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通信原理第六版 第6版前言《通信原理》自1980年第1版出版起,作为全国高等学校电子信息类规划教材,每5年修订一次,出版过5版。20余年来,承蒙全国上百所高等院校选用本书作为大学本科和研究生的教科书和参考书,获得了殊多好评。本教材第1版至第5版出版后,即获得多项荣誉奖项,包括1983年获世界通信年中国委员会颁发的全国优秀通信科技图书二等奖,1987年获电子工业部优秀教材特等奖,1988年获国家教委全国高等学校优秀教材奖等;第5版为国家级重点教材,并获得2005年陕西普通高等学校优秀教材一等奖。这次修订的第6版被教育部列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。2007年被教育部列为普通高等教育国家级精品教材。为了适应当前通信技术的发展和教学需要,第6版的修订着眼于加强基本概念的讲解,在增强数学分析严谨性的同时适量简化数学推导,尽可能多地介绍能用软件实现的方法,以取代硬件实现电路,减少过时的通信技术并增加新型通信技术原理的介绍。此外,对于专业名词和通信技术术语均给出对应的英文译名,以帮助提高阅读英文参考文献的能力。对于本书的附录和参考文献也进行了较多的充实,以满足读者,特别是教师深入学习的需求。对于大学本科教学,本教材的基本教学时数为60学时。对于具有相关数理基础的研究生教学,基本教学时数为46学时。为了满足一些教学单位的需要,本书内容可以满足更多学时(例如90学时)的教学。本书内容分为3部分。第一部分(第1章~第5章)阐述通信基础知识和模拟通信原理。其中第2章(确知信号)是为了满足一些学校和专业的需要而增加的,对于许多本科通信工程专业的教学,完全可以跳过此章;第3章(随机信号)视需要情况可以作复习性讲述。第二部分(第6章-第10章)主要论述数字通信模拟信号的数字传输和数字信号的最佳接收原理。由于技术的不断发展和创新,数字调制和数字带通传输的内容非常丰富,将其放在一章内讲述会使篇幅过长,故分为两章(第7章和第8章)讲述,并且第8章的内容可以视需要,选用其中一部分学习,或者跳过不学,不会影响后面章节的理解。第三部分(第11章~第14章)讨论数字通信中的编码和同步等技术,以及简要介绍通信网的概念。夲书第6版中,第Ⅰ章和第3章以及第5章和第6章由曹丽娜教授编写;第7章由曹丽娜和樊昌信教授合写;第2章和第4章以及第8章~第14章由樊昌信教授编写。全书由樊昌信教授统编定稿。为了便于各校的教学,本书编者还制作了相应的电子教学课件,各校的任课教师均可以从出版社免费索取(联系入:王华;电话010-68487496;E-mail:wanghua6956@163.com);此外针对本书教学需要编写的与第6版配套的教学指导书——《通信原理(第6版)学习辅导与考研指导》,已经由国防工业出版社出版。此次编写工作继续得到了西安电子科技大学通信工程学院和综合业务网国家重点实验室以及信息科学研究所的大力支持。最后,对于长期支持本书出版的教师和读者表示衷心的感谢,并真诚希望对于书中的缺点和错误,给予指正。编者的电子函件地址如下:樊昌信:chxfan@xidian.edu.cn曹丽娜:clna@sohu.com(若来函请注明宴实姓名单位、职务、电话和通信地址。编者2006年2月目录第1章绪论1.1通信的基本概念…11.2通信系统的组成1.2.1通信系统一般糢型1.2.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型…1.2.3数字通信的特点;普··●·自p.非··鲁●3通信系统分类与通信方式1.3.1通信系统的分类…3.2通信方式…曹●普1.4信息及其度量101.5通信系统主要性能指标1.6小结思考题…………14习题15第2章确知信号2.1确知信号的类型香·■b·鲁垂。··鲁………172.2确知信号的频域性质82.2.1功率信号的频谱2.2.2能量信号的频谱密度……鲁·2.2.3能量信号的能量谱密度262.2.4功率信号的功率谱密度272.3确知信号的时域性质…鲁要D命面命自,,··。