第1章 绪论 1
1.1 通信系统的构成单元 1
1.2 通信信道 2
1.2.1 同轴电缆 3
1.2.2 光纤 4
1.2.3 无线信道 6
1.3 模拟通信系统和数字通信系统 8
1.3.1 数字通信系统 9
1.3.2 为什么采用数字传输 10
1.4 通信发展史 11
1.4.1 无线通信 14
1.5 重要主题及其驱动 16
结束语 16
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第2章 信号与线性系统的复习 18
2.1 信号的基本概念 19
2.1.1 一些有用的基本信号 21
2.1.2 能量信号和功率信号 25
2.1.3 对数功率的计算 27
2.1.4 信号的一些基本运算 27
2.2 系统的基本概念 29
2.2.1 系统分类 30
2.2.2 LTI系统的特性 32
2.3 频域表示 35
2.4 傅里叶级数 36
2.4.1 三角傅里叶级数 36
2.4.2 Parseval定理 39
2.4.3 傅里叶级数的收敛 41
2.5 傅里叶变换 42
2.5.1 常见信号的傅里叶变换 43
2.5.2 傅里叶变换的性质 45
2.5.3 周期信号的傅里叶变换 50
2.6 时间－带宽积 52
2.7 LTI系统的信号传输 53
2.7.1 传输失真 56
2.8 LTI系统用做频率选择性滤波器 57
2.8.1 理想滤波器 57
2.8.2 理想滤波器的近似实现 60
2.8.3 用MATLAB设计的模拟滤波器 62
2.9 功率谱密度 65
2.9.1 时间平均自相关函数 67
2.9.2 输入功率谱密度与输出功率谱密度之间的关系 67
2.10 传输介质的频率响应特性 68
2.10.1 双绞线对 68
2.10.2 同轴电缆 71
2.11 离散时间信号的傅里叶变换 72
结束语 74
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习题 75
MATLAB习题 80
第3章 采用MATLAB/Simulink的通信系统仿真 82
3.1 启动Simulink 83
3.1.1 求解器 89
3.2 Simulink的建模 89
3.2.1 子系统 91
3.3 信源与噪声源的仿真 94
3.3.1 确知信号 94
3.3.2 随机信号 96
3.3.3 AWGN信道的建模 99
3.4 通信系统的建模 101
3.4.1 时域建模 101
3.4.2 变换域表示 103
3.5 信号的频域显示 105
3.6 结合MATLAB使用Simulink建模 107
3.6.1 MATLAB的仿真运行 108
结束语 110
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第4章 幅度调制 111
4.1 低通和带通信号 112
4.2 抑制载波的双边带幅度调制 113
4.2.1 DSB-SCAM信号的频谱 114
4.2.2 DSB-SC AM信号的解调 115
4.3 常规幅度调制 118
4.3.1 常规AM信号的频谱 120
4.3.2 常规AM信号的解调 124
4.4 带通信号与系统的其他表示形式 128
4.4.1 复包络表示与解析表示的频谱 130
4.4.2 带通系统的复包络表示 131
4.5 单边带幅度调制 133
4.5.1 SSB-AM信号的解调 136
4.6 残留边带幅度调制 139
4.7 正交多路复用 142
4.8 复用 142
4.8.1 频分复用 143
4.9 变频与频率选择 146
4.9.1 下变频混频器 146
4.9.2 镜像抑制混频器 148
4.10 通信接收机 149
4.10.1 超外差式接收机 149
4.10.2 直接变频接收机 151
4.10.3 低中频接收机 152
结束语 153
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习题 154
MATLAB习题 156
附录4A希尔伯特变换 158
第5章 角度调制 160
5.1 FM信号和PM信号 160
5.1.1 调制信号为正弦信号时的FM信号和PM信号 163
5.1.2 调角信号的功率 166
5.2 调角信号的频谱 166
5.2.1 调制信号为正弦信号时FM信号的带宽 168
5.2.2 调制信号为任意消息信号时FM信号的带宽 170
5.3 窄带FM 172
5.4 调角信号的解调 173
5.4.1 带通限幅器 173
5.4.2 鉴频器 174
5.4.3 鉴相器：正交检波器 179
5.5 锁相环 181
5.5.1 模拟PLL（APLL） 182
5.5.2 APLL线性模型 184
