适合于南开大学信息技术科学学院
书 名： 现代通信原理
作 者： 曹志刚、钱亚生
出版社： 清华大学出版社
ISBN： 7302010021
出版时间： 1992-8第1版
印刷时间： 2004-11第20次印刷
图书简介：
本书获1996年第三届全国工科电子类专业优秀教材一等奖。
本书以现代通信系统为背景，系统、深入地介绍了现代通信技术的基本原理，并以数字通信原理为主。全书共12章，除第1、2章为绪论和信息论初步外，分为四部分：模拟调制(第3、4章)、语音编码与数字复接(第5至8章)、数字传输(第9、10章)和差错控制编码(第11、12章)。本书内容丰富、概念清楚、取材新颖、理论联系实际。书中列举了许多例题，每章后附有大量习题。
本书可作为高等学校工科无线电技术、通信和电子系统等专业的高年级本科生教材或研究生参考书，也可供通信工程技术人员和科研人员作为继续教育的参考书。
前言：
通信技术的发展日新月异,学习通信专业知识的学生和科技人员不但需要掌握扎实的基础理论,而且需要学习与了解更多的现代通信技术和理论,特别是数字通信方面的知识\.本书的宗旨是系统深入地阐述现代通信系统的基本原理,其中包括模拟通信和数字通信,并以数字通信为主\.
本书以当前广泛应用的通信系统和代表发展趋势的通信新技术为背景,在介绍传统技术基本原理的基础上,刻意于取材的新颖和先进,力求充分反映近年来国内外通信技术的发展\.本书是作者近十年来从事本科生和研究生教学实践的总结,并特别注意吸收了清华大学电子工程系通信教研组和作者在数字调制解调\,纠错编译码\,语音编码\,数字复接和基带传输等方面的科研成果\.
通信系统的核心是信号设计\.本书在强调信号的数学表达和推导的同时,以通信技术的发展\,演变为线索,由浅入深,力求把基本概念阐述透彻,旨在使读者把握通信信号设计的发展脉络和指导思想\.书中特别注重理论联系实际,每章在阐述基本原理后,均有通信系统应用实例\.为帮助读者掌握基本分析方法,书中列举许多例题,各章后还附有大量习题\.
全书共十二章,除第一\,二章以外,内容分为四个部分:模拟调制(第三\,四章)\,语音编码与数字复接(第五至八章)\,数字传输(第九\,十章)和差错控制编码(第十一\,十二章)\.
第一章绪论在讲述通信系统的组成和分类之后,全面概述了通信技术的发展历史\,现状和趋势\.为了使读者从信息论的高度来观察通信系统的本质,第二章从信息的度量到香农的信道容量公式,介绍了信息论的基础知识\.
第三\,四章从时域和频域的角度阐述了各种模拟调制的原理和调制解调方法,详细论述了抗噪声性能的基本分析方法和线性调制的一般模型,并以应用实例说明频分多路原理\.
第五\,六\,七章叙述脉冲编码调制\,自适应差分脉冲编码调制和增量调制等目前广泛使用和即将推广使用的语音编码原理\.以量化噪声的分析和推导为主线,论述了为减小量化噪声而采取的各种措施和方法\.书中还详细介绍了国际电话电报咨询委员会(CCITT)有关建议的内容和实用的单片集成编译码器\.第八章结合CCITT建议,讨论同步和准同步的时分多路复用原理,并分析了帧同步的性能\.
数字信号传输是第九\,十章的内容\.第九章从理论到实际全面阐述了基带信号传输原理,介绍在数字通信中实际应用的各种传输码型\,波形无失真传输条件\,部分响应基带信号\,伪随机序列的产生和扰码以及时域均衡原理等,此外还对功率谱的计算方法和传输差错率进行了理论分析\.第十章介绍二进制数字信号载波传输的各种调制方法和最佳接收原理,并以很大篇幅讨论近年来应用日趋广泛的多相调制(MPSK)\,多电平正交幅度调制(MQAM)等多进制数字调制和恒包络调制原理\.最后,对载波调制信号的等效基带模型和计算机模拟方法作了论述\.