自■··,,鲁·;v自自,.鲁.··非身自。即2.3.1能量信号的相关函数2923.2功率信号的自相关函数302.3.3能量信号的互相关函数………………………………312.3.4功率信号的互相关函数4小结……33思考题………………………………34习题·最t··自a如垂…34第3章随机过程363.1随机过程的基本概念…………363.1.1随机过程的分布函数…………373.1.2随机过程的数字特征…·鲁单·音·非非·↓d3.2平稳随机过程………393.2.1定义393.2.2各态历经性……b由3.2.3平稳过程的自相关函数…∴…423.2.4平稳过程的功率谱密度…∴…………423.3高斯随机过程3.3.1定义鲁身··.·453.3.2重要性质●◆···自曲453.3.3高斯随机变量…34平稳随机过程通过线性系统…3.5窄带随机过程…503.5.1东(t)和(t)的统计特性513.5.2a()和q4(t)的统计特性…看,·523.6正弦波加窄带高斯噪声……………………………543.7高斯白噪声和带限白噪声3.8小结…60思考题…………61习题省e第4章信道…4.1无线信道4.2有线信道4.3信道的数学模型…714.3.1调制信道模型………………………714.3.2编码信道模型4.4信道特性对信号传输的影响4.5信道中的噪声……4.6信道容量…784.6.1离散信道容量…·····6.2连续信道容量…………814.7小结思考题习题………84参考文酞第5章模拟调制系统5.1幅度调制(线性调制)的原理5.1.1调幅◆。b看垂··鲁5.1.2双边带调制…4·‘·····"4···;5.1.3单边带调制5.1.4残留边带调制………935.1.5线性调制的一般模型5.1.6相干解调与包络检波5.2线性调制系统的抗噪声性能…鲁山鲁垂■“香曾·。鲁5.2.1分析模型…975.2.2DSB调制系统的性能985.2.3SSB调制系统的性能5.2.4AM包络检波的性能…1015.3非线性调制(角度调制)原理……………10453.1角度调制的基本概念……………………1045.3.2笮带调频…1065.3.3宽带调频…………5.3.4调频信号的产生与解调………115.4调频系统的抗噪声性能…1155.4.1输入信噪比1165.4.2大信噪比时的解调增益1165.4.3小信噪比时的门限效应1195.4.4预加重和去加重………●自·非甲·鲁布1205.5各种模拟调制系统的比较………………1215.6频分复用和调频立体声…………1235.6.1频分复用1235.6:2调频立体声广播12457小结………126思考题127习题…128参考文献…鲁非。鲁命春131第6章数字基带传输系统…∴……1326.1数字基带信号及其频谱特性1326.1.1数字基带信号1336.1.2基带信号的频谱特性1346.2基带传输的常用码型416.2.1传输码的码型选择原则46.2.2几种常用的传输码型……14163数字基带信号传输与码间串扰6.3.1数字基带信号传输系统的组成……6.3.2数字基带信号传输的定量分析…1466.4无码间串扰的基带传输特性…1476.4.1消除码间串扰的基本思想1486.4.2无码间串扰的条件………………………148Ⅶ6.4.3无码间串扰的传输特性的设计……1506.5基带传输系统的抗噪声性能∴∴1536.5.1二进制双极性基带系统…∴……1536.5.2二进制单极性基带系统1556.6眼图1566.7部分响应和时域均衡;非非∴1586.7.1部分响应系统聊bd·●··非……1586.7.2时域均衡香看·日自。bD。