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第一章　绪论1

1.1 引言1

1.2 信源、消息、信号与信息1

目录1

1.3 通信系统模型2

1.3.1 经典通信系统模型2

1.3.2 现代通信系统的功能模型2

1.4.1　通信技术发展大事记4

1.4.2 促进通信技术发展的主要动因4

1.4 通信技术的发展4

1.5 通信原理课程内容及与其他课程的关系5

1.6 通信原理课程与实际通信系统的关系7

1.7 通信系统与计算机技术之间的关系9

习题10

思考题11

第二章　随机变量与随机过程概要12

2.1　随机变量12

2.1.1　随机事件与概率12

2.1.2　概率分布和概率密度15

2.1.3　随机变量的统计平均（数学期望）19

2.1.4　随机变量的函数22

2.1.5　随机变量的特征函数25

2.1.6　通信中的几种常用概率分布27

2.1.7　概率的上边界38

2.1.8　中心极限定理42

2.2　随机过程46

2.2.1　平稳随机过程46

2.2.2　功率密度谱49

2.2.3　窄带平稳随机过程50

2.2.4　随机信号通过线性时不变系统的响应53

2.2.5　时间离散随机信号与系统响应55

2.2.6　周期平稳过程57

习题58

思考题62

第三章　基础信息论63

3.1　信源与熵63

3.1.1　单符号离散信源63

3.1.2　多符号离散信源66

3.1.3　连续信源的熵71

3.2.1　单符号离散信道73

3.2　信道容量73

3.2.2　多符号离散信道77

3.2.3　连续信道与香农公式78

3.3　信息率失真函数80

3.3.1　失真度定义与保真度准则80

3.3.2　信息率失真函数82

3.3.3　典型信源的率失真函数85

3.4　编码定理86

3.4.1　离散无失真信源编码定理86

3.4.2　保真度准则下的信源编码定理87

3.4.3　有噪信道编码定理88

习题89

思考题92

第四章　信道93

4.1 信道的分类93

4.2 有线信道94

4.3 无线信道94

4.4 恒参信道的链路计算96

4.5.1 多径衰落信号的统计特征98

4.5 多径衰落信道98

4.5.2 多径信道的统计描述101

4.6 信道的加性噪声与噪声计算105

4.6.1 加性噪声105

4.6.2 信道干扰106

4.6.3 噪声计算一噪声系数和噪声温度107

4.7 信道容量的物理意义116

习题116

思考题121

5.1 字符编码与码元122

第五章　信源编码122

5.2 波形编码的理论基础——抽样定理123

5.3 波形的量化127

5.3.1 均匀量化127

5.3.2 非均匀量化130

5.4 语音的波形编码135

5.4.1 脉冲编码调制（PCM）135

5.4.2 差分脉冲编码调制（DPCM）141

5.4.3 增量调制143

5.4.4 波形编码的极限问题146

5.5 语音的参量编码147

5.5.1 参量编码原理148

5.5.2 语音参量编码的实现148

5.5.3 低速率语音编码器154

5.6 语音编码小结161

5.7 图像编码162

5.7.1 引言162

5.7.2 图像压缩编码原理163

5.7.3 图像压缩编码标准163

习题168

思考题172

第六章　信道复用173

6.1 引言173

6.2 频分复用174

6.2.1 有线载波群路标准174

6.2.2 正交频分复用（OFDM）174

6.3 时分复用176

6.3.1 时分复用原理176

6.3.2 时分复用的群路标准176

6.3.3　PCM基群的帧结构177

6.3.4 数字复接终端机179

6.3.5 异步时分复用（ATM）180

6.4 光复接180

6.5 移动通信的信道复用181

6.5.1 移动通信的蜂窝结构181

6.5.2 移动通信的网络结构183

6.5.3 时分多址与码分多址184

习题187

思考题189

7.1 引言190

第七章　数字信号的基带传输190

7.2 数字基带传输的常用码型191

7.2.1 常用码的波形结构191

7.2.2 基带传输系统的组成195

7.2.3 基带码的功率谱分析196

7.3 基带传输系统的波形设计201

7.3.1 奈奎斯特准则：抽样值无失真201

7.3.2　升余弦滚降信号204

7.4　部分响应基带传输系统205

7.5 眼图210

