通信原理 第3版

孙小红

天津电子信息职业技术学院 教授、高 级工程师、高 级技师，多年担任通信教研室主任、专业带头人。 获得省级教学成果一等奖1项，发表论文20余篇，编写教材近10本，参与研究课题10余项。其中论文中有全 国中文核心期刊2篇，SCI检索1篇，科技类核心期刊1篇，教育类核心期刊2篇；教材中编著教材1本，“十二五”职业教育规划教材1本。

第1章 緒論 1

1.1　通信的概念　1

1.1.1　通信的基本概念　1

1.1.2　消息、信息與信號　1

1.2　通信系統模型　2

1.2.1　通信系統一般模型　2

1.2.2　模擬通信系統模型　3

1.2.3　數字通信系統模型　3

1.3　通信系統的分類及通信方式　5

1.3.1　通信系統的分類　5

1.3.2　通信方式　5

1.4　信息及其度量　7

1.5　通信系統的主要性能指標　8

1.5.1　一般通信系統的主要性能指標　8

1.5.2　模擬通信系統的性能指標　9

1.5.3　數字通信系統的性能指標　9

1.6　通道與噪聲　11

1.6.1　通道及其數學模型　11

1.6.2　通道噪聲　13

1.6.3　通道容量　15

1.7　通信技術的發展歷史及趨勢　16

1.7.1　通信技術的發展歷史　16

1.7.2　通信技術的發展趨勢　16

1.8　SystemView通信系統模擬軟件簡介　17

1.8.1　SystemView模擬軟件特點　18

1.8.2　SystemView系統視窗　19

1.8.3　SystemView圖符　21

1.8.4　系統定時操作　27

1.8.5　分析窗操作　28

1.8.6　利用SystemView進行通信系統模擬的基本

步驟　30

習題　30

第2章　模擬通信系統　32

2.1　概述　32

2.1.1　調制的概念　32

2.1.2　調制的分類　32

2.2　幅度調制系統　33

2.2.1　標準幅度調制（AM）系統　33

2.2.2　抑制載波雙邊帶（DSB）調制系統　35

2.2.3　單邊帶（SSB）調制系統　37

2.2.4　殘留邊帶（VSB）調制系統　39

2.3　頻率調制系統　40

2.3.1　角度調制的基本概念　40

2.3.2　窄帶調頻（NBFM）　42

2.3.3　寬帶調頻（WBFM）　44

2.3.4　調頻信號的產生與解調　46

2.4　模擬調制系統的抗噪聲性能　47

2.4.1　各種調幅系統相乾解調的抗噪聲性能　48

2.4.2　調幅系統非相乾解調的抗噪聲性能　51

2.4.3　調頻系統的抗噪聲性能　51

2.5　典型模擬通信系統　54

2.5.1　無線廣播系統　54

2.5.2　模擬無線電視系統　55

2.6　利用SystemView模擬軟件模擬模擬通信系統　55

2.6.1　AM模擬通信系統模擬　55

2.6.2　WBFM模擬通信系統模擬　58

習題　60

第3章　模擬信號的數字傳輸系統　62

3.1　概述　62

3.2　脈沖編碼調制（PCM）　63

3.2.1　PCM通信系統　63

3.2.2　抽樣　64

3.2.3　量化　68

3.2.4　編碼與解碼　73

3.2.5　PCM系統的噪聲性能　77

3.2.6　PCM編解碼器芯片　78

3.3　增量調制（ M）　79

3.3.1　增量調制的基本原理　79

3.3.2　量化噪聲和過載噪聲　80

3.3.3　增量調制系統的抗噪聲性能　82

3.3.4　PCM和 M的性能比較　82

3.4　其他脈沖數字調制系統　83

3.4.1　總和增量調制（ -∑M）　83

3.4.2　數字壓擴自適應增量調制　85

3.4.3　差分脈沖編碼調制（DPCM）　86

3.5　典型模擬信號的數字傳輸系統　86

3.5.1　脈沖編碼調制（PCM）技術在電話通信系統中的應用　86

3.5.2　自適應差分脈沖編碼調制（ADPCM）在話音信號編碼中的應用　88

3.6　通信系統模擬　89

3.6.1　抽樣定理PAM模擬　89

3.6.2　PCM模擬　92

習題　94

第4章　數字信號的基帶傳輸系統　97

4.1　概述　97

4.2　數字基帶信號的常用碼型　97

4.2.1　數字基帶信號編碼規則　97

4.2.2　數字基帶信號常用碼型　98

4.3　數字基帶信號的頻譜分析　101

4.3.1　二進制隨機脈沖序列的功率譜密度　102

4.3.2　幾種典型二進制隨機脈沖序列功率譜密度分析　102

4.4　數字基帶信號傳輸系統　104

4.4.1　數字基帶信號傳輸系統模型　104

