数字通信原理PDF电子书下载

第一章　绪论 1

1.1　消息、信息、信号 1

1.1.1　消息 1

1.1.2　信息 1

1.1.3　信号 2

1.2　模拟通信与数字通信 3

1.2.1　模拟通信 3

1.2.2　数字通信 4

1.3　数字通信的主要特点 5

1.3.1　主要优点 6

1.3.2　主要缺点 7

1.4　数字通信系统的主要性能指标 7

1.4.1　传输速率 7

1.4.2　差错率 8

1.4.3　功率利用率和频带利用率 9

1.4.4　系统的可靠性 9

1.4.5　经济性 10

1.5　数字通信的主要技术问题 10

1.5.1　信道与噪声 10

1.5.2　信源编码与译码 11

1.5.3　保密编码与解码 12

1.5.4　信道编码与译码 13

1.5.5　调制与解调 14

1.5.6　同步 15

1.5.7　数字复接与数字交换 16

1.6　数字通信的应用 17

1.6.1　计算机通信 17

1.6.2　遥测、遥控系统 18

1.6.3　军事自动化指挥控制系统 18

1.6.4　航天测控网 18

1.7　数字通信的发展方向 19

第一篇　信源编码 21

第二章　采样，保持与量化2.1　模拟信号的采样过程 21

2.2　采样定理 22

2.3　采样信号的频谱 23

2.3.1　采样信号的频谱 23

2.3.2　理想采样器的特性 24

2.4　采样信号的保持 25

2.5　采样信号的均匀量化 27

2.5.1　采样信号的均匀量化 27

2.5.2　均匀量化的量化误差 28

2.5.3　均匀量化信噪比（信号-量化失真功率比） 29

2.5.4　动态范围 31

2.6　采样信号的非线性量化 31

2.6.1　非线性量化 31

2.6.2　十三折线A律压扩非线性量化 32

2.6.3　十五折线μ律压扩特性 33

2.6.4　非线性量化时信噪比的改善量 33

第三章　脉码调制 35

3.1　逐次比较型PCM编码器 35

3.1.1　局部译码电路 36

3.1.2　求和比较电路 37

3.2　实际的逐次比较型PCM编码电路 38

3.2.1 全波整流电路 39

3.2.2　极性判决电路 40

3.3　译码方法 40

3.4　非线性编码方法 43

3.5　级联型编码方法介绍 46

3.6　单片PCM编译码器 47

3.7　时分多路复用介绍 49

3.8　PCM高次群介绍 52

第四章　增量调制与差分脉码调制4.1　简单增量调制 54

4.2　DM编码的量化误差 56

4.3　改进型DM编码 57

4.3.1　双积分DM编码 57

4.3.2　连续音节压扩DM编码 58

4.3.3　数字音节压扩DM编码 59

4.3.4　△-∑M编码 61

4.4　集成化数字压扩DM 62

4.5　差分脉码调制 63

4.5.1　DPCM编码器的结构 63

4.5.2 H·DPCM编码器电路介绍 64

第五章　压缩编码 68

5.1　预测编码 68

5.2　变换编码 70

5.2.1　变换变码的数学模型 71

5.2.2 离散付氏变换（DFT） 72

5.2.3 Walsh-Hadamard变换（WHT） 73

5.2.4 Haar变换（HrT） 74

5.2.5 斜变换（Slant Transform,ST） 74

5.2.6　离散余弦变换（DCT） 75

5.3　统计编码 77

5.3.1 Huffman编码 78

5.3.2 Shannon-Fano（SF）码 79

第二篇　数字调制 81

第六章　信道 81

6.1　信道的影响 81

6.2　频分信道和时分信道 82

6.2.1　频分信道 82

6.2.2　时分信道 83

6.3　有线信道 84

6.3.1　明线 84

6.3.2　对称电缆 85

6.3.3　同轴电缆 86

6.3.4　公共交换网 88

6.3.5　载波信道 90

6.4　无线信道 95

6.4.1　短波信道 95

6.4.2　无线电接力信道 99

6.4.3　卫星中继信道 100

6.5　光纤信道 102

6.5.1　光纤信道的一般组成 102

