通信原理（第3版）

目錄

第1章緒論

1.1通信的基本概念

1.2歷史回顧

應用案例（1）——人工智能與通信

應用案例（2）——6G與太赫茲通信

應用案例（3）——量子通信

1.3消息與信源

1.3.1數字信源與模擬信源

1.3.2隨機信號與確定信號

1.3.3信息及其度量

1.3.4常見的消息類型

1.4通道

1.4.1通道的影響

1.4.2加性噪聲通道模型

1.4.3常用通道

1.5頻帶與電波傳播

1.5.1頻帶的名稱

1.5.2無線電波的傳播

1.5.3無線頻譜及其管理

1.5.4頻分復用

1.6數字與模擬通信系統

1.6.1模擬通信系統

1.6.2數字通信系統

1.6.3通信系統的基本性能指標

1.6.4通道的容量

1.7通信網絡

本章關鍵詞

習題

第2章基礎知識

2.1確知信號

2.1.1信號及其基本參數

2.1.2傅里葉變換與信號的頻譜密度

2.1.3能量譜密度與功率譜密度

2.1.4信號的頻帶與帶寬

2.2隨機信號

2.2.1概念與定義

2.2.2基本特性

2.2.3平穩隨機過程

2.2.4兩個信號的聯合特性

2.2.5功率譜密度

2.3高斯信號與高斯白噪聲

2.3.1高斯分佈與高斯信號

2.3.2白噪聲

2.3.3高斯白噪聲

2.4信號通過線性時不變系統

2.4.1確知信號通過系統

2.4.2無失真傳輸條件

2.4.3平穩隨機信號通過系統

*2.4.4系統的等效噪聲帶寬

2.5帶通信號

2.5.1希爾伯特變換與解析信號

2.5.2帶通信號及其復包絡

*2.5.3頻譜搬移

*2.5.4帶通系統

2.5.5帶通高斯白噪聲

本章關鍵詞

習題

第3章模擬傳輸

3.1幅度調制

3.1.1常規調幅

3.1.2抑制載波雙邊帶調幅

3.1.3單邊帶調幅

3.1.4殘留邊帶調幅

3.2模擬角度調制

3.2.1角度調制的基本概念

3.2.2角度調制信號的頻譜特性

*3.2.3窄帶角度調制

3.2.4調角信號的產生

3.2.5調角信號的接收

3.3幅度調制系統的抗噪聲性能

3.3.1模擬傳輸中的噪聲問題

3.3.2常規AM系統（非相乾解調）

3.3.3DSBSC與AM（相乾解調）系統

*3.3.4SSB系統

3.4角度調制系統的抗噪聲性能

3.4.1FM與PM系統的抗噪聲性能

*3.4.2預加重/去加重技術

*3.4.3角度調制系統的噪聲性能分析

*3.4.4改善門限效應的解調方法

3.5各類通信系統的比較與應用

3.5.1各類通信系統的比較

3.5.2頻分多路復用

應用案例（4）——模擬電話系統中的FDM

*3.5.3模擬調制應用舉例

應用案例（5）——無線電AM廣播中的超外差接收機

應用案例（6）——立體聲FM無線電廣播中的FDM與兼容性設計

*應用案例（7）——模擬電視廣播中的VSB

本章關鍵詞

習題

第4章數字基帶傳輸

4.1二元與多元數字基帶信號

4.1.1數據傳輸的基本概念

4.1.2二元與多元PAM信號

4.1.3數字傳輸信號的速率

4.2數字基帶信號的功率譜與帶寬

4.2.1信號的功率譜

4.2.2基帶信號的帶寬

*4.2.3一般PAM信號功率譜公式及推導

4.3二元信號的接收方法與誤碼分析

4.3.1噪聲中二元信號的接收方法

4.3.2接收系統的誤碼性能

4.3.3匹配濾波器

*4.3.4誤碼分析與最佳接收機

*4.3.5一般接收系統的誤碼率計算

*4.4多元信號的接收方法與誤碼分析

4.4.1接收方法與誤碼性能

4.4.2誤比特率

4.4.3格雷編碼

4.4.4誤碼分析

4.5碼間串擾與帶限通道上的傳輸方法

4.5.1碼間串擾問題

4.5.2無碼間串擾傳輸與奈奎斯特準則

4.5.3帶限通道上的無碼間串擾傳輸

4.5.4升餘弦滾降濾波器

*4.5.5帶限AWGN通道上的最佳傳輸系統

4.5.6眼圖

*4.6通道均衡

