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第一篇 傅里叶级数与傅里叶变换第1章 信号与系统基本概念 1

1.1 信号分类 1

1.1.1 连续信号与离散信号 1

1.1.2 确定信号与随机信号 2

1.2 信号的时域分析与频域分析 2

1.3 能量信号与功率信号 2

1.4 系统分类 3

1.4.1 连续时间系统与离散时间系统 3

1.4.2 线性系统与非线性系统 3

1.4.3 时不变系统与时变系统 3

1.4.4 因果系统与非因果系统 4

第2章 确定信号时域分析简介 5

2.1 确定信号时域描述 5

2.2 普通信号时域描述 5

2.2.1 直流信号 5

2.2.2 指数信号 5

2.2.3 正弦信号 6

2.2.4 复指数信号 7

2.3 奇异信号时域描述 7

2.3.1 冲激信号 8

2.3.2 阶跃信号 9

2.3.3 斜坡信号 10

2.4 冲激信号的性质 11

第3章 卷积积分与冲激响应 12

3.1 信号分解为直流分量与交流分量之和 12

3.2 任意信号可分解为无限多个冲激信号的叠加（冲激信号序列） 12

3.3 冲激响应 14

3.4 卷积与系统的输出响应（零状态响应） 15

3.5 卷积的性质 16

第4章 傅里叶频谱分析 17

4.1 周期信号的三角形式傅里叶级数展开式 17

4.2 周期信号的指数形式傅里叶级数展开式 20

4.3 周期信号频谱分析 23

4.3.1 周期信号的频谱特点 24

4.3.2 离散频谱特性 26

4.3.3 幅度衰减特性 27

4.3.4 周期信号的有效带宽与信号持续时间成反比 27

4.4 非周期信号的傅里叶变换 28

4.5 典型信号的傅里叶变换 30

4.5.1 单位冲激信号的傅里叶变换 30

4.5.2 直流信号的傅里叶变换 31

4.5.3 虚指数信号的傅里叶变换 32

4.5.4 正弦信号与余弦信号的傅里叶变换 32

4.5.5 周期信号的傅里叶变换 33

4.6 傅里叶变换的特性 34

4.7 系统频域分析 35

第5章 能量谱密度与功率谱密度 37

5.1 能量谱密度 37

5.1.1 帕什瓦尔能量守恒定理 37

5.1.2 能量谱密度推导 38

5.2 功率谱密度 39

5.2.1 功率谱密度推导 39

5.2.2 功率谱密度的物理意义 40

参考文献 41

第二篇 随机过程 42

第6章 分布函数与概率密度 42

6.1 概率基础概念 42

6.1.1 随机现象 42

6.1.2 随机事件 42

6.1.3 概率定义 42

6.1.4 随机变量 45

6.1.5 离散型随机变量与连续型随机变量 45

6.1.6 离散型随机变量的分布列 45

6.1.7 互不相容事件与互不相容事件概率加法定理 46

6.1.8 条件概率、概率乘法定理与随机事件独立性 46

6.1.9 全概公式 47

6.2 分布函数（CDF）与概率密度函数（PDF） 48

6.2.1 分布函数 48

6.2.2 概率密度函数 51

6.2.3 小结 53

6.3 正态分布 54

6.3.1 正态分布定义 54

6.3.2 正态分布性质 55

第7章 随机变量的数字特征 56

7.1 数学期望 56

7.1.1 数学期望定义 56

7.1.2 数学期望的4个性质 57

7.2 方差与均方差 58

7.2.1 方差定义 58

7.2.2 方差的计算 58

7.2.3 均方差（标准差） 59

7.2.4 方差的性质 59

7.3 原点矩与中心矩 59

7.3.1 原点矩 59

7.3.2 中心矩 60

第8章 二维随机变量 61

8.1 二维随机变量的分布 61

8.2 二维随机变量的分布函数 62

8.3 二维连续随机变量的概率密度函数及联合分布与边际分布 63

8.3.1 二维连续随机变量的概率密度函数 63

8.3.2 二维连续随机变量的联合分布与边际分布 64

8.4 随机变量的独立性 65

8.5 二维随机变量的数字特征 65

8.6 相关系数ρζη 67

8.7 中心极限定理概念 69

8.8 小结 69

第9章 随机过程 70

9.1 随机过程基本概念 70

9.2 随机过程的分布函数和概率密度函数 71

9.2.1 一维分布函数和概率密度函数 71

9.2.2 二维分布函数和概率密度函数 72

9.2.3 随机过程的数字特征 72

9.3 平稳随机过程 75

9.3.1 平稳随机过程定义 75

9.3.2 各态历经性与时间平均 76

9.3.3 平稳随机过程自相关函数的性质 78

9.4 平稳随机过程的功率谱密度 78

