通信系统原理PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1-1 通信系统的组成 1

一、通信的目的是传输消息 1

二、通信系统的组成和各部分作用 1

三、模拟信号与数字信号，模拟通信与数字通信的区别与联系 2

四、三种通信系统模型 3

1-2 数字通信系统各部分作用和优缺点 5

一、数字通信系统中各部分的作用 5

二、数字通信系统的主要优缺点 7

1-3 通信系统的质量指标 7

一、模拟通信系统的质量指标 8

二、数字通信系统的质量指标 8

1-4 本教材的主要内容 11

复习题 11

第二章 确知信号的分析 13

2-1 信号和系统的分类 13

一、信号的分类 13

二、系统的分类 14

2-2 周期和非周期信号的频谱分析 15

一、周期信号付氏级数展开的三种表示式 15

二、典型周期信号的频谱分析 16

三、非周期信号的频谱函数——付氏积分 19

四、周期信号的频谱函数 22

五、常用信号的频谱函数 23

2-3 付氏变换的运算特性 26

一、付氏变换的运算特性 27

二、时间卷积定理及其应用 28

三、频率卷积定理及其应用 30

2-4 帕塞瓦尔定理和能量（或功率）谱密度 31

一、功率和能量的一般计算公式 31

二、帕塞瓦尔定理 33

三、能量谱密度G（ω）和功率谱密度P（ω） 34

四、信号带宽B 35

2-5 信号通过线性系统和不失真传输条件 38

2-6 波形的相关 40

一、互相关函数和自相关函数 40

二、归—化相关函数和相关系数 44

三、相关函数与谱密度［G（ω）及P（ω）］的关系 45

小结 46

复习题 48

习题 48

第三章 随机信号的分析 51

3-1 引言 51

3-2 随机事件与概率 51

一、事件和概率 51

二、复杂事件 52

三、条件概率与统计独立 52

四、概率的基本定理 52

3-3 随机变量与概率分布 53

一、随机变量的概念 53

二、概率分布函数和概率密度函数 53

三、多维随机变量和多维概率分布 54

四、几种典型的概率分布 55

3-4 随机变量的函数 57

3-5 随机变量的数字特征 57

一、数学期望 57

二、n阶矩 58

三、两个随机变量的矩 58

3-6 随机过程的概念及其统计特性 59

一、随机过程的概念 59

二、随机过程的统计描述 60

三、随机过程的数字特征 62

3-7 平稳随机过程和各态历经性 63

一、平稳随机过程 63

二、各态历经性 64

3-8 高斯随机过程 65

3-9 平稳随机过程的功率谱密度及其与自相关函数的关系 66

3-10 随机过程通过线性系统 70

3-11 白噪声 73

3-12 通信系统中的噪声 75

一、噪声的分类 75

二、起伏噪声 75

三、窄带高斯噪声 77

3-13 正弦波加窄带高斯噪声 81

3-14 匹配滤波器 83

一、问题的提出 83

二、匹配滤波器的传输特性 84

三、匹配滤波器的性质 85

小结 88

复习题 90

习题 90

第四章 摸拟通信系统 93

4-1 引言 93

一、调制在通信系统中的作用 93

二、调制的基本特性和分类 94

三、调制系统中讨论的主要问题和主要参数 95

4-2 模拟基带信号传输 95

一、线性失真及均衡 95

二、非线性失真和压扩 96

三、基带传输系统中的噪声 97

4-3 线性调制 98

一、双边带调制（DSB） 98

二、振幅调制（AM） 100

三、抑制边带调制（SSB和VSB） 102

四、小结 111

4-4 线性调制系统的抗噪声性能分析 111

一、概述 111

二、线性调制系统同步解调时抗噪声性能分析 112

三、线性调制系统非同步解调时抗噪声性能分析 116

4-5 非线性调制（角调制） 118

一、角调制信号的一般概念 119

二、角调制信号的频谱 121

三、调频信号的平均功率 126

四、调频信号的产生与解调 126

4-6 调频系统的抗噪声性能分析 132

一、概述 132

二、抗噪声性能分析 133

4-7 调频信号解调的门限效应 137

4-8 加重技术 139

4-9 频分复用（FDM）技术 140

复习题 143

习题 144

第五章 数字信号的基带传输 147

5-1 数字基带信号传输系统的构成 147

及各部分功用 147

一、数字基带信号传输系统的方框图 147

