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第1章 绪论1

1.1 历史回顾2

1.2 数字信源、模拟信源与系统4

1.3 确定波形与随机波形4

1.4 本书的组织与结构5

1.5 个人计算机及 MATLAB 的使用5

1.6 通信系统框图6

1.7 频率分配7

1.8 电波传播9

1.9 信息的度量12

1.10 信道容量与理想的通信系统14

1.11 编码15

1.11.1 分组码16

1.11.2 卷积码17

1.11.3 交织码19

1.11.4 编码性能20

1.11.5 格码调制22

1.13 助学例题23

1.12 展望23

习题24

第2章 信号与频谱26

2.1 信号与噪声的特性26

2.1.1 物理可实现波形26

2.1.2 时间平均运算27

2.1.3 直流分量28

2.1.4 功率29

2.1.5 均方根值与归一化功率30

2.1.6 能量波形与功率波形31

2.1.7 分贝32

2.1.8 相量33

2.2 傅里叶变换与频谱34

2.2.1 定义34

2.2.2 傅里叶变换的性质37

2.2.3 Parseval 定理与能量谱密度38

2.2.4 狄拉克(Dirac)δ函数与单位阶跃函数40

2.2.5 矩形脉冲与三角脉冲43

2.2.6 卷积46

2.3 功率谱密度与自相关函数49

2.3.1 功率谱密度49

2.3.2 自相关函数50

2.4 信号与噪声的正交级数表示52

2.4.1 正交函数52

2.4.2 正交级数53

2.5 傅里叶级数54

2.5.1 复数形式的傅里叶级数54

2.5.2 正交傅里叶级数56

2.5.3 极坐标傅里叶级数57

2.5.4 周期波形的线谱58

2.5.5 周期波形的功率谱密度61

2.6 线性系统回顾63

2.6.1 线性时不变系统63

2.6.2 冲激响应63

2.6.3 传输函数64

2.6.4 无失真传输66

2.6.5 音频、视频及数据信号的失真67

2.7.2 抽样定理69

2.7 带限信号与噪声69

2.7.1 带限波形69

2.7.3 脉冲抽样与数字信号处理(DSP)72

2.7.4 维数定理73

2.8 离散傅里叶变换74

2.8.1 用 DFT 计算连续的傅里叶变换75

2.8.2 利用 DFT 计算傅里叶级数79

2.9 信号带宽80

2.11 助学例题88

2.10 小结88

习题92

第3章 基带脉冲与数字信号105

3.1 引言105

3.2 脉冲幅度调制105

3.2.1 自然抽样(门控)106

3.2.2 瞬时抽样(平顶 PAM)109

3.3 脉冲编码调制112

3.3.1 抽样、量化和编码112

3.3.2 实用 PCM 电路115

3.3.3 PCM 信号的带宽116

3.3.4 噪声的影响118

3.3.5 非均匀量化：μ律与 A 律压扩120

3.3.6 V.90 56 kb/s PCM 计算机调制解调器123

3.4 数字信号124

3.4.1 矢量表示125

3.4.2 带宽估算127

3.4.3 二进制信号127

3.4.4 多进制信号129

3.5 线路码及其频谱131

3.5.1 二进制线路编码131

3.5.2 二进制线路码的功率谱133

3.5.3 差分编码138

3.5.4 眼图140

3.5.5 再生中继器140

3.5.6 位同步142

3.5.7 多进制极性 NRZ 信号功率谱144

3.5.8 频谱效率146

3.6 码间串扰147

3.6.1 奈奎斯特第一准则(零 ISI)149

3.6.2 升余弦滚降奈奎斯特滤波150

3.6.3 控制 ISI 的奈奎斯特第二准则与第三准则153

3.7 差分脉冲编码调制154

3.8 增量调制157

3.8.1 颗粒噪声与斜率过载噪声159

3.8.2 自适应增量调制与连续可变斜率增量调制161

3.8.3 语音编码163

3.9.1 帧同步164

3.9 时分复用164

