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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 消息、信息与信号 1

1.3 模拟信号与数字信号 2

1.4 模拟通信与数字通信 2

1.5 数字通信系统的组成 3

1.6 数字通信系统的特点 4

1.6.1 数字通信系统的主要优点 4

1.6.2 数字通信系统的主要缺点 5

1.7 数字通信系统的主要性能指标 5

1.7.1 传输速率 5

1.7.2 差错率 6

1.7.3 功率利用率和频带利用率 6

1.7.4 数字通信系统的可靠性 6

1.7.5 数字通信系统的有效性 7

1.7.6 数字通信系统的经济性 7

1.8 数字通信网 7

1.9 数字通信系统的应用与发展 8

第2章 信源编码 10

2.1 信源 10

2.1.1 无记忆信源 10

2.1.2 定长码 11

2.2 信源编码 11

2.3 话音信号的主要特性 12

2.3.1 话音信号的幅度概率密度 12

2.3.2 话音信号的功率密度谱 13

2.3.3 话音信号的动态范围 13

2.3.4 衡量话音信号传输质量的直观指标 13

2.3.5 话音信号的数字化及其还原 14

2.4 抽样的概念 14

2.4.1 抽样原理 14

2.4.2 抽样定理 14

2.4.3 抽样后序列的频谱 15

2.4.4 抽样信号的保持 15

2.4.5 低通型抽样定理 16

2.4.6 带通型抽样定理 17

2.4.7 抽样门 17

2.5 量化的概念 21

2.5.1 抽样信号的量化 21

2.5.2 量化噪声 22

2.5.3 量化信噪比 23

2.5.4 非均匀量化 24

2.5.5 压扩特性 25

2.5.6 常用量化方法 28

2.6 编码的概念 29

2.6.1 信源编码 30

2.6.2 编码原理与解码 30

2.6.3 电视信号的编码 39

第3章 信道编码 41

3.1 信道编码的概念 41

3.2 信道编码的基本定理 41

3.3 差错控制编码 43

3.3.1 差错控制编码的分类 44

3.3.2 差错控制的常用方式 44

3.3.3 码组结构与检错、纠错能力 46

3.3.4 最小距离 d0与纠错能力的关系 48

3.3.5 编码效率 49

3.3.6 差错控制系统的性能 50

3.4 常用的简单差错控制编码 50

3.4.1 奇偶监督码 51

3.4.2 行列监督码 51

3.4.3 恒比码 51

3.4.4 正反码 52

3.5 线性分组码 52

3.5.1 校验矩阵与生成矩阵 53

3.5.2 线性分组码的纠、检错能力 56

3.5.3 校验矩阵与最小距离的关系 59

3.5.4 线性分组码的伴随式 60

3.5.5 线性分组码的译码 60

3.5.6 汉明码 61

3.5.7 增余汉明码 62

3.5.8 循环码 63

3.6 卷积码 70

3.6.1 卷积码编码 70

3.6.2 卷积码解码 71

第4章 数字调制与解调 72

4.1 概述 72

4.2 数字调制的基本方式 72

4.2.1 振幅调制(AM) 73

4.2.2 频率调制(FM) 74

4.2.3 相位调制(PM) 75

4.3 振幅键控系统(ASK) 77

4.3.1 线性调制信号分析 77

4.3.2 双边带振幅键控信号(DSB-ASK) 79

4.3.3 单边带振幅键控信号(SSB-ASK) 81

4.3.4 残留边带振幅键控信号(VSB-ASK) 83

4.3.5 正交双边带振幅调制(QAM) 85

4.3.6 线性调制信号的产生 86

4.3.7 线性调制信号的解调 87

4.3.8 二进制振幅键控(2ASK)信号的频谱与带宽 90

4.3.9 线性调制系统的抗噪声性能 91

4.4 频率键控系统(FSK) 96

4.4.1 二进制频移键控信号的产生 97

4.4.2 2FSK 信号的频谱与带宽 98

4.4.3 2FSK 信号的解调 99

4.4.4 2FSK 信号的频率建立过程 100

4.4.5 2FSK 系统的抗噪声性能 103

4.5 相位键控系统(PSK) 106

4.5.1 绝对相移键控与相对相移键控 106

4.5.2 二进制相移键控信号的产生 108

4.5.3 2PSK 信号的频谱与带宽 109

4.5.4 二进制相移键控信号的解调 110

4.5.5 二进制相移键控系统的抗噪声性能 111

4.6 二进制数字调制系统抗噪声性能的比较 115

4.7 多进制及改进型数字调制系统 116

4.7.1 多进制数字调幅 117

4.7.2 多进制数字调频 118

4.7.3 多进制数字调相 118

4.7.4 最小频移键控(MSK) 123

4.7.5 幅相键控(APK) 125

4.7.6 平滑频率调制(TFM) 127

第5章 信道与噪声 130

5.1 概述 130

5.2 信道的种类与模型 130

5.3 有线信道 130

5.3.1 明线 131

5.3.2 双绞线 131

5.3.3 对称电缆 132

5.3.4 同轴电缆 132

5.3.5 光导纤维 133

5.4 无线信道 133

