信息传输基础PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.0 引言 1

1.1 信息与信息传输 1

目录 1

1.2 信息传输系统的组成及其各部分的功用 3

1.2.1 模拟信息传输系统 3

1.2.2 数字信息传输系统 4

1.3 信息传输系统中的调制与信道 6

1.3.1 调制与解调的作用 6

1.3.2 信道简述 7

1.4 信息传输系统的主要性能指标 12

1.5 信息传输技术发展概况 14

2.1 信号的频谱分析 18

2.1.1 傅里叶级数与傅里叶变换 18

2.0 引言 18

第二章 信号和噪声的分析与传输 18

2.1.2 能量密度谱与功率密度谱 21

2.2 卷积与相关 25

2.2.1 卷积的定义与性质 25

2.2.2 相关的定义与性质 26

2.3 解析信号与希尔伯特（Hilbert）变换 32

2.3.1 解析信号及其性质 32

2.3.2 希尔伯特变换 34

2.4 确定信号通过线性系统的传输 38

2.4.1 线性时不变系统的传输特性 38

2.4.2 无失真传输系统和理想低通滤波器 39

2.4.3 线性传输系统响应的能量密度谱与功率密度谱 42

2.4.4 带通传输系统的响应 43

2.5 随机过程及其通过系统的传输 46

2.5.1 随机过程的概念 46

2.5.2 概率分布函数和概率密度函数 46

2.5.3 随机过程的数字特征 47

2.5.4 平稳随机过和 49

2.5.5 高斯（正态）随机过程 53

2.5.6 平稳随机过程的功率密度谱 55

2.5.7 平稳随机过程通过系统的传输 57

2.6 噪声及其特性 59

2.6.1 白噪声与有色噪声 59

2.6.2 窄带噪声及其特性 61

2.6.3 余弦信号加窄带噪声及其特性 66

习题 69

参考文献 72

第三章 幅度调制 73

3.0 引言 73

3.1 标准调幅（AM） 75

3.1.1 调幅信号的产生及时域表示式 75

3.1.2 调幅信号的频谱 77

3.1.3 调幅信号的功率分配与调制效率 78

3.2.1 双边带信号的时域表示式及频谱 79

3.2 双边带调制（DSB） 79

3.2.2 双边带信号的产生 81

3.3 单边带调制（SSB） 81

3.3.1 单边带信号的频域表示及滤波法形成 81

3.3.2 单边带信号的时域表示及相位法形成 83

3.3.3 单边带信号的混合法形成 85

3.4 残留边带调制（VSB） 87

3.4.1 残留边带信号的频域表示及滤波法形成 88

3.4.2 残留边带信号的时域表示及相移法形成 89

3.5 线性调制的一般模型 92

3.6 幅度调制信号的相干解调 96

3.6.1 相干解调的基本原理 96

3.6.2 相干解调中频率和相位误差的影响 98

3.7 幅度调制信号的非相干解调 102

3.7.1 标准调幅信号的包络检波 102

3.7.2 插入载波法解调 104

3.8.1 信息传输系统抗噪声性能分析的模型 107

3.8 幅度调制系统的抗噪声性能 107

3.8.2 相干解调的抗噪声性能 108

3.8.3 非相干解调的抗噪声性能 112

3.8.4 插入载波法解调的抗噪声性能 115

3.9 幅度调制系统的性能比较 116

3.9.1 基带传输系统（BB）的抗噪声性能 116

3.9.2 幅度调制系统的性能比较 117

习题 119

参考文献 122

第四章 角度调制 123

4.0 引言 123

4.1 角度调制的基本概念 123

4.1.1 相位调制（PM）与频率调制（FM） 123

4.1.2 单音调相与单音调频 126

4.2 窄带角度调制 128

4.2.1 窄带调频（NBFM） 129

4.2.2 窄带调相（NBPM） 132

4.3 宽带角度调制 134

4.3.1 宽带调频（WBFM,FM） 134

4.3.2 宽带调相（WBPM,PM） 142

4.4 角度调制信号的产生与解调 144

4.4.1 角度调制信号的产生 144

4.4.2 角度调制信号的解调 145