4.4.2　基帶傳輸中的碼間串擾　105

4.4.3　無碼間串擾的基帶傳輸系統　106

4.5　數字基帶傳輸系統的抗噪聲性能　110

4.6　眼圖與均衡　112

4.6.1　基帶傳輸系統測量

工具—眼圖　112

4.6.2　時域均衡技術　113

4.7　典型數字基帶傳輸系統　116

4.7.1　數字基帶傳輸系統在電力系統中的應用　116

4.7.2　數字基帶傳輸系統在電話傳輸系統中的應用　117

4.8　通信系統模擬　118

4.8.1　基帶傳輸系統模擬　118

4.8.2　眼圖及模擬　121

習題　123

第5章　數字信號的頻帶傳輸系統　125

5.1　概述　125

5.2　二進制數字調制原理　126

5.2.1　二進制幅移鍵控（2ASK）系統　126

5.2.2　二進制頻移鍵控（2FSK）系統　127

5.2.3　二進制相移鍵控（2PSK和2DPSK）系統　129

5.2.4　二進制數字調制信號的頻譜特性　132

5.2.5　二進制數字調制系統的抗噪聲性能　134

5.2.6　二進制數字調制系統的性能比較　135

5.3　多進制數字調制系統　135

5.3.1　多進制幅移鍵控（MASK）　135

5.3.2　多進制頻移鍵控（MFSK）　137

5.3.3　多進制相移鍵控（MPSK）　137

5.3.4　多進制數字調制系統的抗噪聲性能　141

5.4　現代數字調制技術　141

5.4.1　正交幅度調制（QAM）　142

5.4.2　偏移四相相移鍵控（OQPSK）　143

5.4.3　p/4-QPSK　144

5.4.4　最小頻移鍵控（MSK）　145

5.4.5　其他恆包絡調制　148

5.4.6　擴展頻譜通信　151

5.5　典型數字頻帶傳輸系統　153

5.5.1　數字頻帶傳輸系統在數字電視傳輸系統中的應用　153

5.5.2　數字頻帶傳輸系統在5G移動通信系統中的應用　155

5.6　通信系統模擬　156

5.6.1　二進制幅移鍵控（2ASK）系統模擬　156

5.6.2　二進制頻移鍵控（2FSK）系統模擬　158

習題　160

第6章　通信系統中的差錯控制編碼 技術　162

6.1　糾錯編碼原理和方法　162

6.1.1　差錯控制方法　162

6.1.2　差錯控制編碼的基本概念　163

6.2　常用的幾種簡單通道編碼　164

6.2.1　奇偶監督碼　165

6.2.2　二維奇偶監督碼　165

6.2.3　恆比碼　165

6.2.4　正反碼　166

6.3　線性分組碼　167

6.3.1　監督矩陣H和生成矩陣G　167

6.3.2　錯誤圖樣E和校正子S　169

6.3.3　漢明碼　170

6.4　其他幾種糾錯編碼　171

6.4.1　循環碼　171

6.4.2　捲積碼　171

6.4.3　交織編碼　172

6.5　差錯控制編碼技術在通信系統中的應用舉例　172

6.5.1　國際標準書號（ISBN）中的差錯控制編碼技術　172

6.5.2　5G移動通信系統中的差錯控制編碼技術　173

6.6　通信系統模擬　175

（7,4）線性分組碼的編解碼模擬　175

習題　179

第7章　通信系統中的同步　181

7.1　概述　181

7.2　載波同步　182

7.2.1　插入導頻法　182

7.2.2　非線性變換—濾波法　183

7.2.3　同相正交法

（科斯塔斯環）　184

7.3　位同步　185

7.3.1　插入導頻法　185

7.3.2　自同步法　187

7.4　幀同步　189

7.4.1　起止式同步法　190

7.4.2　集中插入同步法　190

7.4.3　分散插入同步法　194

7.5　網同步　196

7.6　同步技術應用　198

7.7　載波同步系統模擬　199

習題　201

第8章　通信系統中的通道復用　203

8.1　多路復用技術　203

8.2　頻分復用　203

8.2.1　頻分復用原理　203

8.2.2　復合調制　204

8.2.3　正交頻分復用　205

8.3　時分復用　206

8.3.1　時分復用原理　206

8.3.2　時分復用所需的通道帶寬　207

8.3.3　統計時分復用與波分復用　208

8.4　碼分復用　208

8.5　其他復用技術　209

8.5.1　空分復用　209

8.5.2　極化復用　209

8.6　多址技術　210

8.6.1　FDMA　210

8.6.2　TDMA　210

8.6.3　CDMA　211

習題　211

參考文獻　212