第十一\,十二章讨论差错控制编码原理\.其中第十一章讲述差错控制编码和线性分组码的基本概念,阐述在各种通信系统中得到实际应用的循环码\,BCH码和用于对付突发错误的分组码的编译码方法,以及线性分组码的纠错性能\.另一类具有很强纠错能力的纠错码是卷积码,这是第十二章的主要内容\.该章在讨论卷积码的各种描述方法和距离特性之后,着重论述卷积码的各种译码方法:维特比译码\,序贯译码和门限译码\.最后一节讲述近年来发展起来的网格编码调制,它是调制解调与卷积码有机组合的产物,能最佳地利用信号空间\.
本书自成系统,便于自学\.可以用作高等学校工科无线电技术\,通信与电子系统专业高年级本科生与研究生的教科书,也可作为通信工程技术人员的参考书\.考虑到读者在背景知识方面的广度和深度不同,本书在若干难度大\,取材新的章节目录前标以*号,供读者在使用本书时视具体情况掌握\.
本书由曹志刚编写第一\,二\,三\,四\,九\,十\,十一\,十二章和附录,钱亚生编写第五\,六\,七\,八章\.全书由曹志刚修改定稿\.
鉴于作者水平,难免有不妥之处,欢迎读者指正
目录：
第一章绪论1
§1.1现代通信与信息社会1
§1.2通信系统的组成2
§1.3通信系统的分类4
§1.4通信技术发展概况6
1.4.1通信发展简史6
1.4.2主要传输手段的发展
现状和趋势7
§1.5通信系统的性能度量9
第二章信息论初步11
§2.1信息的度量11
2.1.1消息的统计特性11
2.1.2离散信源的信息量12
2.1.3离散信源的平均
信息量14
2.1.4连续信源的信息度量17
§2.2信道容量和香农公式20
2.2.1有扰离散信道的
信息传输20
2.2.2有扰连续信道的
信息传输22
参考资料24
习题25
第三章模拟线性调制27
§3.1双边带调幅27
3.1.1常规双边带调幅(AM)27
3.1.2抑制载波双边带调幅
(DSB\|SC)31
3.1.3常规双边带调幅和抑制
载波双边带调幅的调制
与解调32
§3.2单边带调制(SSB)34
3.2.1单边带信号的频域表达及
滤波法形成34
3.2.2单边带信号的时域表达及
相移法形成36
3.2.3单边带信号的维弗法
形成40
3.2.4单边带信号的解调43
§3.3残留边带调制(VSB)43
3.3.1残留边带信号的产生43
3.3.2残留边带信号的解调44
§3.4线性调制的一般模型45
3.4.1线性调制信号产生的一般
模型45
3.4.2相干解调的一般模型47
3.4.3插入载波包络检波48
§3.5线性调制系统的抗噪声性能49
3.5.1通信系统抗噪声性能的
分析模型49
3.5.2线性调制相干解调的
抗噪声性能50
3.5.3常规调幅包络检波的抗
噪声性能53
§3.6频分多路复用及线性调制
应用举例58
3.6.1频分多路复用原理58
3.6.2载波电话系统59
3.6.3广播电视59
3.6.4立体声广播61
参考资料64
习题64
第四章模拟角调制67
§4.1角调制基本概念67
§4.2窄带角调制69
4.2.1窄带调频69
4.2.2窄带调相70
§4.3正弦信号调制时的宽带调频71
4.3.1单频调制时宽带调频信号
的频域表达71
4.3.2单频调制时的频带
宽度74
4.3.3单频调制时的功率
分配75
4.3.4双频及多频调制75
§4.4任意信号调制时调频信号
的频谱77
4.4.1周期性信号调频77
4.4.2随机信号调频79
4.4.3任意限带信号调制时的
频带宽度80
§4.5宽带调相81
4.5.1单频宽带调相81
4.5.2任意信号的宽带调相82
§4.6调频信号的产生与解调82
4.6.1调频信号的产生82
4.6.2调频信号的解调83
§4.7调频系统的抗噪声性能85
4.7.1非相干解调的抗噪声
性能85
4.7.2门限效应90
4.7.3相干解调的抗噪声
性能91
§4.8采用预加重/去加重改善
