现代通信原理与技术【张辉曹丽娜-第3版】

许多高校的通信工程专业通信原理课程的经典教材，作为通信相关专业学生的学习教材和通信相关专业人员的参考书籍。“十二五普通高等教育本科国家级规现代通信原理与技术第三版)张辉曹丽娜主编西安电子科技大学出版社+子+至+←亞+負+至←←+至+至←++負+至+,内容简介+++→少+→)+∑+)→亚+少+→本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是在第一版的基础上修订而成的。本书系统、深入地阐述了现代通信系统的基本概念、基本原理和基本分析方法。在重点论述传统通信技术基本理论的基础上,力求充分反映国内外通信技术的最新发展。全书共13章,内容包括绪论、随机过程、信道与噪声、模拟调制系统、数字基带传输系统模拟信号的数字传输、数字频带传输系统、数字信号的最佳接收、现代数字调制解调技术、复用和数字复接技术、同步原理、差错控制编码、典型通信系统介绍等。本书内容丰富,概念清晰’理论分析严谨,逻辑性强,由浅入深,注重理论联系实际。另外,每章还列举了一定数量的例题,并附有大量的思考题和习题本书可以作为通信与信息系统专业本科生和研究生的教科书,也可作为通信工程技术人员的参考书。图书在版编目(CIP〕数据现代通信原理与技术/张辉主编,-3版.一西安:西安电子科技大学出版社,2013.2“十二五”普通高等教育本科岡家级规划教材ISBN978-7-5606-2997-1Ⅰ.①现…Ⅱ.①张…Ⅲ.①通信理论一高等学校一教材②通信技术一高等学校一教材Ⅳ.①TN91中国版本图书馆CIP数据核字(2013)第021108号策划马乐惠责任编辑马乐惠出版发行西安电子科技大学出版社(西安市太白南路2号)电话(029)8824288588201467邮编710071网址www.dup,com电子邮箱xdupfxb001@163.com经销新华书店印刷陕西华沐印刷科技有限责任公司版次2013年2月第3版2013年2月第16次印刷开787毫米×1092毫米1/16印张26.5字数628千字印数84001~92000册定价45.00元ISBN978-7-5606-2997-1/TNXDUP3289003-16美著兴如有印装问题可调换兴兴共本社图书封面为激光防伪覆膜,谨防盗版。前言EE出CcE元口亓工节已Ei:7匚t本书的宗旨是系统深入地阐述现代通信系统的基本概念、基本原理和基本分析方法作者在十几年的“通信原理与通信技术”课程教学过程中,逐步形成了自身的体系。本次修订在内容上与第二版的内容基本相同,只对部分内容进行了更改和增删,以适应技术发展的需要。本次修订改动的部分有(1)重新改写了 ADPCM部分内容。(2)增加了10.3码分复用(CDM)。(3)删去了第二版中9.6扩频调制本次修订由张辉教授主持进行,并编写了10.3节内容,负责全书的统稿。曹丽娜教授对本书相关内容进行了修改。鉴于作者水平有限,书中难免存在错误和不妥之处,敬请读者批评指正编者2013年1月第二版前言rr,t,包匚:汩;Mlc1e:匚t.r;r」本书经过几年本科生教学的使用,根据读者和用书单位的反馈意见及宝贵建议,在原书基础上对部分内容进行了更改和增删,增加了差错控制编码的内容。全书共13章,第12、3章是基础部分;第4章是模拟通信;第6章是模拟信号数字传输;第5、7、8、9、10、11、13章是数字通信;第12章是差错控制编码。在增加的第12章中,介绍了差错控制编码的基本原理、常用的差错控制方法和常用的简单编码;讨论了线性分组码编码原理、监督矩阵、生成矩阵、伴随式与错误图样;重点论述了循环码编码原理、循环码的生成多项式、生成矩阵、编码和译码方法;讨论了卷积码的结构特性和编码原理,重点论述了卷积码的Ⅴ iterbi译码方法;介绍了BCH码和Reed-omon码本书由西安电子科技大学张辉教授主持编写,并编写了其中第3、7、8、9、10、12和13章,曹丽娜教授编写了第1、2、4、5、6、11章,任光亮参与了第3章的部分编写工作。全书由张辉修改定稿。鉴于作者水平有限,书中难免存在不妥之处,恳请读者批评指正。编2008者年第一版前言在当今飞速发展的信息时代,随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合,信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展的新的强大推动力。信息作为一种资源,只有通过广泛的传播与交流,才能产生利用价值,促进社会成员之间的合作,推动社会生产力的发展,创造出巨大的经济效益。