5.4.1 极长波信道 134

5.4.2 超长波信道 134

5.4.3 特长波信道 134

5.4.4 甚长波信道 135

5.4.5 长波信道 135

5.4.6 中波信道 135

5.4.7 短波信道 135

5.4.8 超短波信道 135

5.4.9 微波信道 136

5.4.10 流星余迹通信信道 137

5.4.11 红外线通信信道 137

5.4.12 激光通信信道 137

5.5 恒参信道及其对数字信号传输的影响 138

5.5.1 恒参信道等效四端网络的频率响应 138

5.5.2 恒参信道等效四端网络的时间响应 138

5.5.3 信号无失真传输的条件 139

5.6 变参信道及其对数字信号传输的影响 140

5.6.1 变参信道的多径传播对数字信号的影响 141

5.6.2 多径传播对码元传输的影响 142

5.6.3 选择性衰落 143

5.6.4 分集接收 144

5.7 信道噪声 145

5.7.1 噪声的来源与类型 145

5.7.2 有限频带白噪声与噪声网络模型 146

5.7.3 噪声系数与窄带噪声的测量 149

第6章 定时与同步 151

6.1 定时和同步的基本概念 151

6.2 锁相环(PLL)的基本原理及其特性 152

6.2.1 模拟锁相环 153

6.2.2 数字锁相环 157

6.3 载波同步 161

6.3.1 插入导频法 162

6.3.2 直接提取载波法 163

6.3.3 载波同步的性能及相位误差对解调信号的影响 167

6.4 位同步 168

6.4.1 外同步法(插入导频法) 169

6.4.2 自同步法(直接提取位同步法) 170

6.4.3 位同步相位误差对性能的影响 171

6.5 帧同步 172

6.5.1 起止式同步法 173

6.5.2 加高式(或加宽式)同步法 173

6.5.3 连贯式插入法 174

6.5.4 间隔式插入同步码法 178

6.5.5 帧同步系统的性能 178

6.5.6 帧同步的保护 181

6.6 数字通信网的网同步 184

6.6.1 主从同步法 184

6.6.2 相互同步法 185

6.6.3 码速调整法 186

6.6.4 水库法 187

第7章 数字信号的传输 188

7.1 概述 188

7.2 数字信号传输的基本理论 190

7.2.1 数字信号及分析 190

7.2.2 信道传输对信号波形的影响 193

7.2.3 数字信号传输的基本准则 195

7.3 数字信号基带传输系统的构成 196

7.4 基带信号的传输与码间干扰 198

7.5 基带传输中码间干扰的消除 199

7.5.1 奈奎斯特第一准则(取样值无失真传输) 199

7.5.2 奈奎斯特第二准则(转换点无失真) 200

7.5.3 奈奎斯特第三准则(脉冲波形面积保持不变) 201

7.6 部分响应基带传输系统 202

7.6.1 部分响应波形 202

7.6.2 差错传播 203

7.6.3 部分响应基带传输系统的相关码和预编码 204

7.6.4 部分响应波形的一般表示式 205

7.7 理想数字基带传输系统的抗噪声性能 206

7.8 多电平码基带传输的抗噪声性能 210

7.9 基带系统测量工具——眼图 213

7.10 均衡原理 215

7.11 扰码与解扰 217

第8章 数字信号最佳接收 220

8.1 统计描述与最佳准则 220

8.1.1 接收端信号和干扰的统计描述 220

8.1.2 最佳接收准则 223

8.2 确知信号的最佳接收——相干接收 226

8.2.1 二进制确知信号的最佳接收 226

8.2.2 二进制确知信号最佳接收机的性能 228

8.2.3 二进制确知信号的最佳形式 232

8.2.4 多进制确知信号的最佳接收机及其性能 233

8.3 随机相位信号的最佳接收——非相干接收 237

8.3.1 二进制随相信号的最佳接收机 237

8.3.2 二进制随相信号的最佳接收机性能 241

8.3.3 多进制随相信号的最佳接收 244

8.4 起伏信号的最佳接收 246

8.5 实际接收机与最佳接收机的性能比较 248

8.6 匹配滤波器 250

8.6.1 匹配滤波器的原理 250

8.6.2 匹配滤波器的实现问题 255

8.6.3 匹配滤波器在最佳接收中的应用 260

8.7 基带系统的最佳化 262

8.7.1 最佳基带系统的概念 262

8.7.2 理想信道下的最佳基带系统 262

8.7.3 非理想信道下的最佳基带系统 265

第9章 通信的加密 268

9.1 密码技术的一般概念 268

9.2 密码技术的内容 270

9.2.1 密码体系的模型 270

9.2.2 完全保密 271

9.2.3 实际保密 272

9.3 密码体制 272

9.3.1 序列密码体制 272

9.3.2 分组密码 273

9.3.3 公开密钥密码 273

9.4 认证、签名技术 274

9.5 扩频 275

9.6 跳频 277

9.7 通信的加密技术 279

9.7.1 语音保密通信系统 280

9.7.2 图像保密通信系统 283

9.7.3 数据保密通信系统 284

9.7.4 通信网的保密通信系统 284

参考文献 285