二、各部分的功用 147

三、基带数字信号传输的应用 150

5-2 数字基带信号的码型和波形 150

一、信息怎样转换为二进制代码 150

二、常用码型 152

三、基带波形的形成 155

5-3 数字基带信号的频谱分析 156

一、随机脉冲序列的波形和一般表示式 156

二、数字基带信号功率谱密度的推导 158

三、对功率谱密度Px（ω）的讨论 160

四、常用数字基带信号的功率谱密度 161

五、数字基带信号功率的计算 164

5-4 数字基带传输中的码间串扰和噪声 165

一、码间串扰和噪声对误码的影响 166

二、数字基带信号传输系统的模型和数学分析 167

5-5 无码间串扰的传输特性 170

一、无码间串扰传输函数？（ω）的特例 171

二、无码间串扰传输特性的数学分析 172

三、几种常用的无码间串扰的传输特性 174

四、码元速率∫b、带宽B和频带利用率 176

五、几个问题的讨论 178

5-6 无码间串扰时噪声对传输性能的影响 181

一、信号与噪声的分析 181

二、加性噪声作用下误码的分析 182

三、误码率Pe的计算公式 184

四、误码率Pe与信噪功率比ρ的关系曲线 186

五、误码率Pe与码元速率fb的关系 187

5-7 多进制数字基带信号的传输 188

一、多进制数字基带信号传输系统 188

二、多进制基带数字信号的频谱和带宽 188

三、多进制基带数字信号传输时的误码率 190

5-8 眼图 192

一、什么是眼图 192

二、眼图的基本原理 192

三、眼图的模型 194

5-9 为改善数字信号基带传输性能的几个措施 194

一、部分响应系统 195

二、时域均衡 201

复习题 204

习题 204

第六章 数字载波调制 208

6-1 概述 208

6-2 二进制数字振幅调制 209

一、一般原理及实现方法 209

二、2ASK信号的功率谱及带宽 210

6-3 二进制幅移键控系统的性能 213

一、包络检测时2ASK系统的误码率 213

二、相干检测时2ASK系统的误码率 215

三、相干检测与非相干检测时2ASK系统的比较 216

6-4 二进制数字频率调制 217

一、实现调制的方法 217

二、2FSK信号的解调方法 218

三、2FSK信号的功率谱及带宽 221

6-5 二进制频移键控系统的性能 224

一、包络检测时2FSK系统的误码率 224

二、相干检测时2FSK系统的误码率 226

三、相干检测与包络检测时2FSK系统的比较 227

6-6 二进制数字相位调制 228

一、绝对码和相对码 228

二、绝对相移和相对相移 229

三、2PSK信号的产生和解调 230

四、2DPSK信号的产生和解调 232

五、二进制移相信号的功率谱及带宽 234

6-7 二进制相移键控系统的性能 236

一、相干检测2PSK系统的误码率 236

二、极性比较——码变换法检测时2DPSK系统的误码率 237

三、差分检测时2DPSK系统的误码率 238

四、2PSK与2DPSK系统的比较 240

6-8 二进制数字调制系统性能的比较 240

一、同一调制方式不同检测方法的比较 242

二、同一检测方法不同调制方式的比较 242

6-9 多进制数字振幅调制 242

一、MASK信号的波形及表示式 242

二、MASK信号的带宽及频带利用率 244

三、实现的方法 245

四、MASK系统的优缺点 245

6-10 多进制数字频率调制 246

一、MFSK系统的方框图 246

二、MFSK信号的带宽及频带利用率 247

6-11 多进制数字相位调制 249

一、相位配置的两种形式 249

二、四相制信号的产生 251

三、四相制信号的解调 256

6-12 多进制数字调制系统的性能 260

6-13 其它数字调制方式 263

一、时频调制 264

二、时频相调制 267

三、窄带数字调制 268

复习题 272

习题 273

第七章 摸拟信号的数字传输 275

7-1 概述 275

一、什么是模拟信号的数字传输 275

二、模拟信号数字传输的关键是模拟信号和数字信号的互相转换 276

三、脉冲编码调制（PCM）脉冲振幅调制（PAM）的区别 276

四、本章 主要内容 277

7-2 抽样定理及其应用 277

一、概述 277

二、低通信号的均匀理想抽样 279

