7.8.1 單符號(hào)高斯加性信道的信道容量 87
7.8.2 多維無記憶高斯加性信道的信道容量 87
7.8.3 限帶高斯白噪聲加性信道的信道容量 89
習(xí)題 90
第8章 有噪信道編碼 92
8.1 錯(cuò)誤概率和譯碼規(guī)則 92
8.2 錯(cuò)誤概率和編碼方法 95
8.3 香農(nóng)第二定理及其逆定理 99
習(xí)題 100
第9章 信道差錯(cuò)控制編解碼方法 102
9.1 差錯(cuò)控制的基本形式 102
9.2 糾錯(cuò)碼的基本概念 103
9.3 分組碼的糾錯(cuò)能力與信息傳輸率 104
9.4 線性分組碼 105
9.4.1 線性分組碼的一致校驗(yàn)矩陣和生成矩陣 105
9.4.2 線性分組碼的糾錯(cuò)與伴隨式 110
9.4.3 漢明碼 112
9.5 循環(huán)碼 113
9.5.1 循環(huán)碼的特點(diǎn)、定義和多項(xiàng)式描述 113
9.5.2 循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣 113
9.5.3 循環(huán)碼的校驗(yàn)多項(xiàng)式、校驗(yàn)矩陣和伴隨式 116
9.5.4 循環(huán)碼的編碼器、解碼器 120
9.6 卷積碼 121
9.6.1 卷積碼的結(jié)構(gòu) 121
9.6.2 卷積碼的狀態(tài)圖 123
習(xí)題 125
第10章 數(shù)字基帶信號(hào)和數(shù)字調(diào)制技術(shù) 127
10.1 數(shù)字基帶信號(hào) 127
10.1.1 數(shù)字基帶信號(hào)的常用波形 127
10.1.2 數(shù)字基帶信號(hào)的碼型 128
10.1.3 數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜密度 132
10.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 134
10.2.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù) 134
10.2.2 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù) 139
習(xí)題 146
第11章 AWGN信道的最佳接收機(jī) 147
11.1 波形與AWGN信道模型 147
11.2 最佳相干接收機(jī) 148
11.2.1 基于最大后驗(yàn)概率的檢測(cè)方法 148
11.2.2 最佳相干接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法 149
11.2.3 PAM信號(hào)的最佳檢測(cè)方法和錯(cuò)誤概率分析 153
11.2.4 PSK信號(hào)的最佳檢測(cè)方法和錯(cuò)誤概率分析 155
11.2.5 2FSK信號(hào)的最佳檢測(cè)方法和錯(cuò)誤概率分析 156
11.2.6 解調(diào)與檢測(cè) 158
11.3 非相干接收機(jī) 158
11.3.1 2PAM信號(hào)的非相干檢測(cè) 159
11.3.2 2FSK信號(hào)的非相干檢測(cè) 161
11.3.3 2DPSK信號(hào)的非相干檢測(cè) 162
習(xí)題 162
第12章 帶限信道的接收機(jī)設(shè)計(jì) 164
12.1 帶限信道的特征 164
12.2 理想帶限信道的信號(hào)設(shè)計(jì) 166
12.2.1 無ISI的帶限信號(hào)設(shè)計(jì) 167
12.2.2 具有受控ISI的帶限信號(hào)設(shè)計(jì) 170
12.2.3 有失真帶限信道的信號(hào)設(shè)計(jì) 172
12.3 存在ISI的AWGN信道的接收機(jī)設(shè)計(jì) 173
12.3.1 基于最大似然的最佳相干接收機(jī)的設(shè)計(jì)方法 173
12.3.2 迫零均衡器的設(shè)計(jì)方法 176
12.3.3 MSE均衡器的設(shè)計(jì) 177
習(xí)題 178
第13章 復(fù)用與多址技術(shù) 179
13.1 復(fù)用技術(shù) 179
13.1.1 FDM 179
13.1.2 OFDM 181
13.1.3 TDM 185
13.2 擴(kuò)頻技術(shù) 185
13.2.1 擴(kuò)頻技術(shù)的基本原理 186
13.2.2 m序列 187
13.3 多址技術(shù) 189
13.3.1 多址技術(shù)的分類 190
13.3.2 多址技術(shù)的容量 190
習(xí)題 193
參考文獻(xiàn) 194