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第一章　绪论 1

1.1 引言 1

1.2 信源、消息、信号与信息 1

目录 1

1.3 通信系统模型 2

1.3.1 经典通信系统模型 2

1.3.2 现代通信系统的功能模型 2

1.4.1　通信技术发展大事记 4

1.4.2 促进通信技术发展的主要动因 4

1.4 通信技术的发展 4

1.5 通信原理课程内容及与其他课程的关系 5

1.6 通信原理课程与实际通信系统的关系 7

1.7 通信系统与计算机技术之间的关系 9

习题 10

思考题 11

第二章　随机变量与随机过程概要 12

2.1　随机变量 12

2.1.1　随机事件与概率 12

2.1.2　概率分布和概率密度 15

2.1.3　随机变量的统计平均（数学期望） 19

2.1.4　随机变量的函数 22

2.1.5　随机变量的特征函数 25

2.1.6　通信中的几种常用概率分布 27

2.1.7　概率的上边界 38

2.1.8　中心极限定理 42

2.2　随机过程 46

2.2.1　平稳随机过程 46

2.2.2　功率密度谱 49

2.2.3　窄带平稳随机过程 50

2.2.4　随机信号通过线性时不变系统的响应 53

2.2.5　时间离散随机信号与系统响应 55

2.2.6　周期平稳过程 57

习题 58

思考题 62

第三章　基础信息论 63

3.1　信源与熵 63

3.1.1　单符号离散信源 63

3.1.2　多符号离散信源 66

3.1.3　连续信源的熵 71

3.2.1　单符号离散信道 73

3.2　信道容量 73

3.2.2　多符号离散信道 77

3.2.3　连续信道与香农公式 78

3.3　信息率失真函数 80

3.3.1　失真度定义与保真度准则 80

3.3.2　信息率失真函数 82

3.3.3　典型信源的率失真函数 85

3.4　编码定理 86

3.4.1　离散无失真信源编码定理 86

3.4.2　保真度准则下的信源编码定理 87

3.4.3　有噪信道编码定理 88

习题 89

思考题 92

第四章　信道 93

4.1 信道的分类 93

4.2 有线信道 94

4.3 无线信道 94

4.4 恒参信道的链路计算 96

4.5.1 多径衰落信号的统计特征 98

4.5 多径衰落信道 98

4.5.2 多径信道的统计描述 101

4.6 信道的加性噪声与噪声计算 105

4.6.1 加性噪声 105

4.6.2 信道干扰 106

4.6.3 噪声计算一噪声系数和噪声温度 107

4.7 信道容量的物理意义 116

习题 116

思考题 121

5.1 字符编码与码元 122

第五章　信源编码 122

5.2 波形编码的理论基础——抽样定理 123

5.3 波形的量化 127

5.3.1 均匀量化 127

5.3.2 非均匀量化 130

5.4 语音的波形编码 135

5.4.1 脉冲编码调制（PCM） 135

5.4.2 差分脉冲编码调制（DPCM） 141

5.4.3 增量调制 143

5.4.4 波形编码的极限问题 146

5.5 语音的参量编码 147

5.5.1 参量编码原理 148

5.5.2 语音参量编码的实现 148

5.5.3 低速率语音编码器 154

5.6 语音编码小结 161

5.7 图像编码 162

5.7.1 引言 162

5.7.2 图像压缩编码原理 163

5.7.3 图像压缩编码标准 163

习题 168

思考题 172

第六章　信道复用 173

6.1 引言 173

6.2 频分复用 174

6.2.1 有线载波群路标准 174

6.2.2 正交频分复用（OFDM） 174

6.3 时分复用 176

6.3.1 时分复用原理 176

6.3.2 时分复用的群路标准 176

6.3.3　PCM基群的帧结构 177

6.3.4 数字复接终端机 179

6.3.5 异步时分复用（ATM） 180

6.4 光复接 180

6.5 移动通信的信道复用 181

6.5.1 移动通信的蜂窝结构 181

6.5.2 移动通信的网络结构 183

6.5.3 时分多址与码分多址 184

习题 187

思考题 189

7.1 引言 190

第七章　数字信号的基带传输 190

7.2 数字基带传输的常用码型 191

7.2.1 常用码的波形结构 191

7.2.2 基带传输系统的组成 195

7.2.3 基带码的功率谱分析 196

7.3 基带传输系统的波形设计 201

7.3.1 奈奎斯特准则：抽样值无失真 201

7.3.2　升余弦滚降信号 204

7.4　部分响应基带传输系统 205

