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第1章　绪论1

1.1　通信系统的组成1

1.2　数字通信的信号处理2

1.2.1　数字通信系统模型3

1.2.2　数字通信与模拟通信的性能比较5

1.3　通信系统的质量指标6

1.3.1　模拟通信系统的性能指标6

1.3.2　数字通信系统的质量指标7

1.4　现代通信系统的发展趋势9

1.4.1　移动通信系统9

1.4.2　卫星通信系统11

1.4.3　光纤通信技术12

思考题13

第2章　确知信号分析14

2.1　信号和系统的分类14

2.1.1　信号的分类14

2.1.2　系统的分类15

2.2　周期和非周期信号的频谱分析15

2.2.1 周期信号用傅里叶级数展开的三种表示式15

2.2.2　典型周期信号的频谱分析17

2.2.3　非周期信号的频谱函数19

2.2.4　周期信号的频谱函数19

2.2.5　常用信号的频谱函数20

2.3　傅里叶变换的运算特性23

2.4　谱密度和帕塞瓦尔定理24

2.4.1　功率和能量的一般计算公式24

2.4.2　帕塞瓦尔定理25

2.4.3　能量谱密度G（ω）和功率谱密度P（ω）26

2.4.4　信号带宽B27

2.5　信号通过线性系统的不失真传输条件29

2.5.1　信号通过线性系统的分析29

2.5.2　信号通过线性系统的不失真条件29

2.6　波形的相关30

2.6.1　互相关函数和自相关函数30

2.6.2　归一化相关函数和相关系数31

2.7　基于MATLAB的信号处理32

2.7.1　MATLAB概述32

2.7.2　常用信号的MATLAB分析33

思考题39

习题39

第3章 随机信号分析41

3.1　引言41

3.2　随机事件与概率41

3.2.1　事件和概率41

3.2.2　复杂事件42

3.2.3　条件概率与统计独立42

3.2.4　概率的基本定理42

3.3　随机变量及其数字特征43

3.3.1　随机变量与概率分布43

3.3.2　随机变量的函数47

3.3.3　随机变量的数字特征47

3.4　随机过程的概念及其统计特性49

3.4.1　随机过程的概念49

3.4.2　随机过程的统计描述51

3.4.3　随机过程的数字特征52

3.5 平稳随机过程和高斯随机过程53

3.5.1 平稳随机过程53

3.5.2　各态历经性54

3.5.3　高斯随机过程55

3.5.4 平稳随机过程的功率谱密度及其与自相关函数的关系56

3.6　随机过程通过线性系统60

3.6.1　输出过程Y（t）的数学期望60

3.6.2　输出过程Y（t）的自相关函数61

3.6.3　输出随机过程Y（t）的功率谱61

3.6.4　输出过程的概率分布62

3.7　噪声分析63

3.7.1 白噪声63

3.7.2　通信系统中的噪声65

3.7.3　正弦波加窄带高斯噪声69

3.8　匹配滤波器70

3.8.1　问题的提出70

3.8.2　匹配滤波器的传输特性71

3.8.3　匹配滤波器的性质73

3.9　衰落信道75

3.9.1　信道的数学模型75

3.9.2　恒参信道和随参信道76

3.9.3　衰落信道的传播特性78

3.9.4　信号的时间扩展81

3.9.5　移动引起的信道时变性83

3.9.6　降低衰落影响的方法84

思考题86

习题86

第4章　模拟通信系统89

4.1　引言89

4.1.1　调制在通信系统中的作用89

4.1.2　调制的基本特性和分类90

4.1.3　调制系统中讨论的主要问题和主要参数91

4.2　模拟基带信号传输91

4.2.1　线性失真及均衡91

4.2.2　非线性失真和压扩92

4.2.3　基带传输系统中的噪声92

4.3　线性调制94

4.3.1　双边带调制（DSB）94

4.3.2　振幅调制（AM）96

4.3.3　抑制边带调制（SSB和VSB）98

4.4　线性调制系统的抗噪声性能分析105

4.4.1　概述105

4.4.2　线性调制系统同步解调时的抗噪声性能分析106

4.4.3　线性调制系统非同步解调时的抗噪声性能分析108

4.5　非线性调制（角调制）109

4.5.1　角调制信号的一般概念110

4.5.2　角调制信号的频谱112

4.5.3　调频信号的平均功率116

4.6　调频系统的抗噪声性能分析116

4.6.1　概述116

4.6.2　抗噪声性能分析117

4.7　调频信号解调的门限效应119

4.8　加重技术120

思考题121

习题122

第5章　数字信号的基带传输124

5.1 数字基带信号传输系统的构成及应用124

5.1.1 数字基带信号传输系统的构成124

5.1.2　基带数字信号传输的应用126

5.2　数字基带信号的码型和波形127

5.2.1　常用码型127

5.2.2　基带波形的形成131

5.3　数字基带信号的频谱分析132

5.3.1 随机脉冲序列的波形和一般表示式132

5.3.2　数字基带信号功率谱密度的推导134