4.5 角度调制系统的抗噪声性能 149

1.5.1 相干解调的抗噪声性能 149

1.5.2 非相干解调的抗噪声性能 153

4.5.3 角度调制与幅度调制系统的性能比较 158

4.6 门限效与扩展门限的解调方法 160

1.6.1 调角信号解调时发生的门限效应 160

1.6.2 扩展门限的解调方法 162

4.7 预加重和去加重技术的应用 166

习题 171

参考文献 173

5.0 引言 174

第五章 脉冲调制 174

5.1 采样定理 176

5.1.1 低通信号采样定理 176

5.1.2 带通信号采样定理 179

5.2 脉冲幅度调制（PAM） 180

5.2.1 PAM信号的产生与频谱分析 180

5.2.2 PAM信号的解调 186

5.2.3 传输信道的带宽 188

5.2.4 PAM系统的抗噪声性能 189

5.3 脉冲宽度调制（PDM）与脉冲位置调制（PPM） 193

5.3.1 PDM与PPM信号的产生与频谱分析 193

5.3.2 PDM与PPM信号的解调 200

5.3.3 传输信道的带宽 202

5.3.4 PDM与PPM系统的抗噪声性能 204

5.4 脉冲编码调制（PCM） 209

5.4.1 PCM的基本概念 209

5.4.2 信号的量化与量化误差 212

5.4.3 信号的编码与译码 220

5.4.4 传输信道的带宽 227

5.4.5 PCM系统的抗噪声性能 228

5.4.6 多进制脉冲编码调制（MPCM） 239

5.5 增量调制（DM,△M） 242

5.5.1 简单增量调制 243

5.5.2 其他类型的增量调制 253

5.6 不同调制的传输系统的抗噪声性能比较 261

习题 263

参考文献 268

第六章 数字信号的基带传输 270

6.0 引言 270

6.1 数字基带信号的形式及表示式 273

6.1.1 数字基带信号的形式 273

6.1.2 数字基带信号的时域和频域表示式 276

6.2 数字基带信号的传输与码间干扰 286

6.3.1 无码间干扰的条件与奈奎斯特（Nyquist）准则 290

6.3 数字基带传输系统的理想传输函数 290

6.3.2 低通矩形传输函数与极限传码率 294

6.3.3 升余弦传输特性 296

6.4 数字基带传输系统的误码率与眼图 297

6.4.1 基带传输系统的误码率 297

6.4.2 眼图的概念 298

6.5 均衡原理 300

6.5.1 时域均衡的基本原理 300

6.5.2 时域均衡的实现 304

6.6 部分响应原理 306

习题 312

参考文献 316

第七章 数字信号的频带传输 317

7.0 引言 317

7.1 二进制幅移键控（2ASK） 318

7.1.1 2ASK信号的产生 318

7.1.2 2ASK信号的解调 319

7.1.3 2ASK系统的抗噪声性能 320

7.2 二进制频移键控（2FSK） 326

7.2.1 2FSK信号的产生 326

7.2.2 2FSK信号的解调 329

7.2.3 2FSK系统的抗噪声性能 331

7.3 二进制相移键控（2PSK）与二进制差分相移键控（2DPSK） 334

7.3.1 2PSK与2DPSK信号的产生 334

7.3.2 2PSK与2DPSK信号的解调 337

7.3.3 2PSK与2DPSK系统的抗噪声性能 338

7.3.4 二进制数字调制系统的性能比较 343

7.4 多进制数字调制简述 344

7.4.1 多进制幅移键控（MASK） 345

7.4.2 多进制频移键控（MFSK） 346

7.4.3 多进制相移键控（MPSK） 346

7.5 数字调制技术的发展 350

7.5.1 最小频移键控（MSK） 351

7.5.2 平滑调频（TFM） 356

7.5.3 调制前高斯滤波的最小频移键控（GMSK） 360

习题 364

参考文献 366

第八章 多路传输与多址传输 367

8.0 引言 367

8.1 信号分割的一般原理 368

8.2 频分多路传输（FDM） 372

8.2.1 频分多路传输原理及系统模型 372