9.4.1 随机过程的功率谱密度 78

9.4.2 平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数的关系（维纳—辛钦定理） 79

9.4.3 平稳随机过程功率谱密度的性质 80

参考文献 81

第三篇 差错控制编码与伪随机码第10章 差错控制编码 82

10.1 差错控制基本概念 82

10.2 差错控制方式 82

10.3 纠错编码基本概念 83

10.4 模2运算规则 85

10.5 奇偶监督码与水平奇偶监督码 85

10.6 汉明（Hamming）码 86

10.7 线性分组码 89

10.7.1 监督矩阵H 89

10.7.2 生成矩阵G 91

10.7.3 利用校正子的和进行错码检测 92

10.7.4 线性分组码小结 93

10.8 循环码 94

10.8.1 循环码的循环特性 94

10.8.2 循环码的生成多项式g（x）和生成矩阵G 99

10.8.3 循环码的编码方法 102

10.8.4 循环码的解码方法 103

10.8.5 循环码小结 104

10.8.6 循环冗余码（CRC） 104

10.9 卷积码 106

第11章 伪随机码 107

11.1 伪随机序列 107

11.2 m序列的均衡、游程和移位相加性质 110

11.3 m序列的自相关函数 110

11.3.1 周期函数的自相关函数 110

11.3.2 一般二进制序列的自相关函数 111

11.3.3 m序列的相关函数 111

11.4 二进制序列和m序列的互相关函数 113

11.4.1 一般二进制序列的互相关函数 113

11.4.2 m序列的互相关函数 113

11.5 m序列的功率谱密度 114

11.6 m序列的伪噪声特性 115

参考文献 116

第四篇 基带及频带数据传输第12章 基带数据传输 117

12.1 数据通信基本概念 117

12.1.1 通信系统组成 117

12.1.2 信息的度量 118

12.1.3 比特率与波特率 120

12.1.4 数据传输方式 121

12.1.5 （平均）误码率与频谱利用率 122

12.1.6 信道容量 122

12.1.7 白噪声及限带白噪声 123

12.2 基带信号定义与基带传输系统的构成 125

12.2.1 基带信号定义 125

12.2.2 基带传输系统的构成 125

12.3 6种典型数字信号波形以及波形、码元、电平（状态）和进制之间的关系 126

12.4 3种常用线路码（AMI、HDB3和CMI） 129

12.5 基带数据信号的功率谱密度 131

12.5.1 基带数据信号描述 131

12.5.2 随机数据序列功率谱密度一般表达式 132

12.5.3 双极性归零序列功率谱密度 133

12.5.4 双极性不归零序列功率谱密度 134

12.5.5 单极性归零序列功率谱密度 134

12.5.6 单极性不归零序列功率谱密度 135

12.6 奈奎斯特第一准则 136

12.7 具有滚降幅频特性的低通网络 139

12.8 部分响应形成系统 141

12.9 时域均衡与扰码 142

12.9.1 时域均衡 142

12.9.2 数据序列的扰乱与解扰 142

12.10 基带信号接收及基带传输系统误码性能分析 143

12.10.1 加性白高斯噪声信道的组成 143

12.10.2 低通滤波器解调方案及误码率 143

12.11 Q函数和误差函数erf 149

12.11.1 Q函数及其性质 149

12.11.2 误差函数erf 150

12.11.3 互补误差函数erfc 150

12.11.4 Q函数与误差函数的关系 151

第13章 频带数据传输 152

13.1 频带传输概论 152

13.2 二进制振幅键控（2ASK） 152

13.2.1 2ASK调制／解调工作原理及波形 153

13.2.2 2ASK信号表达式及功率谱密度 153

13.2.3 振幅键控调制中的几个分支 158

13.3 二进制相移键控（2PSK和2DPSK） 158

13.3.1 2PSK和2DPSK调制波形及工作原理 158

13.3.2 2PSK信号的功率谱密度 161

13.3.3 2PSK信号的矢量表示 162

13.3.4 2PSK和2DPSK信号的产生与解调 162

13.4 匹配滤波器 164

13.5 二进制频带传输的误码性能 168

13.5.1 接收端采用相干解调时的系统误码性能 168

13.5.2 接收端采用非相干解调时的系统误码性能 169

13.6 二进制数字调制系统的性能比较 170

13.6.1 误码率 170

13.6.2 频谱利用率η 172