5.5.3 一阶PLL 185
5.5.4 二阶PLL 187
5.5.5 非锁定状态APLL的捕获过程 195
5.6 PLL用做FM解调器 197
5.7 FM广播 199
5.7.1 调频立体声 199
5.8 模拟电视 201
5.8.1 黑白图像 201
5.8.2 黑白电视 202
5.8.3 彩色电视 206
5.8.4 多声道电视音响 210
结束语 211
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习题 212
MATLAB习题 215
第6章 概率与随机过程 216
6.1 概率的概念 217
6.1.1 相对频率 217
6.1.2 概率公理 218
6.1.3 联合限 218
6.1.4 条件概率 219
6.2 随机变量 222
6.2.1 离散随机变量 222
6.2.2 一些常见的离散随机变量 224
6.3 连续随机变量 225
6.3.1 一些常见的连续随机变量 227
6.3.2 离散随机变量与混合随机变量的概率密度函数 232
6.4 随机变量的函数 232
6.4.1 第一种情形：g（x）单调递增或单调递减 233
6.4.2 第二种情形：任意g（x） 233
6.5 随机变量的统计特性 234
6.5.1 矩函数与特征函数 236
6.6 随机变量对 237
6.6.1 边缘分析 239
6.6.2 两个随机变量的函数：期望值 240
6.7 条件分布 242
6.7.1 条件期望值 245
6.7.2 独立随机变量 245
6.8 联合高斯随机变量 246
6.8.1 两个随机变量的两个函数 249
6.8.2 中心极限定理 251
6.9 随机过程：初步 251
6.9.1 随机过程的特性 253
6.9.2 平稳随机过程 256
6.9.3 广义平稳随机过程 256
6.9.4 各态历经的随机过程 257
6.9.5 自相关函数的性质 257
6.9.6 不相关、正交和独立的随机过程 258
6.10 随机过程的功率谱 258
6.10.1 维纳－辛钦定理 258
6.10.2 随机信号在线性时不变系统中的传输 259
6.11 一些重要的随机过程 261
6.11.1 高斯随机过程 261
6.11.2 高斯白噪声 262
6.11.3 滤波后的高斯白噪声 263
6.12 窄带噪声 264
6.12.1 窄带高斯白噪声 267
6.12.2 窄带噪声的正弦波包络 269
6.13 通信系统中的噪声源 270
6.13.1 热噪声 271
6.13.2 有效功率 272
6.13.3 散粒噪声 273
6.14 系统噪声的特性表示 273
6.14.1 噪声因子和噪声系数 274
6.14.2 子系统的有效输入噪声温度 275
6.14.3 级联子系统的噪声系数 275
6.14.4 有损二端口网络的噪声因子 277
6.15 随机过程的MATLAB仿真 278
6.15.1 产生任意概率密度函数的随机变量 278
6.15.2 自相关函数和频谱密度 279
6.15.3 高斯白噪声的样值 279
结束语 280
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习题 281
MATLAB习题 285
第7章 模拟通信系统的噪声分析 287
7.1 基带系统的噪声性能 288
7.2 噪声对AM系统性能的影响 289
7.2.1 DSB-SC的噪声性能 289
7.2.2 SSB-AM的噪声性能 293
7.2.3 常规AM的性能 296
7.3 调角系统的噪声性能 302
7.3.1 高CNR系统的运行 303
7.3.2 FM系统的运行：低CNR情形 308
7.4 预加重与去加重 313
7.5 模拟调制系统的比较 314
7.6 链路设计 316
7.6.1 模拟增音机 317
7.6.2 增音机级联时模拟通信系统的性能 318
结束语 320
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习题 321
MATLAB习题 324
第8章 模拟信号转换为数字信号 327
8.1 低通信号的采样 328
8.1.1 奈奎斯特－香农（Nyquist-Shannon）采样定理 330
8.1.2 采样序列的DFT 330
8.1.3 模拟信号的恢复 331
8.1.4 实用的采样技术 332
8.2 频谱混叠 334
8.3 模拟信号的数字化 339
8.3.1 量化 340
8.3.2 量化样值的编码 341
8.3.3 量化过程引入的误差 342
8.3.4 量化噪声 344
8.4 脉冲编码调制 346
8.4.1 非均匀量化 347
8.5 差分脉冲编码调制 352