而信息的传播与交流,是依靠各种通信方式和技术来实现的。学习和掌握现代通信理论和技术是信息社会每一位成员,尤其是未来的通信工作者的迫切需求本书作为现代通信的导论,将讨论信息的处理、传输及通信系统的基本原理,侧重信息传输原理。夲书是作者多年教学和科研实践的总结,它以现代通信技术和现代通信系统为背景,全面、系统地论述了通信的基本理论,包括信道模型、模拟调制解调技术、信源编码、数字信号基本特征、数字调制解调技术、自适应均衡技术、部分响应技术、同步技术扩频技术、最佳接收理论等。本书在内容安排上,既全面论述了数字通信的基本理论,又深入分析了现代数字通信新技术,并介绍了现代广泛采用的通信系统及其发展趋势。本书内容丰富,概念清晰,理论分析严谨,逻辑性强,由浅入深,注重理论联系实际为了帮助读者掌握基本理论和分析方法,每章都列举了一定数量的例题,并附有大量的思考题和习题。全书共12章,第1、2、3章是基础部分,第4章是模拟通信,第6章是模拟信号数字传输,第5、7、8、9、10、11、12章是数字通信。第1章为绪论,介绍通信系统的概念、组成和主要性能指标,概述了通信现状和未来发展趋势。第2章为随机过程,主要介绍随机信号分析所必需的一些基础理论,包括随机信号的统计描述和分析、高斯过程、窄带高斯过程、正弦波加窄带高斯过程的统计特性、平稳随机过程通过线性系统。第3章为通信信道,概述了调制信道和编码信道,分析了恒参信道、随参信道特性及对信号传输的影响,介绍了几种分集技术,最后介绍了香农信道容量的概念。第4章为模拟通信系统,介绍了线性调制和非线性调制原理,给出了一般模型,分析了线性调制系统和非线性调制系统抗噪声性能,最后对常用的线性调制系统和非线性调制系统性能进行了综合比较。第5章为数字基带传输系统,概述了数字基带信号、数字基带传输系统、无码间干扰传输条件,分析了数字基带传输系统抗噪声性能,介绍了眼图、时域均衡和部分响应技术第6章为模拟信号数字传输技术,阐述了低通型信号、带通型信号抽样定理和均匀量化、非均匀量化基本原理。以基本的脉冲振幅调制(PAM)、脉冲编码调制(PCM)和简单增量调制(△M)为重点讨论了工作原理,分析了系统抗噪声性能。最后介绍了自适应差分脉冲编码调制( ADPCM)。第7章为数字频带传输系统,概述了数字调制解调的基本原理。以二进制调制系统为主,论述了二进制数字调制解调原理和方法,分析了系统抗噪声性能,介绍了多进制数字调制解调原理第8章为数字最佳接收理论,讨论了数字信号接收的统计模型和最佳接收准则。重点论述匹配滤波器最佳接收和相关器最佳接收原理,阐述了确知信号和随相信号最佳接收机结构和性能。最后介绍了最佳基带传输系统原理。第9章为现代数字调制解调技术,论述了最小移频键控(MSK)、高斯最小移频键控(GMSK)、 DQPSK调制、OFDM调制、扩频调制等现代调制解调技术。最后介绍了数字化接收原理。第10章为多路复用和数字复接技术,讨论了频分复用、时分复用原理,介绍了正码速调整数字复接原理和同步数字系列(SDH帧结构及复用原理第11章为同步原理,讨论了载波同步、位同步、群同步的原理和技术。第12章简单介绍了GSM数字蜂窝移动通信系统、码分多址(CDMA)蜂窝移动通信系统、第三代移动通信系统、 INTELSAT卫星通信系统、 INMARSAT卫星通信网、VSAT卫星通信网等现代广泛使用的通信系统本书由张辉主持编写,并编写其中第3、7、8、9、10、12章,曹丽娜编写第1、2、4、56、11章,任光亮参与了第3章的部分编写工作。全书由张辉修改定稿。倪浩、景滨、李乐亭、李永峰、张爱兵等研究生对本书的初稿进行了阅读,对其中的习题进行了校对和解答,并提出了参考意见。本书在编写过程中还得到了作者单位的支持和其他同事的帮助,同时也得到了西安电子科技大学出版社的大力支持,特别是参与本书编辑的马乐惠等为本书的出版付出了辛勤的劳动,在此一并表示感谢。鉴于作者水平有限,难免存在不妥之处,恳请读者批评指正编者2001年11月目录第1章绪论3.1.2信道的数学模型1.1通信系统的组成……13.2恒参信道及其传输特性…401.1.1通信系统的一般模型3.2.1有线电信道………401.1.2模拟通信模型和数字通信模型……23.2.2微波中继信道……411.2通信系统分类与通信方式3.2.3卫星中继信道…1.2.1通信系统的分类…3.2.4恒参信道特性………………431.2.2通信方式73.3随参信道及其传输特性……1.3信息及其度量3.3.1陆地移动信道……1.4主要性能指标113.2短波电离层反射信道…47思考题3.3.3随参信道特性…习题123.4分集接