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第1章 绪论1

1.1 通信的基本概念1

1.2 通信系统模型1

1.2.1 通信系统一般模型1

1.2.2 模拟信源与数字信源2

1.2.3 模拟通信系统模型3

1.2.4 数字通信系统模型3

1.2.5 数字通信的特点4

1.2.6 广播通信与点对点通信6

1.2.7 单工与双工通信6

1.2.8 存储系统7

1.3 信道7

1.3.1 信道对信号的影响7

1.3.2 有线信道7

1.3.3 无线信道和电波传播9

1.4 信息及其度量11

1.5 通信系统的主要性能指标13

1.5.1 数字通信系统的主要性能指标13

1.5.2 模拟通信系统的主要性能指标14

1.5.3 香农公式14

1.6 通信发展简史17

习题118

第2章 信号与噪声分析20

2.1 确定信号分析20

2.1.1 确定信号的分类20

2.1 2周期信号的傅里叶级数21

2.1.3 傅里叶变换23

2.1.4 能量谱密度和功率谱密度25

2.1.5 确定信号的相关函数28

2.1.6 确定信号通过线性系统30

2.1.7 希尔伯特变换和解析信号32

2.1.8 频带信号和带通系统的等效基带分析34

2.2 随机变量的统计特征37

2.2.1 单个随机变量的统计特征37

2.2.2 多个随机变量的统计特征38

2.3 随机过程的统计特性39

2.3.1 随机过程的一般表述39

2.3.2 随机过程的概率密度和数字特征40

2.4 平稳随机过程42

2.4.1 平稳随机过程的定义42

2.4.2 各态历经性43

2.4.3 平稳随机过程自相关函数的性质43

2.4.4 平稳随机过程的功率谱密度44

2.5 高斯随机过程46

2.5.1 高斯过程的定义46

2.5.2 高斯过程的性质47

2.5.3 一维高斯分布47

2.5.4 加性高斯白噪声（AWGN）47

2.5.5 Q函数和互补误差函数49

2.6 平稳随机过程通过线性系统51

2.7 匹配滤波器53

2.8 窄带高斯白噪声57

2.8.1 窄带高斯白噪声的表达式57

2.8.2 窄带高斯白噪声的统计特征58

2.8.3 窄带高斯白噪声加正弦波的包络分布62

2.9 循环平稳随机过程62

2.9.1 循环平稳随机过程的定义62

2.9.2 循环平稳随机过程的功率谱密度63

2.9.3 平稳随机过程通过乘法器的输出63

习题266

第3章 模拟调制系统70

3.1 模拟调制系统模型70

3.2 幅度调制系统的原理71

3.2.1 具有离散大载波的双边带调幅（AM）71

3.2.2 抑制载波的双边带调幅（DSB）75

3.2.3 单边带调幅（SSB）77

3.2.4 残留边带调幅（VSB）80

3.3 幅度调制系统的抗噪声性能81

3.3.1 抗噪声性能的分析模型和指标82

3.3.2 相干解调的抗噪声性能82

3.3.3 包络检波的抗噪声性能86

3.4 角度调制系统的原理及抗噪声性能88

3.4.1 角度调制信号的时域表示88

3.4.2 角度调制信号的频谱特性91

3.4.3 调频信号的产生93

3.4.4 调频信号的解调94

3.4.5 调频系统的抗噪声性能95

3.4.6 模拟调制系统的性能比较99

3.4.7 调频系统的门限效应100

3.4.8 调频系统的加重技术101

3.5 频分复用101

习题3103

第4章 模拟信号的数字化108

4.1 PCM通信系统108

4.1.1 PCM通信系统模型108

4.1.2 PCM通信系统的信息速率109

4.2 抽样109

4.2.1 理想抽样110

4.2.2 自然抽样113

4.3 量化114

4.3.1 均匀量化114

4.3.2 非均匀量化116

4.4 PCM编码119

4.4.1 常用的二进制码型119

4.4.2 A律13折线编码120

4.5 PCM系统的信噪比124

4.6 差值脉冲编码调制和增量调制125

4.6.1 差值脉冲编码调制126

4.6.2 增量调制127

4.7 时分复用129

4.7.1 时分复用的基本原理129

4.7.2 TDM-PCM系统的信息速率131

4.7.3 PCM 30/32路系统的帧结构131

4.7.4 数字复接系列133

习题4133

第5章 数字信号的基带传输137

5.1 数字基带传输系统模型137

5.2 数字基带PAM信号波形及其功率谱密度139

5.2.1 常用的数字PAM信号139

5.2.2 数字PAM信号的功率谱密度141

5.2.3 线路码型147

5.2.4 脉冲波形150

5.3 AWGN信道条件下的2PAM数字基带系统的抗噪声性能150

5.3.1 双极性2PAM数字基带系统误比特率分析151

5.3.2 单极性2PAM数字基带系统误比特率分析153

5.3.3 利用匹配滤波器进行最佳接收的误比特率154

5.3.4 2PAM数字基带系统误比特率比较157

5.4 限带信道中数字PAM信号的无码间干扰基带传输159

5.4.1 基带传输特性的分析模型159

5.4.2 无码间干扰的基带传输特性满足的条件160

5.4.3 无码间干扰的传输特性实例163

5.4.4 理想限带AWGN信道条件下的数字 PAM信号的最佳基带传输167

5.4.5 信道均衡169

5.5 眼图171

5.6 部分响应系统172

5.6.1 第Ⅰ类部分响应系统172

5.6.2 一般部分响应系统176

习题5177

第6章 数字信号的频带传输182

6.1 数字频带传输系统模型182