信噪比93
§4.9改善门限效应的解调方法95
4.9.1反馈解调器95
4.9.2锁相环解调器97
§4.10调频应用举例98
4.10.1调频广播99
4.10.2广播电视伴音99
4.10.3卫星广播电视99
4.10.4通信卫星中的频分
多址100
参考资料101
习题101
第五章脉冲编码调制105
§5.1脉冲编码调制(PCM)
基本原理105
§5.2低通与带通抽样定理106
5.2.1低通抽样定理106
5.2.2内插公式107
5.2.3带通抽样定理108
§5.3实际抽样110
5.3.1自然抽样110
5.3.2平顶抽样110
§5.4标量量化与矢量量化112
5.4.1标量量化112
5.4.2矢量量化114
§5.5最佳量化器115
§5.6均匀量化118
§5.7最佳非均匀量化121
§5.8对数量化及其折线近似124
5.8.1理想对数量化124
5.8.2A律对数压缩特性124
5.8.3μ律对数压缩特性126
5.8.4对数压缩特性的
折线近似126
§5.9PCM编码原理129
5.9.1折叠二进制码(FBC)130
5.9.2信道误码对信噪比的
影响130
5.9.3CCITT标准的PCM
编码规则131
§5.10对数PCM与线性PCM
码之间的变换133
§5.11单片PCM编解码器135
参考资料137
习题137
第六章自适应差分脉码调制140
§6.1概述140
§6.2DPCM的基本原理141
§6.3自适应预测145
§6.4自适应量化145
§6.532kb/s ADPCM编解码系统147
参考资料152
习题152
第七章增量调制154
§7.1简单增量调制原理154
§7.2数字压扩自适应增量调制157
§7.3增量总和调制159
§7.4信道误码对增量调制的影响161
§7.5集成化数字压扩增量调制器163
7.5.1增量调制集成电路的
工作原理163
7.5.2单积分增量调制电路166
参考资料169
习题170
第八章时分复用172
§8.1时分复用TDM原理172
§8.2PCM基群帧结构174
§8.3增量调制复用终端的帧结构175
§8.460路PCM\|ADPCM变换编码
终端的帧结构176
§8.5数字复接终端177
8.5.1数字复接原理178
8.5.2正码速调整复接器178
§8.6帧同步181
8.6.1逐码移位同步法182
8.6.2捕捉态的工作逻辑183
8.6.3置位同步法184
8.6.4帧同步系统分析187
参考资料190
习题190
第九章数字信号的基带传输191
§9.1数字基带信号的码型191
9.1.1数字基带信号的码型
设计原则191
9.1.2二元码193
9.1.3三元码198
9.1.4多元码206
§9.2数字基带信号的功率谱计算207
9.2.1相同波形随机序列的
功率谱207
9.2.2一般情况下的随机序列
功率谱210
§9.3波形传输的无失真条件213
9.3.1奈奎斯特第一准则:
抽样值无失真215
9.3.2奈奎斯特第二准则:
转换点无失真219
9.3.3奈奎斯特第三准则:
脉冲波形面积保持
不变221
§9.4部分响应基带传输系统222
9.4.1部分响应波形222
9.4.2部分响应基带传输系统
的相关编码与预编码224
§9.5数字信号基带传输的差错率228
9.5.1二元码的误比特率228
9.5.2三元码和多元码的
差错率231
9.5.3部分响应基带信号的
差错率233
§9.6扰码和解扰234
9.6.1m序列的产生和性质234
9.6.2扰码和解扰原理239
§9.7眼图241
§9.8均衡243
9.8.1时域均衡原理243
9.8.2均衡算法及实现245
参考资料248
习题249
第十章数字信号的载波传输252
§10.1二进制数字调制252
10.1.1二进制幅度键控
(2ASK)252
10.1.2二进制频移键控