7.5 眼图 210

7.6.1 均衡概述 211

7.6 均衡 211

7.6.2 线路均衡 212

7.6.3 横向均衡器 214

7.6.4 自适应均衡器 214

7.7 基带数据传输差错率计算 216

7.7.1　二元码的误比特率 216

7.7.2 三元码和多元码的差错率 219

7.7.3 误码率的测量 222

习题 222

思考题 227

第八章　信号的线性调制 228

8.1 引言 228

8.2 正弦信号的向量表征 228

8.3 模拟线性调制系统 229

8.3.1 线性调制系统的一般表达 229

8.3.2 模拟振幅调制（AM） 230

8.4 希尔伯特变换及SSB信号的时域表述 234

8.4.1 希尔伯特变换 234

8.4.2 SSB信号的时域表达 237

8.4.3 SSB调制器的实现 238

8.5 模拟线性调制系统的抗噪声性能 239

8.5.1　解调器通用模型 239

8.5.2 DSB信号的抗噪声性能 241

8.5.3 SSB信号的抗噪声性能 242

8.5.4 模拟AM信号的抗噪声性能 244

8.6 模拟线性调制技术的应用 246

8.7　数字信号的幅度调制（PAM） 248

8.7.1　多电平数字幅度调制 249

8.7.2 数字信号的正交调幅（QAM） 249

习题 254

思考题 259

第九章　信号的非线性调制 261

9.1 模拟信号非线性调制的数学表述 261

9.2 模拟信号的角调制分析 262

9.2.1 窄带角调制 262

9.2.2 宽带角调制 264

9.2.3 模拟调频信号的产生与解调 268

9.2.4 模拟调频信号的抗噪声性能 271

9.3.1　引言 276

9.3.2　PSK信号的空间模型 276

9.3 数字信号的角调制 276

9.3.3 FSK信号的空间模型 277

9.4 连续相位频移键控（CPFSK）信号分析 279

9.4.1　连续相位FSK（CPFSK） 279

9.4.2 CPFSK常用基带信号波形 281

9.4.3 最小移频键控（MSK）信号分析与实现 283

9.5 相移键控（PSK）信号分析及应用 292

9.5.1　PSK信号解调中的相位模糊问题 292

9.5.2 四相差分相移键控（QDPSK） 297

9.5.3 CDMA移动通信采用的QPSK调制解调方案 298

习题 301

思考题 308

第十章　加性高斯白噪声信道中的信号检测 310

10.1 信号的相关检测 310

10.1.1 接收机模型 310

10.1.2 信号相关检测模型 311

10.1.3 信号的基函数表述 314

10.1.4 脉冲调幅信号（PAM）的相关检测 319

10.2 信号的匹配滤波 320

10.2.1 匹配滤波器的输出信噪比 321

10.2.2 匹配滤波器的频域表述 322

10.3 信号的判决准则 324

10.3.1 最佳判决准则 324

10.3.2 最佳相关接收机的结构模型 327

10.4 最佳检测条件下的误码率 328

10.4.1 二进制双极性信号的错误概率 328

10.4.2 M元正交信号的错误概率 331

10.4.3 M元双正交信号的错误概率 333

10.4.5 M元PAM信号的错误概率 334

10.4.4 M元二进制编码信号的错误概率 334

10.4.6 M元PSK信号的错误概率 336

10.4.7　DPSK的误码率 340

10.4.8　QAM错误概率 342

10.4.9 数字调制信号性能的比较 345

10.5 有记忆信号的检测 347

10.5.1 有记忆二进差分码的状态图与网格图 347

10.5.2 最大似然序列检测 349

10.5.3 逐个符号最大后验概率（MAP）检测 352

10.6　连续相位（CPFSK）信号检测 354

10.6.1 CPFSK信号最佳检测器结构 355

10.6.2　CPFSK最大似然检测性能 358

10.6.3　CPFSK信号的逐个符号检测 363

10.7　加性高斯白噪声信道中随机相位信号检测 366

10.7.1　二进制随机相位信号检测 367

10.7.2　M元正交信号的最佳检测 371

习题 376

思考题 386

第十一章　信道编码 388

11.1　概述 388

11.2 线性分组码 390

11.2.1 线性分组码的构造 391

11.2.2　几种常用线性分组码 395

11.3 循环码 398

11.3.1 循环码的构造 398

11.3.2　系统循环码 403

11.3.3　循环码的编码器 405

11.3.4　实用循环码简介 411

11.4　线性分组码的译码 419

11.4.1　线性分组码的最佳软判决译码 419