6.5.2　光纤的传输特性 103

6.6　数字信道 104

6.6.1　时分信道上消息流的组织 104

6.6.2　数字信道的组成方式 106

6.7　信道容量 106

第七章　基带传输系统 109

7.1　基带信号 109

7.1.1　基带信号的类型 109

7.1.2　基带信号的波形和频谱 112

7.1.3　奈奎斯特准则 114

7.1.4　实用基带信号 118

7.2　最佳基带传输系统的设计 120

7.2.1　基带传输系统的模型 120

7.2.2　理想信道的最佳基带传输系统 121

7.2.3　非理想信道的最佳基带传输系统 124

7.3　基带传输系统的均衡 125

7.3.1　眼图 125

7.3.2　均衡原理 126

7.3.3　横向均衡滤波器 128

7.3.4　自动均衡系统 130

第八章　线性调制系统 134

8.1　线性调制信号 134

8.1.1　双边带调制信号 137

8.1.2　单边带调制信号 140

8.1.3　残余边带调制信号 142

8.2　线性调制信号的产生 146

8.2.1　振幅键控信号的产生 146

8.2.2　单边带信号的产生 148

8.2.3　残余边带信号的产生 149

8.3　线性调制信号的解调 150

8.3.1　振幅键控信号的解调 150

8.3.2　单边带与残余边带信号的解调 152

8.4　采用相关电平编码的线性调制系统 153

8.4.1　相关编码的一般工作原理 155

8.4.2　数码变换器的频率特性 156

8.4.3　相关电平编码的线性调制系统举例 157

第九章　数字频率调制系统9.1　数字频率调制信号 161

9.1.1　相位离散的数字调频信号 161

9.1.2　相位连续的数字调频信号 164

9.2　数字调频信号的产生 165

9.2.1　频率转换法 165

9.2.2　直接调频法 166

9.3　数字调频信号的解调 166

9.3.1　最佳非相干解调器 167

9.3.2　匹配滤波器的实现方法 168

9.4　多元数字调频原理 173

第十章　数字相位调制系统10.1　数字相位调制的一般原理 176

10.1.1　移相信号的表示和分析 176

10.1.2　二相绝对移相 178

10.2　二相相对移相 181

10.2.1　二相相对移相信号的产生 182

10.2.2　二相相对移相信号的解调 184

10.3　四相制调相 188

10.3.1　四相制调相信号的产生 188

10.3.2　四相制调相信号的接收 196

10.4　八相制调相 203

10.4.1　八相制调相信号的产生 203

10.4.2　八相制调相信号的接收 206

第十一章　数字调制技术的发展及其性能11.1　数字调制的分类 212

11.1.1　振幅调制 212

11.1.2　频率调制 213

11.1.3　相位调制 214

11.1.4　振幅-相位联合调制 215

11.2　几种新的调制技术 215

11.2.1　最小频移键控 215

11.2.2　连续相位频移键控 217

11.2.3　偏置键控-四相相移键控 218

11.2.4　相关相移键控 220

11.2.5　振幅相位混合调制 222

11.3　二元制数字调制系统的误码率 223

11.3.1　二元制振幅键控系统的误码率 223

11.3.2　二元制频移键控系统的性能 228

11.3.3　二元制相移键控系统的性能 231

11.3.4　二元制数字调制系统性能比较 234

11.4　调制性能的比较 235

11.4.1　理想性能 235

11.4.2　谱特性 236

11.4.3　干扰的影响 237

11.4.4　衰落的影响 238

11.4.5　迟延畸变的影响 239

11.4.6　成本和复杂性 240

第三篇　同步原理 241

第十二章　模拟锁相环的基础知识12.1　锁相环的组成与工作原理 241

12.1.1　鉴相器 241

12.1.2　环路滤波器 243

12.1.3　压控振荡器 245

12.1.4　环路的相位模型和动态方程 246

12.2　环路的跟踪能 249

12.2.1　环路的线性相位模型与传递函数 249