3.9.2 同步与异步线路167

3.9.3 TDM 体系标准169

3.9.4 T1 PCM 系统174

3.10 分组传输系统175

3.11 脉冲时间调制：脉宽调制与脉位调制175

3.12 小结178

3.13 助学例题179

习题182

4.1.1 基带、带通及调制191

第4章 带通信号传输原理及电路191

4.1 带通波形的复包络表示191

4.1.2 复包络表示192

4.2 已调信号的表示方法194

4.3 带通信号的频谱195

4.4 功率的计算196

4.5 带通滤波和线性失真198

4.5.1 等效低通滤波器198

4.5.2 线性失真200

4.6 带通信号的抽样定理202

4.7 接收信号加噪声203

4.8 滤波器及放大器分类204

4.8.1 滤波器204

4.8.2 放大器207

4.9 非线性失真208

4.10 限幅器212

4.11 混频器、上变频器和下变频器213

4.12 倍频器218

4.13.1 包络检波器219

4.13 检波电路219

4.13.2 乘积检波器220

4.13.3 频率调制检波器221

4.14 锁相环及频率合成器225

4.15 直接数字合成231

4.16 发射机与接收机232

4.16.1 通用发射机232

4.16.2 通用接收机：超外差接收机233

4.16.3 零中频接收机236

4.17 软件无线电237

4.16.4 干扰237

4.18 小结238

4.19 助学例题238

习题243

第5章 幅度调制、频率调制和数字调制系统250

5.1 幅度调制250

5.2 AM 广播技术标准254

5.4 科斯塔斯环和平方环256

5.3 抑制载波的双边带调制256

5.5 非对称边带信号257

5.5.1 单边带调制257

5.5.2 残留边带调制260

5.6 相位调制和频率调制262

5.6.1 PM 信号和 FM 信号的表示262

5.6.2 角度调制信号的频谱266

5.6.3 窄带角度调制270

5.6.4 宽带频率调制271

5.6.5 角度调制系统的预加重和去加重273

5.7 频分复用(FDM)和调频(FM)立体声274

5.8 FM 广播技术标准276

5.9 二进制已调带通信号277

5.9.1 开关键控(OOK)278

5.9.2 二进制相移键控(BPSK)281

5.9.3 差分相移键控(DPSK)282

5.9.4 频移键控(FSK)282

5.10.1 正交相移键控(QPSK)和 M 进制相移键控(MPSK)288

5.10 多进制已调带通信号288

5.10.2 正交幅度调制290

5.10.3 OQPSK 和π/4QPSK291

5.10.4 MPSK,QAM，QPSK 和 π/4QPSK 的 PSD292

5.10.5 升余弦滤波后的 MPSK，QAM，QPSK，OQPSK 和π/4QPSK 的频谱效率293

5.11 最小频移键控(MSK)和 GMSK294

5.12 正交频分复用(OFDM)299

5.13 扩频系统301

5.13.1 直接序列扩频(DS)302

5.13.2 跳频306

5.14 小结307

5.15 助学例题307

习题310

第6章 随机过程与频谱分析322

6.1 基本概念322

6.1.1 随机过程322

6.1.2 平稳性和各态历经性323

6.1.3 相关函数与广义平稳(WSS)326

6.2.1 定义329

6.2 功率谱密度329

6.1.4 复随机过程329

6.2.2 维纳-欣钦(Wiener-Khintchine)定理331

6.2.3 PSD 的性质332

6.2.4 数字信号 PSD 的一般公式336

6.2.5 白噪声过程338

6.2.6 PSD 的测量339

6.3 各态历经随机过程的直流分量和均方根值340

6.4.1 输入-输出关系341

6.4 线性系统341

6.5 带宽测量345

6.5.1 等效带宽345

6.5.2 均方根带宽345

6.6 高斯随机过程347