4.6.1均衡原理

4.6.2數字均衡器

4.6.3基本均衡算法

4.6.4自適應均衡算法

*4.7部分響應系統

4.7.1第Ⅰ類部分響應系統（又名雙二進制系統）

4.7.2第Ⅳ類部分響應系統（又名改進雙二進制系統）

4.7.3部分響應系統的一般形式

4.8符號同步

4.8.1基本概念

4.8.2非線性濾波同步法——開環自同步法

4.8.3早遲門同步法——閉環自同步法

*4.8.4Gardner符號同步器

4.9線路碼型

4.9.1基本線路碼型

*4.9.2HDB3碼及其他

本章關鍵詞

習題

第5章數字頻帶傳輸

5.1信號空間分析基礎

5.1.1信號空間的概念

5.1.2頻帶傳輸與二維信號空間

5.1.3頻帶傳輸的調制與解調方法

5.2二元頻帶傳輸

5.2.1基本概念

5.2.2最佳傳輸系統與誤碼率

5.2.3頻帶通道與等效基帶通道

5.2.4無ISI傳輸與傳輸信號帶寬

5.3多元頻帶傳輸

5.3.1四相移鍵控

*5.3.2多元相移鍵控

*5.3.3正交幅度調制

*5.3.4MASK與星座圖比較

*5.3.5誤碼率與傳輸信號帶寬

應用案例（8）——4G與5G移動通信系統中的調制方案

5.4差分PSK與OOK非相乾解調

5.4.1二元差分PSK

*5.4.2差分QPSK與OQPSK

5.4.3OOK的非相乾解調

5.5頻移鍵控

5.5.1二元頻移鍵控

*5.5.2多元頻移鍵控

5.5.3非相乾解調

5.6MSK與GMSK

5.6.1連續相位FSK

5.6.2最小頻移鍵控

*5.6.3高斯濾波的MSK

5.7載波同步

5.7.1相乾接收中載波偏差的分析

5.7.2平方環與四次方環法

5.7.3科斯塔斯環

*5.7.4導頻法

5.8頻帶傳輸的討論

5.8.1信號頻帶與帶寬

5.8.2差錯性能的比較

應用案例（9）——數字視頻廣播DVBC系統中的調制與符號同步方案

本章關鍵詞

習題

第6章模擬信號數字化與PCM

6.1模擬信號的抽樣

6.1.1帶限信號的抽樣

6.1.2實際抽樣

*6.1.3模擬脈沖調制

*6.1.4帶通信號的抽樣

6.2均勻量化與最佳量化

6.2.1量化原理

6.2.2均勻量化器

*6.2.3最佳量化器

6.3量化信噪比與對數量化

6.3.1量化信噪比

6.3.2對數量化

6.3.3A律與μ律及其折線近似

6.4脈沖編碼調制

6.4.1PCM的基本原理

6.4.2編碼規則

*6.4.3PCM傳輸系統的信噪比

*6.5差分脈沖編碼調制與增量調制

6.5.1語音壓縮編碼

6.5.2差分脈沖編碼調制

6.5.3增量調制

6.6時分復用

6.6.1TDM的基本原理

6.6.2幀同步方法

6.6.3E1與T1

6.6.4準同步與同步數字體系

*6.6.5復接與碼率調整

本章關鍵詞

習題

第7章信號空間理論與數字最佳接收機

7.1信號空間理論

7.1.1向量空間回顧

7.1.2信號空間的基本概念

7.1.3信號的合成器、分析器與相關器

*7.1.4信號組及GramSchmidt正交化方法

7.1.5AWGN通道及其等效向量形式

7.2數字傳輸模型與信號星座圖

7.2.1數字傳輸系統的一般模型

7.2.2信號星座圖

7.3最佳接收機

7.3.1最佳接收機原理

7.3.2最佳接收機結構

7.3.3最小差錯概率

7.4MASK、MPSK與QAM及性能分析

7.4.1信號星座圖

7.4.2最佳接收機

*7.4.3MASK最小差錯概率

*7.4.4MPSK最小差錯概率

*7.4.5QAM最小差錯概率

7.4.6差錯概率的比較

7.5MFSK及性能分析

7.5.1信號正交性條件

7.5.2信號星座圖與最佳接收機

*7.5.3最小差錯概率

本章關鍵詞

習題

第8章現代數字傳輸技術

8.1OFDM

8.1.1多載波調制的由來

8.1.2OFDM方案