8.2.2 频分多路信号的特性 378

8.2.3 频分多路信号对主载波的调制 382

8.2.4 频分多路传输系统中的交叉干扰与抗噪声性能 382

8.3 时分多路传输（TDM） 387

8.3.1 时分多路传输原理及系统模型 387

8.3.2 时分多路信号的帧格式 391

8.3.3 时分多路传输系统的信道带宽与路际串扰 394

8.3.4 时分多路信号对主载波的调制与系统的抗噪声性能 396

8.4 多址传输简述 401

8.4.1 频分多址传输（FDMA） 402

8.4.2 时分多址传输（TDMA） 406

8.4.3 码分多址传输（CDMA） 408

8.4.4 各种多址传输系统的性能比较 416

习题 418

参考文献 419

第九章 同步原理 420

9.0 引言 420

9.1.1 锁相环的组成及各环节的功能 421

9.1 锁相环的基本概念 421

9.1.2 锁相环的相位模型与传输函数 425

9.1.3 锁相环的性能 427

9.1.4 噪声对锁相环的作用与影响 431

9.2 载波同步 432

9.2.1 载波同步的方法 432

9.2.2 载波同步的性能及其对传输系统误码率的影响 440

9.3.1 位同步的方法 442

9.3 位同步 442

9.3.2 位同步的性能 448

9.3.3 相位误差对传输系统误码率的影响 451

9.4 帧同步 452

9.4.1 帧同步的方法 452

9.4.2 几种常用的帧同步码 453

9.4.3 帧同步的保护 464

习题 466

参考文献 469

第十章 纠错编码 470

10.0 引言 470

10.1 纠错编码的基本概念 470

10.1.1 信道模型与错误图样 471

10.1.2 信道编码的一般概念 472

10.1.3 信道编码原理 474

10.2 线性分组码 475

10.2.1 线性分组码的基本概念 475

10.2.2 线性分组码的生成矩阵与监督矩阵 478

10.2.3 线性分组码的译码、标准阵列和伴随式 483

10.2.4 线性分码的纠错能力 486

10.3 循环码 487

10.3.1 循环码的定义与特性 487

10.3.2 循环码的多项式表示 488

10.3.3 循环码的生成多项式g（x）和监督多项式h（x） 489

10.3.4 循环码的编码 493

10.3.5 循环码的译码 495

10.4 卷积码 499

10.4.1 卷积码的基本概念 500

10.4.2 卷积码的矩阵描述 502

10.4.3 卷积码的编码 508

10.4.4 卷积码的译码 509

习题 512

参考文献 514

11.1 最佳接收准则 515

第十一章 最佳接收原理 515

11.0 引言 515

11.1.1 最小错误概率准则 516

11.1.2 最大似然准则 518

11.1.3 最大输出信噪比准则 519

11.2 匹配滤波式的最佳接收 520

11.2.1 匹配滤波器的导出 520

11.2.2 匹配滤波器的性质 525

11.2.3 用匹配滤波器组成的最佳接收机 528

11.3 相关检测式的最佳接收 530

11.4 最佳接收机的抗噪声性能 535

11.4.1 最佳接收机的错误概率 535

11.4.2 几种常用数字调制系统的误码率 539

习题 542

参考文献 544

12.1 信息的定义与量度 545

12.1.1 消息、信号、信息和信息量 545

12.0 引言 545

第十二章 信息传输引论 545

12.1.2 信息的量度 547

12.1.3 信息速率 549

12.2 离散信道与连续信道 549

12.2.1 离散信道与连续信道 549

12.2.2 熵函数 552

12.2.3 互信息 556

12.2.4 信道容量 557

12.3 信噪比与带宽的互换 564

12.4 信源编码简介 566

12.4.1 信源编码的基本概念 566

12.4.2 最佳非定长编码的平均码字长度 567

12.4.3 信源编码的方法 567

习题 569

参考文献 572