8.6 模／数转换的过采样 354
8.7 增量调制 356
8.7.1 斜率过载与颗粒噪声 358
8.7.2 自适应增量调制 359
8.7.3 连续可变斜率增量调制 360
8.7.4 量化噪声 361
8.8 sigma-delta调制 364
8.8.1 一阶sigma-delta调制 364
8.8.2 噪声性能 365
8.9 带通信号的采样定理 369
8.9.1 数字接收机的带通采样 375
结束语 376
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习题 377
MATLAB习题 379
第9章 数字基带调制 382
9.1 脉冲幅度调制 383
9.2 二进制线路编码技术 385
9.3 数字基带信号的频谱 386
9.3.1 随机脉冲序列的功率谱密度 386
9.3.2 二进制线路码的频谱 389
9.4 数字基带信号的带宽 396
9.5 频谱图与带外功率图 397
9.6 分组线路码 398
9.6.1 二进制分组码 399
9.6.2 多电平分组码 400
9.7 扰码 402
9.7.1 帧同步扰码器 403
9.7.2 SONET扰码器 404
9.7.3 自同步扰码器 405
9.7.4 ATM扰码器 406
9.8 改善频谱效率的脉冲整形 407
9.8.1 sinc脉冲 407
9.8.2 升余弦脉冲 408
9.9 允许的比特率估值 413
结束语 414
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习题 415
MATLAB习题 417
第10章 基带信号的噪声检测 419
10.1 AWGN环境下的二进制信号检测 420
10.1.1 比特差错概率 421
10.2 匹配滤波器 424
10.2.1 相关检测器 427
10.2.2 二进制信号传输系统的性能 428
10.3 矢量空间的概念 436
10.3.1 有限维矢量空间 437
10.3.2 矢量空间的内积 437
10.3.3 Gram-Schmidt正交化过程 439
10.4 信号与WGN的矢量空间表示 442
10.4.1 波形的矢量空间表示 442
10.4.2 信号星座实例 444
10.4.3 WGN的矢量空间表示 447
10.5 AWGN环境下M进制信号的检测 448
10.5.1 最大后验概率检测器 449
10.5.2 最大似然检测器 449
10.5.3 最大后验概率和最大似然检测器的实现 450
10.5.4 判决区 451
10.6 最大似然检测器的差错性能 452
10.6.1 两星座信号的差错检测概率 452
10.6.2 M进制信号的差错概率 454
10.6.3 比特差错率与符号差错率之间的关系 457
10.7 M进制PAM信号的差错性能 458
结束语 462
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习题 463
MATLAB习题 467
第11章 采用载波调制的数字信息传输 470
11.1 基本概念 471
11.1.1 已调数字载波信号的表示 472
11.2 二进制幅移键控 473
11.2.1 BASK信号的相干解调 474
11.3 二进制相移键控 478
11.3.1 BPSK信号的相干解调 479
11.4 二进制频移键控 484
11.4.1 BFSK信号的正交性 486
11.4.2 BFSK信号的相干解调 486
11.5 二进制差分相移键控 490
11.6 二进制数字载波信号的非相干解调 493
11.6.1 非相干二进制ASK 493
11.6.2 非相干二进制FSK 496
11.7 正交调制方案 500
11.7.1 正交调制信号的解调 501
11.7.2 QPSK 502
11.7.3 偏移QPSK 507
11.7.4 M进制相移键控 511
11.8 最小频移键控 514
11.9 正交幅度调制 519
11.10 正交调制信号的频谱 527
11.10.1 带宽的其他定义 533
11.11 载波调制方案的比较 536
结束语 537
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习题 538
MATLAB习题 540
第12章 数字信号在时间色散信道上的传输 544
12.1 PAM信号在带限信道上的传输 545
12.1.1 眼图 547
12.2 奈奎斯特零码间干扰准则 549
12.2.1 RC脉冲信号 551
12.3 带限AWGN信道的发送滤波器与接收滤波器 553
12.3.1 差错概率性能 556
12.4 部分响应（双二进制）信号 557