8.1.3利用FFT的數字實現方法

8.1.4保護間隔與循環前綴

*8.1.5OFDM系統方案

應用案例(10)——5G無線移動網絡中的OFDM

應用案例（11）——無線局域網（Wireless LAN）中的OFDM

應用案例（12）——非對稱數字用戶線路（ADSL）中的OFDM

8.2擴展頻譜技術與CDMA

8.2.1直接序列擴頻

8.2.2CDMA

應用案例（13）——蜂窩移動電話系統IS95中的CDMA

*8.2.3偽隨機序列及其同步方法

應用案例（14）——全球定位系統GPS中的PN序列

*8.2.4跳頻擴頻

應用案例（15）——藍牙（Bluetooth）中的FHSS

8.3多天線傳輸技術

8.3.1空間復用與VBLAST

8.3.2空間分集與STBC

8.3.3智能天線

應用案例（16）——5G網絡中的MIMO

本章關鍵詞

習題

第9章多用戶與無線通信

9.1多址技術

9.1.1多路復用與多址技術概述

9.1.2FDM/FDMA舉例

9.1.3TDM/TDMA舉例

9.1.4CDM/CDMA及舉例

*9.1.5隨機接入多址技術

應用案例(17)——中國提出的TDSCDMA標準成為3G國際標準之一

9.2無線通信鏈路預算分析

9.2.1無線傳輸中的增益與損耗

9.2.2噪聲溫度與噪聲系數

9.2.3鏈路預算分析

應用案例(18)——“天通一號”衛星與華為Mate 60手機的通信鏈路預算

*9.3多徑衰落與信號分集接收技術

9.3.1無線電波傳播機理

9.3.2多徑衰落通道舉例

9.3.3瑞利和萊斯衰減模型

9.3.4時延擴展與相關帶寬

9.3.5分集技術及分類

9.3.6分集合並技術

9.3.7Rake接收機

本章關鍵詞

習題

第10章信息論基礎

10.1熵與互信息

10.1.1熵及其特性

10.1.2聯合熵與條件熵

10.1.3互信息

10.2離散通道與通道容量

10.2.1離散通道模型

10.2.2通道容量

10.3相對熵與高斯通道容量

10.3.1連續信號的相對熵與互信息

10.3.2高斯通道的容量

10.3.3通道容量公式的討論

10.4離散信源編碼與壓縮算法

10.4.1定長編碼與信源編碼定理

*10.4.2典型序列

10.4.3變長編碼及相關定理

10.4.4Huffman算法

*10.5率失真函數與限失真編碼定理

10.5.1失真與率失真定理

10.5.2二進制信源編碼器的率失真函數

10.5.3高斯信源編碼器的率失真函數

本章關鍵詞

習題

第11章糾錯編碼

11.1糾錯編碼與傳輸通道

11.1.1編碼與糾錯編碼

11.1.2編碼傳輸系統

11.1.3糾錯編碼傳輸通道

11.2可靠性信息傳輸原理

11.2.1信息的編碼傳輸

11.2.2無差錯編碼傳輸機理

11.3線性分組碼

11.3.1糾錯碼的基礎結構與編碼目標

11.3.2線性分組碼的一般結構

11.3.3線性分組碼的檢錯與糾錯機理

11.4線性循環碼

11.4.1線性循環碼的多項式結構

11.4.2線性循環碼的矩陣結構

11.4.3系統循環碼與CRC校驗

11.5線性捲積碼

11.5.1線性捲積碼的矩陣結構與多項式結構

11.5.2線性捲積碼的狀態轉移圖與柵格圖結構

11.5.3捲積碼的維特比解碼方法

*11.5.4捲積碼的好碼

11.6典型代數結構碼

11.6.1漢明碼

*11.6.2RM碼

*11.6.3BCH碼與RS碼

應用案例（19） ——空間數據傳輸所用的一種RS碼及其參數

11.7典型迭代可解碼

11.7.1Turbo碼

11.7.2LDPC碼

11.7.3極化碼

11.8糾錯碼的應用和發展

11.8.1糾錯碼的應用及運用模式

11.8.2糾錯碼的簡要發展歷程

本章關鍵詞

習題

附錄A常用數學公式

附錄B典型概率分佈及主要統計特性

附錄CQ(x)函數表

參考文獻