通信原理

目錄

第 1章 緒論
1．1引言2
1．2通信系統(tǒng)2
1．2．1通信與通信系統(tǒng)2
1．2．2通信系統(tǒng)的通信方式4
1．2．3主要通信資源4
1．2．4通信系統(tǒng)的分類(lèi)5
1．3模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)7
1．3．1模擬通信系統(tǒng)7
1．3．2數(shù)字通信系統(tǒng)8
1．4信道10
1．4．1信道的一般數(shù)學(xué)模型及分類(lèi)11
1．4．2恒參信道11
1．4．3變參信道13
1．5香農(nóng)公式13
1．6通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)15
1．6．1模擬通信系統(tǒng)的有效性和可靠性15
1．6．2數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性和可靠性15
1．7本章小結(jié)17
習(xí)題17

第 2章 隨機(jī)過(guò)程
2．1引言20
2．2隨機(jī)過(guò)程基礎(chǔ)20
2．2．1隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)定義20
2．2．2隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性23
2．2．3隨機(jī)過(guò)程的數(shù)字特征23
2．3平穩(wěn)過(guò)程27
2．3．1嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程27
2．3．2寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程28
2．3．3遍歷過(guò)程34
2．3．4循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程36
2．4隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線(xiàn)性系統(tǒng)37
2．5高斯過(guò)程38
2．5．1高斯過(guò)程的定義38
2．5．2高斯過(guò)程的性質(zhì)39
2．5．3高斯白噪聲41
2．6窄帶過(guò)程43
2．6．1窄帶過(guò)程的基本概念43
2．6．2同相分量和正交分量表示法44
2．6．3包絡(luò)和相位表示法45
2．7正弦信號(hào)加窄帶高斯噪聲47
2．8本章小結(jié)49
習(xí)題49

第3章 連續(xù)波模擬調(diào)制
3．1引言54
3．2幅度調(diào)制54
3．2．1常規(guī)幅度調(diào)制54
3．2．2 DSB－SC調(diào)制58
3．2．3 SSB調(diào)制61
3．2．4 VSB調(diào)制63
3．2．5線(xiàn)性調(diào)制方案總結(jié)66
3．3角度調(diào)制67
3．3．1角度調(diào)制基本概念67
3．3．2窄帶FM70
3．3．3寬帶FM72
3．4連續(xù)波調(diào)制系統(tǒng)中的噪聲78
3．4．1接收機(jī)模型78
3．4．2 AM包絡(luò)檢波接收機(jī)的抗噪聲
性能80
3．4．3線(xiàn)性調(diào)制相干接收機(jī)的抗噪聲
性能82
3．4．4 FM接收機(jī)的抗噪聲性能85
3．4．5連續(xù)波調(diào)制的性能比較88
3．5頻分復(fù)用90
3．5．1頻率搬移90
3．5．2頻分復(fù)用原理91
3．6本章小結(jié)94
習(xí)題95

第4章 模擬信號(hào)數(shù)字化
4．1引言99
4．2抽樣過(guò)程100
4．2．1低通信號(hào)抽樣定理101
4．2．2帶通信號(hào)抽樣定理104
4．2．3實(shí)際抽樣105
4．3量化過(guò)程109
4．3．1量化基本概念109
4．3．2均勻量化111
4．3．3非均勻量化113
4．4脈沖編碼調(diào)制116
4．4．1PCM系統(tǒng)組成117
4．4．2PCM編碼規(guī)則117
4．4．3PCM系統(tǒng)的噪聲性能120
4．5差分脈沖編碼調(diào)制120
4．6增量調(diào)制123
4．6．1DM基本原理123
4．6．2DM系統(tǒng)中的噪聲124
4．7時(shí)分復(fù)用126
4．7．1時(shí)分復(fù)用原理127
4．7．2數(shù)字復(fù)接128
4．8本章小結(jié)131
習(xí)題132

第5章 基帶脈沖傳輸
5．1引言136
5．2基帶脈沖調(diào)制136
5．3基于匹配濾波器的很優(yōu)接收機(jī)138
5．3．1線(xiàn)性接收機(jī)138
5．3．2匹配濾波器139
5．4噪聲引起的誤碼率142
5．5符號(hào)間干擾145
5．6奈奎斯特準(zhǔn)則147
5．6．1理想奈奎斯特信道149
5．6．2升余弦頻譜150
5．7信道均衡152
5．7．1線(xiàn)性均衡152
5．7．2判決反饋均衡154
5．8 M進(jìn)制系統(tǒng)155
5．9眼圖156
5．10本章小結(jié)157
習(xí)題158

第6章 信號(hào)空間分析
6．1引言161
6．2信號(hào)的幾何表示162
6．3 AWGN信道的矢量表示166
6．4優(yōu)選似然檢測(cè)169
6．4．1優(yōu)選似然準(zhǔn)則169
6．4．2相干接收機(jī)171
6．5誤碼率173
6．5．1誤碼率的旋轉(zhuǎn)不變性和平移
不變性173
6．5．2最小能量信號(hào)175
6．5．3誤碼率的聯(lián)合界175
6．6本章小結(jié)179
習(xí)題179

第7章 數(shù)字調(diào)制
7．1引言184
7．2帶通傳輸模型184
7．3幅移鍵控186
7．3．1二進(jìn)制ASK186
7．3．2 M進(jìn)制ASK189
7．4頻移鍵控191
7．4．1二進(jìn)制FSK191
7．4．2最小頻移鍵控193
7．4．3 M進(jìn)制FSK201
7．5相移鍵控202
7．5．1二進(jìn)制PSK202
7．5．2四進(jìn)制PSK205
7．5．3 M進(jìn)制PSK210
7．5．4二進(jìn)制差分相移鍵控212
7．6正交幅度調(diào)制215
7．7數(shù)字調(diào)制方式的比較218
7．7．1可靠性218
7．7．2帶寬效率219
7．8本章小結(jié)220
習(xí)題221

