通信原理与应用：基础理论部分PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1通信系统的组成和分类 1

1.1.1通信系统的组成 1

1.1.2通信系统的分类 5

1.2信道 10

1.2.1信道的一般数学模型及其分类 11

1.2.2恒参信道 11

1.2.3变参信道 14

1.2.4广义信道 23

1.3通信系统的主要性能指标 25

1.4信道容量与香农公式 27

1.4.1信息的度量 27

1.4.2信道容量和香农公式 35

参考文献 40

习题 41

第2章 随机过程基础 43

2.1随机过程的定义 43

2.2随机过程的统计特性和数字特征 45

2.2.1随机过程的统计特性 45

2.2.2随机过程的数字特征 46

2.3平稳随机过程 49

2.3.1严平稳和宽平稳 49

2.3.2自相关函数及其性质 52

2.4各态历经的随机过程 53

2.5维纳-欣钦定理 55

2.6随机过程通过线性时不变系统 58

2.7高斯随机过程 60

2.7.1高斯随机变量与高斯随机矢量 60

2.7.2高斯过程 64

2.7.3 Q函数 64

2.8高斯白噪声 66

2.9窄带高斯噪声 67

2.9.1窄带高斯噪声定义 67

2.9.2同相和正交分量表示法 69

2.9.3包络和相位表示法 71

2.10正弦波加窄带高斯噪声 73

参考文献 74

习题 75

第3章 模拟调制 79

3.1引言 79

3.2带通信号分析 80

3.2.1带通信号 80

3.2.2希尔伯特变换与解析信号 82

3.2.3复包络 86

3.2.4带通信号的表示 88

3.2.5 I/Q调制与解调 89

3.2.6等效基带分析 91

3.3模拟线性调制 93

3.3.1常规双边带调幅（AM） 94

3.3.2双边带抑制载波调制（DSB-SC） 99

3.3.3单边带调制（SSB） 99

3.3.4残留边带调制（VSB） 106

3.3.5载波同步 107

3.4角度调制 113

3.4.1调频与调相 114

3.4.2角度调制信号的带宽 115

3.4.3 FM调制与解调 118

3.5模拟调制的抗噪声性能 121

3.5.1系统模型 121

3.5.2线性调制的相干解调 122

3.5.3 AM包络检波 124

3.5.4模拟调频 124

3.6模拟调制系统的性能比较 127

参考文献 129

习题 130

第4章 数字信号基带传输 135

4.1数字基带传输的基本类型 135

4.2近似非带限信道的基带传输——线路码型 137

4.2.1码型设计的基本原则 137

4.2.2二元码 139

4.2.3三元码 145

4.2.4多元码 151

4.3数字通信波形与奈奎斯特（Nyquist）准则 152

4.3.1比特与符号 152

4.3.2脉冲成形与数字通信波形 153

4.3.3 Nyquist第一准则及其证明 154

4.3.4 Nyquist第二、第三准则及其证明 157

4.3.5 符号速率与频谱效率 159

4.3.6一种实用的成型滤波器——升余弦滤波器 161

4.3.7通信波形的功率谱 164

4.4最佳接收与匹配滤波器 167

4.4.1基带传输的噪声模型 167

4.4.2信噪比的最大化 168

4.4.3匹配滤波器的信噪比增益 170

4.4.4数字基带传输的根号Nyquist准则 172

4.4.5等效基带模型 173

4.5最佳判决与差错概率 175

4.5.1最佳判决的若干准则 176

4.5.2 M元PAM与ASK 178

4.5.3数字基带传输的差错分析方法 179

4.6非理想信道的接收方案——均衡 183

4.6.1时域均衡原理 183

4.6.2时域均衡算法及实现 187

参考文献 190

习题 191

第5章 数字调制 200

5.1引言 200

5.2二进制调制 203

5.2.1二进制启闭键控 204

5.2.2二进制移相键控 214

5.2.3二进制频移键控 216

5.2.4二进制差分移相键控 222

5.2.5二进制调制的误比特率曲线 227

5.3正交移相键控 227

5.3.1 QPSK 227

5.3.2 OQPSK 231

5.3.3 DQPSK 233

5.3.4 π/4-DQPSK 233

5.4恒包络调制 234

5.4.1 MSK 235

5.4.2 GMSK 241

5.5信号空间与数字调制 243

5.5.1 M进制无记忆调制 244

5.5.2信号空间 245

5.5.3数字调制 248

5.6数字调制比较 263

参考文献 265

习题 266

第6章 模拟信号数字化 272

6.1采样定理 272

6.1.1低通采样定理 273

6.1.2带通采样定理 276

6.1.3实际采样 278

6.2模拟信号的量化 282

6.2.1模拟信号量化原理 282

6.2.2均匀量化 283

6.2.3非均匀量化 286

6.3脉冲编码调制（PCM） 293

6.3.1编码和译码 294

6.3.2 PCM系统的抗噪声性能 303

6.3.3 PCM编码方法 304