12.4.1 双二进制信号的检测 559
12.4.2 差错概率性能 561
12.5 线性均衡器 563
12.5.1 迫零均衡器 565
12.5.2 最小均方差均衡器 570
12.6 自适应均衡 575
12.6.1 最小均方差算法 576
12.7 判决反馈均衡器 578
12.7.1 系数优化 580
12.7.2 信道估计 582
12.8 线性判决反馈均衡器的性能 583
结束语 587
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习题 588
MATLAB习题 591
第13章 数字复用与同步 594
13.1 数字复用 595
13.1.1 准同步数字体系 596
13.1.2 PDH信号的同步 597
13.1.3 M12复用器：DS2帧 597
13.1.4 DS2的开销比特 598
13.2 SONET 601
13.2.1 SONET信号的复用 602
13.2.2 SONET信号的同步 603
13.3 载波同步 605
13.3.1 升幂次环路 605
13.3.2 科斯塔斯环 607
13.3.3 噪声对载波相位估计的影响 608
13.3.4 噪声对载波同步装置性能的影响 610
13.4 符号同步 614
13.4.1 NRZ数据的时钟恢复 616
13.4.2 恢复时钟的PLL 617
13.5 帧同步 624
13.5.1 帧同步装置的性能 625
13.5.2 帧同步字的选择 628
结束语 630
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习题 631
MATLAB习题 634
第14章 信息论与压缩技术 635
14.1 信息论的基本概念 636
14.1.1 联合熵与条件熵 638
14.1.2 微分熵 640
14.1.3 互信息 641
14.2 信源编码 643
14.2.1 离散无记忆信源 643
14.2.2 香农信源编码定理 644
14.3 信道编码 646
14.3.1 通信信道建模 646
14.3.2 通信信道的容量 647
14.3.3 香农信道容量定理 652
14.3.4 另一个信道编码定理 654
14.4 AWGN信道的容量 654
14.4.1 AWGN信道的香农容量定理 654
14.4.2 带限AWGN信道的容量 655
14.4.3 带限AWGN信道上容量定理的含义 657
14.4.4 功率－带宽折中 658
14.5 无损压缩技术 659
14.5.1 无损压缩技术 660
14.5.2 Huffman编码 660
14.5.3 游程长度编码 664
14.5.4 Lemoel-Ziv编码 665
14.6 图像压缩：JPEG 670
14.6.1 离散余弦变换 672
14.6.2 JPEG压缩标准 673
14.6.3 色度分量的二次采样 676
14.7 数字视频压缩：MPEG 677
14.7.1 MPEG 679
结束语 681
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习题 682
MATLAB习题 685
附录14A AWGN信道的容量：另一种证明方法 687
第15章 信道编码技术 689
15.1 分组码 690
15.1.1 线性分组码 691
15.1.2 系统线性分组码 693
15.1.3 差错矢量和伴随式矢量 695
15.2 分组码的硬判决译码 696
15.2.1 分组码的伴随式译码 698
15.2.2 检错能力和纠错能力 699
15.3 循环码 701
15.3.1 系统循环码的编码 702
15.3.2 循环码的译码 704
15.3.3 几类重要的分组码 704
15.3.4 循环冗余校验码 706
15.4 分组码硬判决译码的纠错性能 706
15.5 分组码的软判决译码 710
15.5.1 软判决译码的差错性能 710
15.5.2 编码增益 711
15.6 卷积码 715
15.6.1 卷积码的表示 715
15.6.2 卷积码的译码 718
15.6.3 维特比算法 720
15.7 卷积码的差错性能 724
15.7.1 卷积码的传输函数 725
15.7.2 卷积码的差错概率 726
15.7.3 编码增益 729
15.8 Turbo码 730
15.8.1 Turbo译码 731
15.8.2 Turbo码的性能 733
15.9 网格编码调制（TCM） 735
15.9.1 TCM码的译码 738
结束语 740
推荐读物 741
习题 741
MATLAB习题 744
附录A 数学公式 748
附录B 缩略语 751
附录C 符号表 754
符号表示说明 756