三、自然抽样（曲顶抽样） 283

四、平顶抽样 284

五、实际应用时应注意的问题 287

六、带通信号的抽样定理 287

7-3 模拟信号的量化 289

一、量化和量化噪声 289

二、均匀量化和量化信噪功率比的计算 291

三、非均匀量化的基本原理 294

四、压缩与扩张的特性 295

7-4 编码和译码 300

一、常用的二进制码 300

二、编码器 301

三、译码器 305

7-5 PCM通信系统 306

一、PCM通信系统的方框图 306

二、PCM信号的码元速率和带宽 307

三、PCM系统的抗噪声性能 307

7-6 增量调制系统 310

一、简单增量调制（△M） 310

二、简单增量调制系统抗噪声性能分析 314

三、简单增量调制抗噪声性能小结 319

四、PCM和△M系统性能比较 320

7-7 各种改进型增量调制 321

一、总和增量调制（△-∑调制） 321

二、数字音节压扩增量调制 324

三、数字音节压扩△-∑调制 327

四、脉码增量调制（DPCM） 328

7-8 时分复用及其与频分复用的比较 330

一、时分复用的原理 330

二、时分复用的PCM系统（TDM-PCM） 332

三、时分复用（TDM）和频分复用（FDM）的比较 333

复习题 334

习题 335

第八章 同步原理 339

8-1 概述 339

一、按同步的功用来区分 339

二、按传输同步信息方式的不同来区分 340

8-2 载波同步的方法 340

一、直接法（自同步法） 341

二、插入导频法（外同步法） 344

三、两种载波同步方法的比较 348

8-3 载波同步系统的性能 349

一、稳态相位误差 349

二、随机相位差 350

三、建立时间和保持时间 351

8-4 同步载波频率和相位误差对解调性能的影响 352

8-5 位同步的方法 353

一、引言 353

二、用插入导频法提取位同步信号 354

三、直接法提取位同步信号 355

8-6 位同步系统的性能和相位误差对性能的影响 357

8-7 群同步（帧同步） 360

一、引言 360

二、连贯式插入法 360

三、间歇式插入法 363

四、起止式同步法 366

五、群同步系统的性能 367

六、群同步的保护 368

复习题 370

习题 370

第九章 数字信号的最佳接收 372

9-1 引言 372

9-2 二元假设检验和各种判决准则 372

一、最小平均风险准则（亦称贝叶斯准则） 375

二、错误概率最小准则（亦称理想观测者准则） 377

9-3 多次量测 378

9-4 二元确知信号的最佳接收 380

一、最佳接收机结构 380

二、最佳接收机的检测性能 382

三、实际接收机与最佳接收机的比较 386

复习题 387

习题 387

第十章 信道编码原理 388

10-1 概述 388

一、信源编码与信道编码 388

二、纠错码的分类 388

三、差错控制的工作方式 389

四、纠错码的基本概念 390

10-2 检错码 392

一、奇偶监督码 392

二、行列监督码 394

三、恒比码 394

10-3 线性分组码 395

一、基本概念 395

二、汉明码 396

三、循环码 399

四、交错码 404

10-4 卷积码 405

10-5 m序列 406

一、正交码与伪随机码的概念 406

二、线性反馈移位寄存器 407

三、m序列产生器 407

四、m序列的性质 408

复习题 410

习题 411

第十一章 信息论基础 412

11-1 概述 412

11-2 信息源与信息的测度 412

一、离散消息的统计特性 412

二、信息的测度 413

三、离散无记忆信源的平均信息量——熵 415

四、离散无记忆信源的扩展 417

11-3 离散无记忆信源编码 417

一、编码器的作用 417

二、定长码的编码定理 419

三、变长码的编码定理 420

11-4 离散无记忆信道（DMC） 423

一、离散无记忆信道的数学模型和概率关系 424

二、互信息量和平均互信息量 425

三、信道容量 427

11-5 山农公式及其应用 430

一、连续消息的熵 430

二、有扰连续信道的信道容量 431

三、信号体积和信道容积 434

四、山农公式的应用 435

复习题 437

习题 437

主要参考资料 440

附录 441

各章习题答案 446