5.3.3　对功率谱密度Px（ω）的讨论135

5.3.4　常用数字基带信号的功率谱密度135

5.3.5　数字基带信号功率的计算139

5.4　数字基带传输中的码间串扰和噪声140

5.4.1 码间串扰和噪声对误码的影响140

5.4.2　数字基带信号传输系统的模型和数学分析141

5.5　无码间串扰的传输特性144

5.5.1　无码间串扰传输函数H（ω）的特例145

5.5.2　无码间串扰传输特性的数学分析146

5.5.3　几种常用的无码间串扰的传输特性148

5.5.4　码元速率fb、带宽B和频带利用率150

5.5.5　几个问题的讨论151

5.6　无码间串扰时噪声对传输性能的影响152

5.6.1　信号与噪声的分析152

5.6.2　加性噪声作用下误码的分析153

5.6.3　误码率Pe的计算公式155

5.6.4　误码率Pe与信噪功率比ρ的关系曲线157

5.6.5　误码率Pe与码元速率fb的关系158

5.7　多进制数字基带信号的传输158

5.7.1 多进制数字基带信号传输系统158

5.7.2　多进制基带数字信号的频谱和带宽160

5.7.3 多进制基带数字信号传输时的误码率161

5.8　眼图161

5.8.1　什么是眼图161

5.8.2　眼图的基本原理162

5.8.3　眼图的模型164

5.9 改善数字信号基带传输性能的措施164

5.9.1　部分响应系统164

5.9.2　时域均衡169

思考题172

习题173

第6章　现代数字调制技术176

6.1　概述176

6.2　二进制数字振幅调制177

6.2.1　一般原理及实现方法177

6.2.2　2ASK信号的功率谱及带宽178

6.3　二进制幅移键控系统的性能181

6.3.1　包络检测时2ASK系统的误码率181

6.3.2　相干检测时2ASK系统的误码率184

6.3.3　相干检测与非相干检测时2ASK系统的比较185

6.4　二进制数字频率调制185

6.4.1　实现调制的方法186

6.4.2　2FSK信号的解调方法186

6.4.3　2FSK信号的功率谱及带宽186

6.5　二进制频移键控系统的性能188

6.5.1　包络检测时2FSK系统的误码率188

6.5.2　相干检测时2FSK系统的误码率190

6.5.3　相干检测与包络检测时2FSK系统的比较191

6.6　二进制数字相位调制191

6.6.1　绝对码和相对码192

6.6.2　绝对相移和相对相移193

6.6.3　2PSK信号的产生和解调194

6.6.4　2DPSK信号的产生与解调196

6.6.5　二进制相移信号的功率谱及带宽199

6.7　二进制相移键控系统的性能200

6.7.1　相干检测2PSK系统的误码率200

6.7.2　极性比较（码变换法）检测时2DPSK系统的误码率201

6.7.3　差分检测时2DPSK系统的误码率202

6.7.4　2PSK与2DPSK系统的比较204

6.8　二进制数字调制系统性能的比较204

6.8.1 同一调制方式不同检测方法的比较205

6.8.2 同一检测方法不同调制方式的比较205

6.9　多进制数字调制206

6.10　其他数字调制方式209

6.10.1　时频调制209

6.10.2　时频相调制211

6.10.3　窄带数字调制213

6.11　OFDM调制217

6.11.1　OFDM的基本原理217

6.11.2　OFDM系统的参数选择220

6.11.3　OFDM系统性能221

6.12　扩频通信222

6.12.1　直接序列扩频（DSSS）222

6.12.2　跳频扩频（FHSS）225

6.12.3　DSSS与FHSS的比较227

思考题227

习题228

第7章　模拟信号的数字传输230

7.1　概述230

7.1.1　模拟信号的数字传输230

7.1.2　模拟信号和数字信号的互相转换230

7.1.3　脉冲编码调制与脉冲振幅调制的区别231

7.2　抽样定理及其应用232

7.2.1　概述232

7.2.2　低通信号的均匀理想抽样234

7.2.3 自然抽样（曲顶抽样）238

7.2.4　平顶抽样240

7.2.5　实际应用中应注意的问题242

7.2.6　带通信号的抽样定理242

7.3　模拟信号的量化244

7.3.1　量化和量化噪声244

7.3.2　均匀量化和量化信噪功率比的计算246

7.3.3　非均匀量化的基本原理249

7.3.4　压缩与扩张的特牲251

7.4　编码和译码255

7.4.1　常用的二进制码255

7.4.2　编码器257

7.4.3　译码器260

7.5　PCM通信系统261

7.5.1　PCM通信系统原理261

7.5.2　PCM信号的码元速率和带宽262

7.5.3　PCM系统的抗噪声性能262

7.6　增量调制系统265

7.6.1　简单增量调制265

7.6.2　简单增量调制系统抗噪声性能分析269

7.6.3 简单增量调制的抗噪声性能小结274