6.4自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 305

6.4.1 DPCM 306

6.4.2 ADPCM 308

6.5增量调制（△M） 310

6.5.1简单增量调制 310

6.5.2增量调制的过载特性与动态编码范围 312

6.5.3增量调制系统的抗噪声性能 314

6.5.4 PCM与△M系统的比较 316

6.6自适应增量调制（ADM） 317

6.7参数编码 319

6.7.1语音信号的数字模型 319

6.7.2线性预测编码器 321

6.7.3多脉冲激励线性预测声码器 323

6.7.4码激励线性预测声码器 325

参考文献 326

习题 327

第7章 差错控制编码 331

7.1差错控制的基本概念 331

7.1.1差错控制方式 331

7.1.2差错控制编码分类 333

7.1.3香农信道编码定理与香农限 334

7.1.4检错和纠错的基本原理 336

7.1.5几种实用的简单检错码 338

7.2线性分组码与循环码 342

7.2.1线性分组码的基本概念 342

7.2.2校验矩阵 344

7.2.3生成矩阵 345

7.2.4校正子 346

7.2.5汉明码 346

7.2.6扩展码与缩短码 348

7.2.7线性码的最小汉明距界限 349

7.2.8循环码 350

7.2.9BCH码 369

7.2.10 RS码 372

7.2.11分组码的误码性能 375

7.3卷积码 379

7.3.1卷积码的结构和描述 379

7.3.2递归系统卷积码 389

7.3.3卷积码的距离特性 390

7.3.4卷积码的维特比译码 393

7.3.5序贯译码 406

7.3.6门限译码 409

7.3.7凿孔卷积码 411

7.3.8卷积码的编码增益 413

7.3.9网格编码调制 415

7.4码的合并与交织 422

7.4.1乘积码 422

7.4.2级联码 424

7.4.3交织码 425

7.5差错控制编码应用举例 428

7.5.1在二维码技术中的应用 429

7.5.2在长距离高速光纤通信中的应用 431

7.5.3在WCDMA高速数据信道中的应用 433

7.5.4在数字音频CD中的应用 434

参考文献 434

习题 436

第8章 复用与多址技术 438

8.1频分复用（FDM） 438

8.1.1频分复用原理 439

8.1.2模拟电话多路复用系统 440

8.1.3调频立体声广播（FM Stereo Broadcasting） 441

8.2时分复用（TDM） 442

8.2.1时分复用原理 442

8.2.2 PCM基群帧结构 444

8.2.3 PCM高次群 446

8.2.4数字复接技术 448

8.3码分复用（CDM） 455

8.3.1码分复用原理 455

8.3.2正交码 457

8.3.3伪随机码 460

8.4频分多址（FDMA） 470

8.4.1频分多址原理 470

8.4.2频分多址方式典型应用 471

8.5 时分多址（TDMA） 474

8.5.1时分多址原理 474

8.5.2时分多址方式典型应用 475

8.6码分多址（CDMA） 480

8.6.1码分多址原理 480

8.6.2码分多址方式典型应用 482

8.7随机多址接入协议 486

8.7.1纯ALOHA协议 487

8.7.2时隙ALOHA（S-ALOHA）协议 489

8.7.3载波侦听多址接入（CSMA）协议 490

8.7.4 CSMA/CD和CSMA/CA协议 491

参考文献 493

习题 494

第9章 无线通信传输新技术 497

9.1正交频分复用技术 497

9.1.1正交频分复用技术的产生和发展 498

9.1.2正交频分复用系统的基本结构 499

9.1.3正交频分复用系统的调制解调及FFT实现 499

9.1.4循环前缀、加窗和子载波数的选择 502

9.1.5正交频分复用的特点和关键技术 504

9.1.6正交频分复用的应用 506

9.2多输入多输出技术 507

9.2.1多输入多输出技术的产生和发展 508

9.2.2多输入多输出系统 509

9.2.3 MIMO信道容量 511

9.2.4时空编码 514

9.2.5 分层空时结构 517

9.2.6多输入多输出技术的应用 519

9.3Turbo码 520

9.3.1 Turbo码编码器 520

9.3.2Turbo码译码器 523

9.3.3 Turbo码的性能 525

9.3.4Turbo码的应用 525

9.4低密度奇偶校验码 527

9.4.1低密度奇偶校验码的定义及泰纳（Tanner）图表示 529

9.4.2低密度奇偶校验码的构造与编码 531

9.4.3低密度奇偶校验码的译码 536

9.4.4低密度奇偶校验码的应用 539

9.5 自适应传输技术 540

9.5.1自适应传输技术的发展及研究现状 540

9.5.2自适应传输系统基本模型 541

9.5.3自适应功率控制 542

9.5.4自适应调制编码 544

9.5.5混合自动重传请求 548

9.5.6混合的自适应技术 551

参考文献 551

习题 553

附录一 高维星座图的差错概率分析 555

附录二 Q函数和误差函数 562

缩略语 568