收技术……51第2章随机过程143.4.1分集方式…………………………522.1随机过程的基本概念和统计特性…143.4.2合并方式2.1.1随机过程…143.5加性噪声…51.2随机过程的统计特性3.5.1噪声的分类…552.1.3随机过程的数字特征…3.5.2起伏噪声及特性………………552.2平稳随机过程3.6信道容量的概念…2.2.1定义…17思考题2.2.2各态历经性18习题2.2.3平稳随机过程自相关函数的第4章模拟调制系统63性质194.1幅度调制(线性调制)的原理……632.2.4平稳随机过程的功率谱密度4.1.1调幅(AM)……642.3高斯随机过程…224.1.2抑制载波双边带调制2.3.1定义……22(DSB-SC)…652.3.2重要性质……224.1.3单边带调制(SSB)662.3.3高斯白噪声241.4残留边带调制(VSB)682.4随机过程通过线性系统4.1.5相干解调与包络检波2.5窄带随机过程274.2线性调制系统的抗噪声性能2.5.1同相和正交分量的统计特性……284.2.1分析模型……712.5.2包络和相位的统计特性294.2.2线性调制相干解调的2.6正弦波加窄带高斯噪声30抗噪声性能72思考题334.2.3调幅信号包络检波的习题…33抗噪声性能74第3章信道与噪声…………364.3非线性调制(角度调制)原理773.1信道定义与数学模型364.3.1角度调制的基本概念……………773.1.1信道定义3643.2窄带调频与宽带调频784.3.3调频信号的产生与解调82思考题………1734.4调频系统的抗噪声性能86习题1744.5各种模拟调制系统的性能比较…………89第7章数字频带传输系统思考题…………907.1二进制数字调制与解调原理…习题…917.1.1二进制振幅键控(2ASK)……177第5章数字基带传输系统947.1.2二进制移频键控(2FSK)………1795.1数字基带传输概述947.1.3二进制移相键控(2PSK)∴1815.2数字基带信号及其频谱特性…7.1.4二进制差分相位键控(2DPSK)…1835.2.1数字基带信号……7.1.5二进制数字调制信号的5.2.2基带信号的频谱特性……97功率谱密度1855.3基带传输的常用码型…………………1037.2二进制数字调制系统的抗噪声性能…1875.4基带脉冲传输与码间串扰…7.2.1二进制振幅键控(2ASK)系统的5.5无码间串扰的基带传输特性107抗噪声性能1885.6无码间串扰基带系统的抗噪声性能…1117.2.2二进制移频键控(2FSK)系统的5.7眼图…114抗噪声性能…。DD春,。·看自1945.8均衡技术………………1167.2.3二进制移相键控(2PSK)和5.8.1时域均衡原理116二进制差分相位键控(2DPSK)5.8.2均衡效果的衡量系统的抗噪声性能…1985.8.3均衡器的实现与调整啬,.·甲看看·1227.3二进制数字调制系统的性能比较……2035.9部分响应系统1247.4多进制数字调制系统…5.9.1第Ⅰ类部分响应波形……1247.4.1多进制数字振幅调制系统2055.9.2部分响应的一般形式…1277.4.2多进制数字频率调制系统207思考题1297.4.3多进制数字相位调制系统208习题……130思考题213第6章模拟信号的数字传输………135习题2146.1抽样定理135第8章数字信号的最佳接收2176.1.1低通抽样定理·。血b垂垂8.1匹配滤波器6.1.2带通抽样定理…………1388.2最小差错概率接收准则…………2216.2脉冲幅度调制(PAM)8.2.1数字信号接收的统计模型2216.3脉冲编码调制(PCM)……1448.2.2最佳接收准则…2246.3.1量化……1448.3确知信号的最佳接收机6.3.2编码和译码1548.3.1二进制确知信号最佳接收机6.3.3PCM系统的抗噪声性能162结构………2266.4自适应差分脉冲编码调制8.3.2二进制确知信号最佳接收机( ADPCM)………………163误码性能6.4.1DPCM……648.4随相信号的最佳接收机…2326.4.2 ADPCM∴…1658.4.1二进制随相信号最佳接收机6.5增量调制(△M)自普·着着167结构2326.5.1简单增量调制………1678.4.2二进制随相信号最佳接收机6.5.2增量调制的过载特性与误码性能…动态编码范围1698.5最佳接收机性能比较2385.3增量调制系统的抗噪声性能…1708.6最佳基带传输系统2396.5.4PCM与△M系统的比较1728.6.1最佳基带传输系统的组成240