7.6.4　PCM和△M系统性能比较275

7.7　各种改进型的增量调制277

7.7.1 总和增量调制（△-∑调制）277

7.7.2　数字音节压扩增量调制280

7.7.3　数字音节压扩△-∑调制282

7.7.4　差分脉码调制（DPCM）283

思考题286

习题287

第8章　同步原理291

8.1　概述291

8.2　载波同步的方法292

8.2.1　直接法292

8.2.2　插入导频法295

8.2.3　两种载波同步方法的比较297

8.3　载波同步系统的性能297

8.3.1　稳态相位误差297

8.3.2　随机相位误差298

8.3.3　同步建立时间和保持时间299

8.4 同步载波频率和相位误差对解调性能的影响300

8.5　位同步的方法301

8.5.1 引言301

8.5.2　用插入导频法提取位同步信号302

8.5.3　直接提取位同步信号304

8.6　位同步系统的性能以及相位误差对性能的影响306

8.7　群同步（帧同步）308

8.7.1　引言308

8.7.2　连贯式插入法309

8.7.3　间歇式插入法311

8.7.4　起止式同步法315

8.7.5　群同步系统的性能315

8.7.6　群同步的保护317

思考题318

习题319

第9章　数字信号的最佳接收321

9.1 引言321

9.2　二元假设检验和各种判决准则321

9.2.1　最小平均风险准则（贝叶斯准则）324

9.2.2　错误概率最小准则（理想观测者准则）326

9.3　多次测量327

9.4　二元确知信号的最佳接收329

9.4.1　最佳接收机结构329

9.4.2　最佳接收机的检测性能331

9.4.3　实际接收机与最佳接收机的比较335

思考题336

习题336

第10章　信道编码原理338

10.1　概述338

10.1.1　信源编码与信道编码338

10.1.2　纠错码的分类338

10.1.3　差错控制的工作方式339

10.1.4　纠错码的基本概念340

10.2　检错码342

10.2.1　奇偶监督码342

10.2.2　行列监督码344

10.2.3　恒比码344

10.3　线性分组码345

10.3.1　基本概念345

10.3.2　汉明码346

10.3.3　循环码349

10.3.4　BCH码354

10.3.5　里德—索洛蒙码354

10.3.6　交错码354

10.4　卷积码355

10.5　复合编码356

10.5.1　乘积码356

10.5.2　链接码357

10.5.3　Turbo码357

10.6　m序列358

10.6.1　正交码及伪随机码的概念358

10.6.2　线性反馈移位寄存器358

10.6.3　m序列产生器359

10.6.4　m序列的性质360

思考题362

习题362

第11章　多路复用和多址接入364

11.1　通信资源的分配364

11.2　频分复用和频分多址365

11.2.1　频分复用原理365

11.2.2　卫星系统的频分多址方式367

11.3　时分复用和时分多址368

11.3.1　时分复用的原理368

11.3.2　时分复用的PCM系统（TDM-PCM）370

11.3.3 时分复用／时分多址和频分复用／频分多址的比较371

11.4　码分多址374

11.5　空分多址和极分多址375

11.6　多址通信系统及其结构376

11.6.1　多址接入信息流376

11.6.2　按需分配多址接入377

11.7　局域网的多址接入技术377

11.7.1　载波侦听多址接入网378

11.7.2　令牌环网378

思考题380

习题380

第12章　信息论基础382

12.1　概述382

12.2　信息源与信息的测度382

12.2.1　离散消息的统计特性382

12.2.2　信息的测度383

12.2.3　离散无记忆信源的平均信息量——熵385

12.2.4　离散无记忆信源的扩展387

12.3　离散无记忆信源编码387

12.3.1　编码器的作用387

12.3.2　定长码的编码定理389

12.3.3　变长码的编码定理390

12.4　离散无记忆信道（DMC）393

12.4.1　离散无记忆信道的数学模型和概率关系394

12.4.2　互信息量和平均互信息量396

12.4.3　信道容量397

12.5　香农公式及其应用400

12.5.1　连续消息的熵400

12.5.2　有扰连续信道的信道容量402

12.5.3　信号体积和信道容积404

12.5.4　香农公式的应用405

12.6　网络信息理论简介407

12.6.1　多址信道的基本概念408

12.6.2　几种典型的多址信道408

思考题410

习题411

附录413

附录A　常用的三角公式413

附录B　常用的积分公式和级数413

附录C　确知信号分析中常用的公式414

附录D　贝塞尔函数表Jn（β）415

附录E　erf（x）、erfc（x）与x的数值表416

附录F　缩写索引417

参考文献420