13.7 信噪比S/N、Eb/n0及各种定义下的带宽 172

13.8 多进制正交幅度调制（MQAM） 174

13.8.1 正交幅度调制工作原理及表达式 174

13.8.2 正交幅度调制的星座表示法 176

13.8.3 正交幅度调制信号的功率谱密度、误码率和频谱利用率 176

13.8.4 格雷码 178

13.9 QPSK及4DPSK调制 179

13.9.1 MPSK信号表达式 179

13.9.2 QPSK及4DPSK工作原理 180

13.9.3 QPSK信号的误码率（误比特率） 185

13.9.4 QPSK信号的功率谱密度 185

13.9.5 MPSK信号的频谱利用率 186

13.10 OQPSK调制与π／4QPSK调制 186

13.10.1 偏移四相相移键控（OQPSK） 187

13.10.2 π／4四相相移键控（π／4QPSK） 190

13.11 GMSK调制 193

13.11.1 2FSK调制 194

13.11.2 最小频移键控（MSK） 196

13.11.3 数字调频信号的相关系数 197

13.11.4 MSK信号的产生原理 198

13.11.5 MSK信号功率谱密度 200

13.11.6 高斯最小频移键控（GMSK）调制 201

参考文献 201

第五篇 通信技术基础 202

第14章 7号信令系统 202

14.1 信令的基本概念 202

14.1.1 信令的概念 202

14.1.2 信令方式 203

14.1.3 信令系统 203

14.2 信令的分类 203

14.2.1 随路信令和共路信令 203

14.2.2 线路信令、路由信令和管理信令 204

14.2.3 用户线信令和局间信令 204

14.3 7号信令的产生 205

14.4 7号信令的协议结构 205

14.4.1 MTP（消息传递部分） 206

14.4.2 TUP（电话用户部分） 206

14.4.3 ISUP（ISDN用户部分） 206

14.4.4 SCCP（信令连接控制部分） 206

14.4.5 ISP（中间业务部分） 207

14.4.6 TCAP（事务处理能力应用部分） 207

14.4.7 TC-用户 207

第15章 ISDN与ATM 208

15.1 ISDN技术 208

15.1.1 ISDN基本概念 208

15.1.2 ISDN网络 208

15.1.3 ISDN的应用 209

15.2 ATM技术 209

15.2.1 ATM概念 209

15.2.2 ATM传输通道 210

15.2.3 ATM信元结构 210

15.2.4 ATM网络通信过程 211

15.2.5 ATM网络接口 212

15.2.6 ATM分层模型和支持的4类业务 213

15.2.7 ATM的优点与缺点 215

15.3 3种ATM传输网络 216

第16章 帧中继、X.25、DDN及ADSL 218

16.1 帧中继技术 218

16.1.1 帧中继基本概念 218

16.1.2 帧中继的技术特点 218

16.1.3 帧中继的应用 219

16.2 X.25技术 219

16.2.1 X.25基本概念 219

16.2.2 X.25网络的优点和缺点 220

16.3 数字数据网（DDN） 221

16.3.1 DDN基本概念 221

16.3.2 DDN的复用及数字交叉连接系统 224

16.4 X.25、帧中继与DDN的对比 225

16.5 ADSL 226

16.5.1 ADSL技术产生背景 226

16.5.2 xDSL技术系列 227

16.5.3 ADSL采用离散多音频调制 228

16.5.4 ADSL系统 229

16.5.5 ADSL应用 231

第17章 PCM、PDH及SDH 233

17.1 脉冲编码调制 233

17.2 时分多路复用 235

17.2.1 时分多路复用原理 235

17.2.2 PCM30/32复用制式的帧结构 236

17.3 准同步数字序列 238

17.3.1 PDH基本概念 238

17.3.2 PDH体系的优缺点 239

17.4 SDH（以及SONET） 240

17.4.1 SDH的引入 240

17.4.2 SDH概念及其优缺点 240

17.4.3 SDH传输系统的再生段、复用段和通道 241

17.4.4 SDH的速率体系 241

17.4.5 SDH的帧结构 243

17.4.6 SDH的复用结构 244

参考文献 247

附录1 抽样函数波形及数值计算 249

附录2 常用三角函数公式、指数与对数 250

附录3 偶函数与奇函数性质、欧拉公式 252

附录4 复数 253