(2FSK)254
10.1.3二进制相移键控(2PSK
或BPSK)257
10.1.4二进制差分相移
键控(2DPSK)260
§10.2数字信号的最佳接收262
10.2.1匹配滤波器262
10.2.2数字信号接收的
统计模型265
10.2.3最小错误概率最佳
接收机267
§10.3二进制数字调制的误比特率271
10.3.1二进制最佳接收机的
误比特率271
10.3.2二进制调制非相干
解调时的误比特率276
10.3.3信噪比\,Eb/n0和
带宽280
§10.4多进制数字调制281
10.4.1多进制幅度键控
(MASK)281
10.4.2多进制相移键控
(MPSK)283
10.4.3多进制频移键控
(MFSK)292
10.4.4幅度与相位相结合的
多进制调制
(MQAM,MQPR)295
§10.5恒包络调制299
10.5.1偏移四相相移键控
(OQPSK)300
10.5.2最小频移键控
(MSK)301
10.5.3其它恒包络调制306
§10.6各种数字调制的比较309
§10.7带通传输系统的复函数表示和
计算机模拟313
10.7.1带通信号的复函数
表示313
10.7.2带通传输系统的复
函数表示314
10.7.3带通传输系统的计算
机模拟316
参考资料317
习题317
第十一章差错控制编码和线性分组码322
§11.1差错控制编码的基本概念322
11.1.1差错控制方式322
11.1.2差错控制编码分类324
11.1.3有扰离散信道的
编码定理325
11.1.4检错和纠错的
基本原理325
11.1.5几种实用的简
单检错码327
§11.2线性分组码331
11.2.1基本概念331
11.2.2监督矩阵332
11.2.3生成矩阵333
11.2.4校正子334
11.2.5汉明码334
*11.2.6线性码的最小码
距界限337
§11.3循环码339
11.3.1循环码的特点339
11.3.2生成多项式340
11.3.3循环码的生成矩阵和
监督矩阵341
11.3.4循环码的编码器344
11.3.5循环码的译码器348
§11.4BCH码351
11.4.1本原循环码351
11.4.2BCH码的生成多
项式354
11.4.3BCH码的译码356
§11.5纠正和检测突发错误的
分组码359
11.5.1交织码359
11.5.2Fire码361
11.5.3捕错译码362
11.5.4RS码364
11.5.5CRC码365
§11.6纠错码的误码性能366
参考资料368
习题369
第十二章卷积码371
§12.1卷积码的结构和描述371
12.1.1卷积码的图解表示372
12.1.2卷积码的解析表示374
§12.2卷积码的距离特性379
§12.3卷积码的维特比译码382
12.3.1卷积码的最大似
然译码382
12.3.2维特比译码383
12.3.3维特比译码性能的
联合界和最佳码389
12.3.4维特比译码器的
实现391
§12.4序贯译码(序列译码)393
12.4.1序贯译码的基本
原理393
12.4.2费诺算法395
12.4.3堆栈算法395
§12.5门限译码397
12.5.1门限译码的基本
原理397
12.5.2试探码399
12.5.3自正交码401
§12.6卷积码的应用403
§12.7网格编码调制407
12.7.1TCM的集分割原理408
12.7.2TCM码网格图的
构造原则410
12.7.3TCM码的卷积码
表示412
12.7.4网格编码8PSK系统
的渐近误码性能416
参考资料418
习题418
附录一常用三角公式421
附录二Q函数和误差函数422
附录三第一类贝塞尔函数425
附录四傅氏变换427
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