11.4.2　线性分组码的硬判决译码 424

11.4.3　硬判决译码和软判决译码的性能比较 431

11.4.4　线性分组码的最小距离边界 433

11.5 卷积码 435

11.5.1 卷积码的编码原理 435

11.5.2　卷积码的编码描述 436

11.5.3　卷积码的自由距离与转移函数 445

11.5.4　卷积码的译码 450

11.5.5　卷积码的性能分析 461

11.6　其他 470

11.6.1　交织编码 471

11.6.2　级联码 476

11.6.3　Turbo码 478

11.6.4　网格编码调制 482

11.7　移动通信中的信道编码 488

11.7.1　GSM中的信道编码 488

11.7.2　CDMA系统中的信道编码 492

习题 495

思考题 501

第十二章　多径衰落信道信号的错误概率和分集接收 502

12.1 衰落信道的信号模型 502

12.2 衰落信道条件下的差错率 503

12.2.1 瑞利衰落条件下二进制PSK和FSK的差错率 504

12.2.2 Nakagami衰落条件下二进制PSK的差错率 505

12.3 多径衰落信道信号的分集接收 506

12.3.1 分集接收方法 506

12.3.2 二进制信号分集接收系统模型 507

12.3.3 二进制PSK、FSK分集接收信号性能 507

12.3.4 多相信号分集接收性能介绍 513

12.3.5 M元正交信号的分集接收性能 514

12.4.1 信道的抽头延时线模型 519

12.4 扩频码在衰落信道中的传输与接收 519

12.4.2 频率选择性衰落信道信号的RAKE分集接收 520

12.4.3 RAKE分集接收性能 522

12.4.4 IS-95中RAKE分集接收的工程实现 527

12.4.5　衰落信道的最佳信号形式与判决 529

习题 529

思考题 537

第十三章　扩频通信原理 538

13.1 概述 538

13.3.1　扩频序列信号表述与接收 539

13.3　直接序列扩频 539

13.2 扩频通信系统模型 539

13.3.2　扩频信号的译码性能 542

13.3.3　DS扩频技术的应用 548

13.3.4　脉冲干扰对DS扩频信号的影响 550

13.4　PN序列（扩频码）的生成 552

13.5　跳频扩频通信 555

13.5.1　FH扩频通信方案 555

13.5.2　加性高斯白噪声信道中FH扩频信号的性能 557

13.5.3　局部频带干扰下FH扩频信号的性能 559

13.5.4　基于FH扩频信号的CDMA系统 563

13.6　扩频信号的同步 564

13.6.1　扩频信号的捕获 565

13.6.2　扩频信号的同步跟踪 567

习题 570

思考题 576

第十四章　同步及信号接收 577

14.1 同步需求 577

14.2　载波信号恢复方法 578

14.2.1　非线性变换法 578

14.2.2　锁相环生成法 579

14.2.3　导频插入法 580

14.3　噪声对载波同步的影响 581

14.4　载波相位估计与信号接收 585

14.4.1　估值理论 585

14.4.2　相位估计似然函数 586

14.4.3　信号相干解调接收机模型 587

14.4.4　相位误差对解调的影响 588

14.4.5　最大似然载波相位估计 589

14.4.6　实现相位估值的锁相环 591

14.4.7　最大似然估计的性能 600

14.5.1　引言 604

14.5　码元同步 604

14.5.2　随机数码码元同步 605

14.5.3　码元同步误差对误码的影响 607

14.6　连续相位调制的码元同步 608

14.6.1　概述 608

14.6.2　数据信息辅助同步 611

14.6.3　非数据信息辅助同步 612

14.7 帧同步 614

14.8.2　移动通信网的网同步（基站同步） 618

14.8.1　固定通信网的网同步 618

14.8　网同步 618

习题 623

思考题 625

第十五章　通信系统 626

15.1　固定通信系统 626

15.2　移动通信系统 628

15.3　交换机 630

15.3.1　时分交换网络 630

15.3.2　时分空分组合交换网络 631

15.4　信令系统 634

习题 636

思考题 636

参考文献 637

附录A　线性预测系数的求解算法（列文森-杜宾算法） 639

附录B　基带信号的功率谱密度 645

附录C　Q函数与补误差函数 647

附录D　码元进制（M）增加误码减小与香农极限 649

附录E 12位A/D与8位PCM编码对应表 651

附录F　常用三角公式 652

英文缩写名词对照表 659