第8章 擴(kuò)頻調(diào)制
8．1引言224
8．2擴(kuò)頻調(diào)制的基本概念224
8．3偽噪聲序列225
8．3．1 m序列225
8．3．2 M序列230
8．3．3 Gold序列231
8．3．4偽噪聲序列的其他應(yīng)用233
8．4直接序列擴(kuò)頻234
8．4．1 DS/BPSK系統(tǒng)分析模型236
8．4．2直接序列擴(kuò)頻的處理增益236
8．4．3干擾容限238
8．5跳頻擴(kuò)頻239
8．5．1慢跳頻和快跳頻240
8．5．2窄帶物聯(lián)網(wǎng)接入信道的跳頻方案242
8．6本章小結(jié)244
習(xí)題245

第9章 無(wú)線(xiàn)信道與無(wú)線(xiàn)傳輸新技術(shù)
9．1引言248
9．2無(wú)線(xiàn)傳播特性248
9．2．1路徑損耗248
9．2．2陰影衰落253
9．2．3小尺度衰落254
9．3多徑信道統(tǒng)計(jì)特性257
9．3．1多徑信道的沖激響應(yīng)模型257
9．3．2信道自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度258
9．3．3多徑信道的數(shù)字表征262
9．4無(wú)線(xiàn)鏈路預(yù)算263
9．4．1噪聲系數(shù)和等效噪聲溫度263
9．4．2鏈路預(yù)算265
9．5分集技術(shù)267
9．5．1分集的實(shí)現(xiàn)和方法267
9．5．2瑞利衰落信道上的二進(jìn)制信號(hào)268
9．5．3空間分集270
9．6 MIMO技術(shù)272
9．7正交頻分復(fù)用275
9．7．1 OFDM的基本原理275
9．7．2 OFDM的FFT實(shí)現(xiàn)277
9．7．3 5G中的OFDM技術(shù)278
9．8多址技術(shù)280
9．9本章小結(jié)283
習(xí)題284

第 10章 信息論基礎(chǔ)
10．1引言287
10．2信息及其度量287
10．2．1不確定性和熵288
10．2．2聯(lián)合熵和條件熵290
10．2．3互信息292
10．2．4微分熵293
10．3離散信源及信源編碼定理297
10．3．1離散信源的熵297
10．3．2離散信源編碼300
10．3．3前綴碼302
10．3．4信源編碼定理308
10．4離散信道及信道編碼定理310
10．4．1離散無(wú)記憶信道及其信道容量310
10．4．2信道編碼定理313
10．5信道容量公式315
10．6率失真理論基礎(chǔ)318
10．6．1失真函數(shù)和平均失真318
10．6．2信息率失真函數(shù)319
10．7本章小結(jié)321
習(xí)題322

第 11章 信道編碼
11．1引言326
11．2信道編碼的基本原理326
11．2．1信道編碼的基本概念326
11．2．2群、環(huán)、域的基本概念328
11．2．3編碼信道330
11．2．4碼距和糾錯(cuò)能力330
11．2．5譯碼準(zhǔn)則332
11．3線(xiàn)性分組碼332
11．3．1生成矩陣和校驗(yàn)矩陣332
11．3．2校正子和譯碼334
11．4循環(huán)碼337
11．4．1循環(huán)碼的多項(xiàng)式描述337
11．4．2循環(huán)碼的編譯碼電路341
11．4．3常用循環(huán)碼介紹343
11．5卷積碼345
11．5．1卷積碼的解析描述346
11．5．2卷積碼的圖形描述347
11．5．3卷積碼的譯碼349
11．5．4卷積碼的糾錯(cuò)能力352
11．5．5遞歸系統(tǒng)卷積碼353
11．6網(wǎng)格編碼調(diào)制353
11．6．1歐氏距離和信號(hào)空間劃分354
11．6．2網(wǎng)格編碼調(diào)制器的結(jié)構(gòu)和實(shí)例355
11．6．3漸近編碼增益356
11．7優(yōu)選信道編碼技術(shù)356
11．7．1 Turbo碼356
11．7．2 LDPC碼358
11．7．3 Polar碼359
11．7．4 5G中的LDPC碼360
11．8本章小結(jié)362
習(xí)題363

第 12章 同步技術(shù)
12．1引言367
12．2同步分類(lèi)和同步的建立方式367
12．3載波同步368
12．3．1插入導(dǎo)頻法368
12．3．2平方環(huán)法370
12．3．3科斯塔環(huán)法370
12．4碼元同步371
12．4．1開(kāi)環(huán)碼元同步372
12．4．2閉環(huán)碼元同步373
12．5幀同步375
12．5．1集中插入幀同步碼型376
12．5．2漏同步和假同步377
12．5．3幀同步保護(hù)379
12．5．4分散插入幀同步380
12．6 擴(kuò)頻同步380
12．6．1捕獲方法381
12．6．2跟蹤方法383
12．7本章小結(jié)384
習(xí)題385

附錄A符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表386
附錄B概率空間與隨機(jī)變量
389
B．1概率空間389
B．2隨機(jī)變量389
B．2．1一維隨機(jī)變量389
B．2．2多維隨機(jī)變量392
附錄C相關(guān)參考表格393
附錄D常用數(shù)學(xué)公式399
D．1三角幾何恒等式399
D．2常用對(duì)數(shù)公式399
附錄E縮略語(yǔ)表400