7.6.1 均衡概述211

7.6 均衡211

7.6.2 线路均衡212

7.6.3 横向均衡器214

7.6.4 自适应均衡器214

7.7 基带数据传输差错率计算216

7.7.1　二元码的误比特率216

7.7.2 三元码和多元码的差错率219

7.7.3 误码率的测量222

习题222

思考题227

第八章　信号的线性调制228

8.1 引言228

8.2 正弦信号的向量表征228

8.3 模拟线性调制系统229

8.3.1 线性调制系统的一般表达229

8.3.2 模拟振幅调制（AM）230

8.4 希尔伯特变换及SSB信号的时域表述234

8.4.1 希尔伯特变换234

8.4.2 SSB信号的时域表达237

8.4.3 SSB调制器的实现238

8.5 模拟线性调制系统的抗噪声性能239

8.5.1　解调器通用模型239

8.5.2 DSB信号的抗噪声性能241

8.5.3 SSB信号的抗噪声性能242

8.5.4 模拟AM信号的抗噪声性能244

8.6 模拟线性调制技术的应用246

8.7　数字信号的幅度调制（PAM）248

8.7.1　多电平数字幅度调制249

8.7.2 数字信号的正交调幅（QAM）249

习题254

思考题259

第九章　信号的非线性调制261

9.1 模拟信号非线性调制的数学表述261

9.2 模拟信号的角调制分析262

9.2.1 窄带角调制262

9.2.2 宽带角调制264

9.2.3 模拟调频信号的产生与解调268

9.2.4 模拟调频信号的抗噪声性能271

9.3.1　引言276

9.3.2　PSK信号的空间模型276

9.3 数字信号的角调制276

9.3.3 FSK信号的空间模型277

9.4 连续相位频移键控（CPFSK）信号分析279

9.4.1　连续相位FSK（CPFSK）279

9.4.2 CPFSK常用基带信号波形281

9.4.3 最小移频键控（MSK）信号分析与实现283

9.5 相移键控（PSK）信号分析及应用292

9.5.1　PSK信号解调中的相位模糊问题292

9.5.2 四相差分相移键控（QDPSK）297

9.5.3 CDMA移动通信采用的QPSK调制解调方案298

习题301

思考题308

第十章　加性高斯白噪声信道中的信号检测310

10.1 信号的相关检测310

10.1.1 接收机模型310

10.1.2 信号相关检测模型311

10.1.3 信号的基函数表述314

10.1.4 脉冲调幅信号（PAM）的相关检测319

10.2 信号的匹配滤波320

10.2.1 匹配滤波器的输出信噪比321

10.2.2 匹配滤波器的频域表述322

10.3 信号的判决准则324

10.3.1 最佳判决准则324

10.3.2 最佳相关接收机的结构模型327

10.4 最佳检测条件下的误码率328

10.4.1 二进制双极性信号的错误概率328

10.4.2 M元正交信号的错误概率331

10.4.3 M元双正交信号的错误概率333

10.4.5 M元PAM信号的错误概率334

10.4.4 M元二进制编码信号的错误概率334

10.4.6 M元PSK信号的错误概率336

10.4.7　DPSK的误码率340

10.4.8　QAM错误概率342

10.4.9 数字调制信号性能的比较345

10.5 有记忆信号的检测347

10.5.1 有记忆二进差分码的状态图与网格图347

10.5.2 最大似然序列检测349

10.5.3 逐个符号最大后验概率（MAP）检测352

10.6　连续相位（CPFSK）信号检测354

10.6.1 CPFSK信号最佳检测器结构355

10.6.2　CPFSK最大似然检测性能358

10.6.3　CPFSK信号的逐个符号检测363

10.7　加性高斯白噪声信道中随机相位信号检测366

10.7.1　二进制随机相位信号检测367

10.7.2　M元正交信号的最佳检测371

习题376

思考题386

第十一章　信道编码388

11.1　概述388

11.2 线性分组码390

11.2.1 线性分组码的构造391

11.2.2　几种常用线性分组码395

11.3 循环码398

11.3.1 循环码的构造398

11.3.2　系统循环码403

11.3.3　循环码的编码器405

11.3.4　实用循环码简介411

11.4　线性分组码的译码419

11.4.1　线性分组码的最佳软判决译码419