自6.8小结■·鲁鲁鲁···P非鲁…172思考题173习题174参考文献179第7章数字带通传输系统1807.1二进制数字调制原理…1807.1.1二进制振幅键控187.1.2二进制频移键控1847.1.3二进制相移键控1887.14二进制差分相移鍵控……1917.2二进制数字调制系统的抗噪声性能………1947.2.12ASK系统的抗噪声性能1957.2.22FSK系统的抗噪声性能2017.2.32PSK和2DPSK系统的抗噪声性能2057.3二进制数字调制系统的性能比较21274多进制数字调制原理2137.4.1多进制振幅键控2147.4.2多进制频移键控……2157.4.3多进制相移键控*···················‘·鲁鲁··鲁7.4.4多进制差分相移键控鲁2207.5多进制数字调制系统的抗噪声性能…鲁鲁鲁2267.5.1MASK系统的抗噪声性能勹67.5.2MFSK系统的抗噪声性能…2287.5.3MPSK系统的抗噪声性能2327.5.4 MDPSK系统的抗噪声性能∴…2337.6小结234思考题234习题…235参考文献●·237第8章新型数字带通调制技术……2388.1正交振幅调制…………………2388.2最小频移键控和高斯最小频移键控2418.2.1正交2FSK信号的最小频率间隔………………………………2418.2.2MSK信号的基本原理…◆曹普242823MSK信号的产生和解调……………2478.2.4MSK信号的功率谱2498.2.5MSK信号的误码率性能2508.2.6高斯最小频移键控事香看“看··身2508.3正交频分复用……………………………2518.3.1概述……25183.2OFDM的基本原理∴∴…2528.3.3OFDM的实现…………2548.4小结…………···:····‘··4:·:····.··………257思考题习题…参考文献第9章模拟信号的数字传输…··普非罪b鲁··自司2599.1引9.2模拟信号的抽样26092.1低通模拟信号的抽样定理26092.2带通模拟信号的抽样定理音”·●自···要····章看…2629.3模拟脉冲调制…··即单·4··自音看4··.4带b由·……26394抽样信号的量化…鲁●b659.4.1量化原理2659.4.2均匀量化2669.4.3非均匀量化…鲁b··.香·看·卡·非·喜2689.5脉冲编码调制…·、鲁聊鲁2749.5.1脉冲编码调制的基本原理∴…2749.5.2自然二进制码和折叠二进制码∴…2759.5.3电话信号的编译码器2779.5.4PCM系统中噪声的影响………………………………27996差分脉冲编码调制…2829.6.1预测编码简介甲●香昏D。···垂●……………………2829.6.2差分脉冲编码调制原理及性能2839.7增量週制……·非p■··●…………2859.7.1增量调制原理…2859.7.2增量调制系绕中的量化噪声……28698时分复用和复接………2889.8.1基本概念……………………自曾非鲁28898.2准同步数字体系29098.3同步数字体系·.······….…:…·“····.······29299小结294思考题294习题●。番垂是·●鲁自。番·晶295参考文献……···自·非自非日b非自。∴…297第10章数字信号的最佳接收29810.1数字信号的统计特性………29810.2数字信号的最佳接收10.3确知数字信号的最佳接收机…30210.4确知数字信号最佳接收的误码率30410.5随相数字信号的最佳接收10.6起伏数字信号的最佳接收30910.7实际接收机和最佳接收机的性能比较……………31110.8数字信号的匹配滤波接收法…10.9最佳基带传输系统…31810.9.1理想信道的最佳传输系统…31910.9.2非理想信道的最佳基带传输系统………32210.10小结…323思考题…………323习题324参考文献326第11章差错控制编码327概述d······.d···.·32711.2纠错编码的基本原理……………33011.3纠错编码的性能…33311.4简单的实用编码33311.4.1奇偶监督码………333i1.4.2二维奇偶监督码……………3341.4.3恒比码…33411.4.4正反码33411.5线性分组码…33511.6循环码由香11.6.1循环码原理4011.6.2循环码的编解码方法…………34511.6.3截短循环码34711.6.4BCH码…34711.6.5RS码34911.7卷积码鲁…34911.7.1卷积码的基本原理350