6.2 二进制数字信号的正弦型载波调制原理183

6.2.1 二进制数字调制信号的时域表示183

6.2.2 二进制数字调制信号的产生185

6.2.3 二进制数字调制信号的功率谱及带宽187

6.3 多进制数字信号的正弦型载波调制原理189

6.3.1 M进制幅移键控189

6.3.2 M进制相移键控191

6.3.3 M进制频移键控195

6.4 数字信号的矢量空间分析和最佳接收理论196

6.4.1 数字信号的矢量空间分析196

6.4.2 数字信号的星座图201

6.4.3 接收信号的矢量空间分析205

6.4.4 AWGN信道条件下的最佳接收理论208

6.5 AWGN信道条件下二进制数字调制系统的抗噪声性能217

6.5.1 采用最佳接收的误比特率分析217

6.5.2 采用其他接收方式的误比特率分析223

6.6 AWGN信道条件下多进制数字调制系统的抗噪声性能231

6.6.1 MASK的最佳接收及其误符号率分析231

6.6.2 MPSK的最佳接收及其误符号率分析233

6.6.3 正交MFSK的最佳接收及其误符号率分析238

6.6.4 多进制数字调制系统的误比特率240

6.7 差分相移键控241

6.7.1 二进制相对相移键控（2DPSK）241

6.7.2 四进制相对相移键控（4DPSK）244

6.8 正交幅度调制245

6.8.1 MQAM信号的时域表示245

6.8.2 MQAM信号的星座图245

6.8.3 方型星座MQAM信号的产生247

6.8.4 方型星座MQAM信号的频带利用率248

6.8.5 AWGN信道条件下MQAM信号的最佳接收和抗噪声性能248

6.9 理想限带AWGN信道条件下的最佳频带传输系统250

6.10 改进型四相相移键控252

6.10.1 偏移四相相移键控252

6.10.2 π/4差分四相相移键控254

6.11恒包络连续相位频移键控256

6.11.1 MSK信号256

6.11.2 GMSK信号261

6.12基于性能指标要求的调制方案选择262

6.12.1 数字调制系统的性能分析262

6.12.2数字调制方案的选择264

思考题265

习题6265

第7章 扩频调制与多载波调制274

7.1 扩频调制274

7.1.1 扩频调制的概念274

7.1.2 伪噪声序列275

7.1.3 直接序列扩频277

7.1.4 跳频扩频280

7.1.5 跳时扩频282

7.2 多载波调制283

7.2.1 引言283

7.2.2 正交频分复用的基本原理285

7.2.3 循环前缀290

7.2.4 OFDM系统发送机和接收机的结构292

7.2.5 OFDM系统中的频率和定时同步293

7.2.6 OFDM系统中的峰均比294

7.2.7 OFDM技术应用实例——IEEE 802.11a294

习题7295

第8章 信息论基础297

8.1 信息传输系统模型297

8.2 离散信源及其信息度量298

8.2.1 离散信源的分类及统计特性298

8.2.2 单符号离散信源熵299

8.2.3 联合熵和条件熵301

8.2.4 多符号离散信源熵303

8.2.5 离散信源的剩余度305

8.3 离散信道及其信道容量306

8.3.1 离散信道的分类及统计特性306

8.3.2 互信息和平均互信息308

8.3.3 信道容量的定义311

8.3.4 典型离散信道的容量312

8.3.5 信源与信道的匹配313

8.4 连续信源熵与加性高斯信道容量313

8.4.1 连续信源的分类及其统计特性313

8.4.2 连续信源的熵314

8.4.3 连续信道的统计特性316

8.4.4 加性连续信道的平均互信息316

8.4.5 加性高斯连续信道的容量317

8.5 香农编码定理319

8.5.1 无失真离散信源编码定理319

8.5.2 有噪信道编码定理323

8.5.3 限失真信源编码定理323

思考题325

习题8326

第9章 信道编码330

9.1 信道编码通信模型330

9.2 信道编码的基本概念331

9.2.1 信道编码的分类331

9.2.2 简单的信道编码332

9.2.3 信道编码的检错和纠错能力332

9.2.4 信道编码的译码方法334

9.2.5 差错控制的三种方式336

9.3 线性分组码336

9.3.1 线性分组码的编码337

9.3.2 线性分组码的译码342

9.3.3 完备码和汉明码348

9.3.4 对偶码349

9.3.5 扩展码和缩短码349

9.4 循环码351

9.4.1 循环码的码多项式352

9.4.2 循环码的生成多项式和生成矩阵353

9.4.3 循环码的监督多项式和监督矩阵356

9.4.4 循环码的编码电路358

9.4.5 循环码的伴随式361

9.4.6 循环码的译码电路363

9.4.7 CRC码366

9.4.8 BCH码和RS码367

9.5 卷积码369

9.5.1 卷积码的解析表示369

9.5.2 卷积码的图形描述373

9.5.3 卷积码的译码方法375

9.5.4 卷积码的特性377

9.5.5 删余卷积码378

9.5.6 递归型系统卷积码379

9.6 交织码380

9.7 级联码382

9.8 Turbo码383

9.9 LDPC码384

9.10 基于性能指标要求下的信道编码方案选择385

9.10.1 香农理论极限385

9.10.2 编码与调制的权衡387

9.10.3 数字调制系统中信道编码方案选择388

习题9391

附录A 常用三角公式395

附录B 傅里叶变换396

附录C Q函数和互补误差函数398

参考文献400