11.4.2　线性分组码的硬判决译码424

11.4.3　硬判决译码和软判决译码的性能比较431

11.4.4　线性分组码的最小距离边界433

11.5 卷积码435

11.5.1 卷积码的编码原理435

11.5.2　卷积码的编码描述436

11.5.3　卷积码的自由距离与转移函数445

11.5.4　卷积码的译码450

11.5.5　卷积码的性能分析461

11.6　其他470

11.6.1　交织编码471

11.6.2　级联码476

11.6.3　Turbo码478

11.6.4　网格编码调制482

11.7　移动通信中的信道编码488

11.7.1　GSM中的信道编码488

11.7.2　CDMA系统中的信道编码492

习题495

思考题501

第十二章　多径衰落信道信号的错误概率和分集接收502

12.1 衰落信道的信号模型502

12.2 衰落信道条件下的差错率503

12.2.1 瑞利衰落条件下二进制PSK和FSK的差错率504

12.2.2 Nakagami衰落条件下二进制PSK的差错率505

12.3 多径衰落信道信号的分集接收506

12.3.1 分集接收方法506

12.3.2 二进制信号分集接收系统模型507

12.3.3 二进制PSK、FSK分集接收信号性能507

12.3.4 多相信号分集接收性能介绍513

12.3.5 M元正交信号的分集接收性能514

12.4.1 信道的抽头延时线模型519

12.4 扩频码在衰落信道中的传输与接收519

12.4.2 频率选择性衰落信道信号的RAKE分集接收520

12.4.3 RAKE分集接收性能522

12.4.4 IS-95中RAKE分集接收的工程实现527

12.4.5　衰落信道的最佳信号形式与判决529

习题529

思考题537

第十三章　扩频通信原理538

13.1 概述538

13.3.1　扩频序列信号表述与接收539

13.3　直接序列扩频539

13.2 扩频通信系统模型539

13.3.2　扩频信号的译码性能542

13.3.3　DS扩频技术的应用548

13.3.4　脉冲干扰对DS扩频信号的影响550

13.4　PN序列（扩频码）的生成552

13.5　跳频扩频通信555

13.5.1　FH扩频通信方案555

13.5.2　加性高斯白噪声信道中FH扩频信号的性能557

13.5.3　局部频带干扰下FH扩频信号的性能559

13.5.4　基于FH扩频信号的CDMA系统563

13.6　扩频信号的同步564

13.6.1　扩频信号的捕获565

13.6.2　扩频信号的同步跟踪567

习题570

思考题576

第十四章　同步及信号接收577

14.1 同步需求577

14.2　载波信号恢复方法578

14.2.1　非线性变换法578

14.2.2　锁相环生成法579

14.2.3　导频插入法580

14.3　噪声对载波同步的影响581

14.4　载波相位估计与信号接收585

14.4.1　估值理论585

14.4.2　相位估计似然函数586

14.4.3　信号相干解调接收机模型587

14.4.4　相位误差对解调的影响588

14.4.5　最大似然载波相位估计589

14.4.6　实现相位估值的锁相环591

14.4.7　最大似然估计的性能600

14.5.1　引言604

14.5　码元同步604

14.5.2　随机数码码元同步605

14.5.3　码元同步误差对误码的影响607

14.6　连续相位调制的码元同步608

14.6.1　概述608

14.6.2　数据信息辅助同步611

14.6.3　非数据信息辅助同步612

14.7 帧同步614

14.8.2　移动通信网的网同步（基站同步）618

14.8.1　固定通信网的网同步618

14.8　网同步618

习题623

思考题625

第十五章　通信系统626

15.1　固定通信系统626

15.2　移动通信系统628

15.3　交换机630

15.3.1　时分交换网络630

15.3.2　时分空分组合交换网络631

15.4　信令系统634

习题636

思考题636

参考文献637

附录A　线性预测系数的求解算法（列文森-杜宾算法）639

附录B　基带信号的功率谱密度645

附录C　Q函数与补误差函数647

附录D　码元进制（M）增加误码减小与香农极限649

附录E 12位A/D与8位PCM编码对应表651

附录F　常用三角公式652

英文缩写名词对照表659