6.6.1 高斯随机过程的性质348

6.7 带通过程350

6.7.1 带通随机信号的表示350

6.7.2 WSS 带通随机过程的性质353

6.7.3 某些性质的证明357

6.8 匹配滤波器361

6.8.1 一般情况下的匹配滤波器361

6.8.2 白噪声条件下的结果363

6.8.3 相关检测365

6.8.4 横向型匹配滤波器368

6.9 小结370

6.10 施瓦兹不等式的证明371

6.11 助学例题373

习题375

第7章 噪声背景下通信系统的性能384

7.1 二进制信号系统的误码率384

7.1.1 一般性结论384

7.1.2 高斯噪声情况下的结果386

7.1.3 高斯白噪声背景下应用匹配滤波器接收的结果388

7.1.4 高斯色噪声背景下应用匹配滤波器接收的结果389

7.2 基带二进制系统的性能389

7.2.1 单极性信号389

7.2.2 极性信号391

7.2.3 双极性信号392

7.3 带通二进制信号的相干检测393

7.3.1 开关键控393

7.3.2 二进制相移键控395

7.3.3 频移键控396

7.4 带通二进制信号的非相干检测399

7.4.1 开关键控399

7.4.2 频移键控401

7.4.3 差分相移键控403

7.5 正交相移键控和最小相移键控405

7.6 数字信号系统的比较407

7.6.1 误码率和带宽407

7.6.2 多电平信号的符号错误和比特错误409

7.6.3 同步410

7.7 PCM 系统的输出信噪比410

7.8 模拟系统的输出信噪比415

7.8.1 与基带系统比较415

7.8.2 使用乘法检测器的 AM 系统416

7.8.3 应用包络检波器的 AM 系统417

7.8.4 DSB-SC 系统418

7.8.5 SSB 系统419

7.8.6 PM 系统419

7.8.7 FM 系统422

7.8.8 门限扩展的 FM 系统425

7.8.9 去加重 FM 系统426

7.9 各类模拟信号系统的比较428

7.9.1 理想系统性能430

7.11 助学例题431

7.10 小结431

习题439

第8章 有线及无线通信系统448

8.1 飞速发展的电信事业448

8.2 电话系统448

8.2.1 历史背景449

8.2.2 现代电话系统和远程终端449

8.3 数字用户线(DSL)454

8.3.2 视频点播(VOD)455

8.3.1 G.SMT 和 G.Lite 数字用户线455

8.3.3 综合业务数字网(ISDN)456

8.4 PSTN 的容量458

8.5 卫星通信系统459

8.5.1 数字和模拟电视传输462

8.5.2 数据和电话信号的多址方式464

8.5.3 卫星个人通信系统468

8.6.1 接收到的信号功率469

8.6 链路预算分析469

8.6.2 热噪声源471

8.6.3 噪声源的特性472

8.6.4 线性设备的噪声特性473

8.6.5 级联线性设备的噪声特性477

8.6.6 链路预算分析479

8.6.7 数字系统的 Eb/No 链路预算480

8.6.8 城区无线环境的路径损耗481

8.7 光纤系统485

8.8 蜂窝电话系统488

8.8.1 第一代(1G)——AMPS 模拟系统489

8.8.2 第二代移动通信系统(2G)——数字系统491

8.8.3 1900 MHz 波段 PCS 系统493

8.8.4 第三代系统(3G)493

8.9 电视493

8.9.1 黑白电视493

8.9.2 MTS 立体声499

8.9.3 彩色电视499

8.9.4 TV 和 CATV 系统的标准502

8.9.5 数字电视(DTV)507

8.11 助学例题510

8.10 小结510

习题514

附录 A 数学技巧、等式和表521

附录 B 概率和随机变量529

附录 C 计算机通信标准与术语563

附录 D MATLAB 的使用578

参考文献581

部分习题答案592

缩略语598