12.2.2　三种典型输入信号与求环路跟踪相位误差的方法和步骤 252

12.2.3　二阶环路对典型输入暂态信号的响应 253

12.2.4　稳态相位误差 256

12.3　环路的噪声性能 257

12.3.1　有输入噪声时环路的相位模型 258

12.3.2　环路对输入噪声的过滤性能 259

12.4　环路的捕获与失锁 264

12.4.1　捕获的基本概念 264

12.4.2　捕获过程 265

12.4.3　捕获性能参数 268

12.4.4　同步带与同步保持时间 269

12.4.5　环路的失锁 270

12.5　模拟锁相环的设计 271

12.5.1　模拟锁相环参数 271

12.5.2　模拟锁相环的一般设计方法和步骤 273

第十三章　数字锁相环 276

13.1　数字锁相环的组成和特点 276

13.2　数字锁相环的环路部件 277

13.2.1　数字式鉴相器 277

13.2.2　数字式滤波器 281

13.2.3　数控振荡器 284

13.3　常用的一些数字锁相环 286

13.3.1　触发鉴相型数字锁相环 286

13.3.2　采用集成器件构成的数字锁相环 287

13.3.3　软件数字锁相环 288

13.3.4　微分鉴相型数字锁相环 288

13.3.5　积分鉴相型数字锁相环 291

13.3.6　快捕数字锁相环 294

13.4　数字锁相环的性能分析 295

13.4.1　环路的基本方程 295

13.4.2　相位阶跃响应 296

13.4.3　频率阶跃响应 298

13.4.4　数字锁相环的性能指标估算 301

第十四章　载波同步 303

14.1　双边带调制系统的相干载波提取 303

14.1.1　非线性变换-滤波法 303

14.1.2　平方环 305

14.1.3　同相-正交环 305

14.1.4 逆调制环 306

14.1.5　判决反馈环 308

14.1.6　抑制载波双边带信号跟踪环的鉴相特性与相位含糊问题 308

14.2　四相调相（QPSK）系统的相干载波提取 309

14.2.1　四次方环 309

14.2.2　科斯塔斯环 309

14.2.3　逆调制环 310

14.2.4　判决反馈环 312

14.2.5　四相PSK载波跟踪环的鉴相特性与相位含糊问题 313

14.3　基带数字处理载波跟踪环 314

14.3.1　四相PSK的基带数字处理载波跟踪环 314

14.3.2　八相PSK的基带数字处理载波跟踪环 315

14.4　残余边带调制系统的相干载波提取 316

14.5　插入导频法 317

14.5.1　在频域插入导频的方法 317

14.5.2　在时域插入导频的方法 318

14.6　相干载波相位误差的影响 319

第十五章　位同步 321

15.1　从数字信号中提取位同步的原理 321

15.1.1　随机的单极性二进制基带脉冲序列的功率密度谱 322

15.1.2　非归零的二进制随机脉冲序列的功率密度谱 322

15.1.3　归零的二进制随机脉冲序列的功率密度谱 322

15.1.4 自同步法位同步提取电路的基本组成 323

15.2　常用的一些自同步法 323

15.2.1　从基带数字信号中提取位同步 323

15.2.2　从中频已调信号中提取位同步 326

15.3　特殊的位同步锁相环 329

15.3.1　同相-中相积分位同步环 329

15.3.2　早-迟积分位同步环 333

15.4　外同步法 336

15.4.1　在频域插入位同步导频法 336

15.4.2　包络调制法 337

15.4.3　独立通道键控法 338

15.4.4　在时域插入位同步的方法 339

15.5　位同步性能指标 341

15.5.1　静态相差（固定同步误差） 341

15.5.2　抖动 343

15.5.3　错位率 343

15.5.4　建立时间与保持时间 344

15.5.5　位同步间限噪声比 344

第十六章　群同步 345

16.1　概述 345

16.2　起止同步法 346

16.3　插入帧同步码法 347

16.3.1　帧同步码插入方式 347

16.3.2　帧同步的识别方式 348

16.3.3　帧同步引入方式 348

16.3.4　帧同步保护方式 348

16.3.5　帧同步的建立与控制过程 349

16.4　帧同步码的选择 350

16.4.1　帧同步码码型的选择 351

16.4.2　帧同步码码长的选择 356

16.5　帧同步校核和帧同步保护 359

16.5.1 帧同步为什么要校核和保护 359

16.5.2　简单的分析 359

16.5.3　参数的选择 360

16.6　帧同步系统 361

16.6.1　一种帧同步系统方案 361

16.6.2　PCM30/32路基群设备的帧同步系统 362

16.7　帧同步系统性能的计算 368

16.7.1　假同步概率和漏同步概率的计算 368

16.7.2　平均失步（失帧）间隔时间的计算 369

16.7.3　同步引入时间的计算 369

第十七章　网同步 371

17.1　网同步的基本概念 371

17.2　滑动及其影响 372

17.3　准同步方式和正码速调整法 374

17.3.1　准同步方式 374

17.3.2　正码速调整法 375

17.4　主从同步方式 376

17.5　相互同步方式 378

17.6　外时间基准同步方式 379

17.7　非同步接入 380

17.7.1　取样法 380

17.7.2　双模法 381

17.8　网同步的主要技术指标 382

17.8.1　数字网的滑动速率 382

17.8.2　数字网的时钟性能 383

17.9　网同步方式的选择原则 384

17.9.1　国内网网同步方式的选择 384

17.9.2　国际网网同步方式的选择 385

17.9.3　按网的规模选择网同步方式 385

17.9.4　按网的布局结构选择网同步方式 385

第四篇　纠错编码 388

第十八章　纠错编码的基本概念18.1　码字的重量、距离和码字的纠、检错能力 388

18.2　信道、错误的种类和码字的分类 391

18.3　差错控制的基本工作方式 393

18.3.1　前向纠错方式 393

18.3.2　自动请求重传方式 393

18.3.3　混合纠错方式 393

18.4　简单的纠错码 394

18.4.1　奇偶监督码 394

18.4.2　水平一致监督码 394

18.4.3　行列监督码 395

18.4.4　群计数码 395

18.4.5　恒比码 396

第十九章　编码代数知识补充19.1　群、环、域的概念 397

19.2　整数按模运算 399

19.3　多项式按模运算 399

19.4　有限域多项式 400

第二十章　线性分组码 405

20.1 线性分组码的构造 405

20.2 线性分组码的译码 409

20.2.1 标准阵列译码法 409

20.2.2 伴随式译码法 411

20.3　线性分组码的纠错能力 412

20.4　汉明码（非循环） 413

第二十一章　循环码 415

21.1　循环码的结构与编码电路 415

21.1.1　循环码的结构 415

21.1.2　循环码的编码与编码电路 419

21.2　循环码的译码与译码电路 423

21.2.1　循环码的一般译码方法 423

21.2.2　循环码的大数逻辑译码 425

21.2.3　循环码的捕错译码 431

21.3 缩短循环码 434

21.4　BCH码 436

21.5 纠突发错误码 443

21.5.1　基本定理 443

21.5.2　法尔（Fire）码 444

21.5.3　交错码 445

21.5.4　乘积码 446

第二十二章　卷积码 447

22.1　卷积码的结构 447

22.2　卷积码的码树、状态图和篱笆图 452

22.2.1　m（n0,1）卷积码的码树结构 452

22.2.2　m（n0,1）卷积码的状态图结构 454

22.2.3　m（n0,1）卷积码的篱笆图 454

22.3　卷积码的距离意义 456

22.4　卷积码的概率译码 457

22.4.1　最大似然译码 457

22.4.2　维特比译码算法 458

22.4.3　序列译码算法 460

参考文献 463