通信原理 第3版

本书讲述通信系统的基础理论、工作原理及系统分析方法。全书共8章，以模拟、数字通信系统的一般模型为主线，内容涵盖系统中的各个模块，具体包括绪论、模拟通信系统、模拟信号的数字传输系统、数字信号的基带传输系统、数字信号的频带传输系统、通信系统中的差错控制编码技术、通信系统中的同步、通信系统中的信道复用，每章均有系统仿真相关内容或习题。本书集系统性、理论性、应用性于一体，注重内容层次的衔接与递进，突出通信系统的原理与技术思路，理论分析与工程实际紧密结合，条理清晰，重点突出，例题丰富，便于教学与自学。 本书可作为高职高专院校、应用型本科院校的通信、电子、信息工程相关专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。

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 绪论 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、信息与信号　1 1.2　通信系统模型　2 1.2.1　通信系统一般模型　2 1.2.2　模拟通信系统模型　3 1.2.3　数字通信系统模型　3 1.3　通信系统的分类及通信方式　5 1.3.1　通信系统的分类　5 1.3.2　通信方式　5 1.4　信息及其度量　7 1.5　通信系统的主要性能指标　8 1.5.1　一般通信系统的主要性能指标　8 1.5.2　模拟通信系统的性能指标　9 1.5.3　数字通信系统的性能指标　9 1.6　信道与噪声　11 1.6.1　信道及其数学模型　11 1.6.2　信道噪声　13 1.6.3　信道容量　15 1.7　通信技术的发展历史及趋势　16 1.7.1　通信技术的发展历史　16 1.7.2　通信技术的发展趋势　16 1.8　SystemView通信系统仿真软件简介　17 1.8.1　SystemView仿真软件特点　18 1.8.2　SystemView系统视窗　19 1.8.3　SystemView图符　21 1.8.4　系统定时操作　27 1.8.5　分析窗操作　28 1.8.6　利用SystemView进行通信系统仿真的基本 步骤　30 习题　30 第2章　模拟通信系统　32 2.1　概述　32 2.1.1　调制的概念　32 2.1.2　调制的分类　32 2.2　幅度调制系统　33 2.2.1　标准幅度调制（AM）系统　33 2.2.2　抑制载波双边带（DSB）调制系统　35 2.2.3　单边带（SSB）调制系统　37 2.2.4　残留边带（VSB）调制系统　39 2.3　频率调制系统　40 2.3.1　角度调制的基本概念　40 2.3.2　窄带调频（NBFM）　42 2.3.3　宽带调频（WBFM）　44 2.3.4　调频信号的产生与解调　46 2.4　模拟调制系统的抗噪声性能　47 2.4.1　各种调幅系统相干解调的抗噪声性能　48 2.4.2　调幅系统非相干解调的抗噪声性能　51 2.4.3　调频系统的抗噪声性能　51 2.5　典型模拟通信系统　54 2.5.1　无线广播系统　54 2.5.2　模拟无线电视系统　55 2.6　利用SystemView仿真软件仿真模拟通信系统　55 2.6.1　AM模拟通信系统仿真　55 2.6.2　WBFM模拟通信系统仿真　58 习题　60 第3章　模拟信号的数字传输系统　62 3.1　概述　62 3.2　脉冲编码调制（PCM）　63 3.2.1　PCM通信系统　63 3.2.2　抽样　64 3.2.3　量化　68 3.2.4　编码与解码　73 3.2.5　PCM系统的噪声性能　77 3.2.6　PCM编解码器芯片　78 3.3　增量调制（ M）　79 3.3.1　增量调制的基本原理　79 3.3.2　量化噪声和过载噪声　80 3.3.3　增量调制系统的抗噪声性能　82 3.3.4　PCM和 M的性能比较　82 3.4　其他脉冲数字调制系统　83 3.4.1　总和增量调制（ -∑M）　83 3.4.2　数字压扩自适应增量调制　85 3.4.3　差分脉冲编码调制（DPCM）　86 3.5　典型模拟信号的数字传输系统　86 3.5.1　脉冲编码调制（PCM）技术在电话通信系统中的应用　86 3.5.2　自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）在话音信号编码中的应用　88 3.6　通信系统仿真　89 3.6.1　抽样定理PAM仿真　89 3.6.2　PCM仿真　92 习题　94 第4章　数字信号的基带传输系统　97 4.1　概述　97 4.2　数字基带信号的常用码型　97 4.2.1　数字基带信号编码规则　97 4.2.2　数字基带信号常用码型　98 4.3　数字基带信号的频谱分析　101 4.3.1　二进制随机脉冲序列的功率谱密度　102 4.3.2　几种典型二进制随机脉冲序列功率谱密度分析　102 4.4　数字基带信号传输系统　104 4.4.1　数字基带信号传输系统模型　104 4.4.2　基带传输中的码间串扰　105 4.4.3　无码间串扰的基带传输系统　106 4.5　数字基带传输系统的抗噪声性能　110 4.6　眼图与均衡　112 4.6.1　基带传输系统测量 工具—眼图　112 4.6.2　时域均衡技术　113 4.7　典型数字基带传输系统　116 4.7.1　数字基带传输系统在电力系统中的应用　116 4.7.2　数字基带传输系统在电话传输系统中的应用　117 4.8　通信系统仿真　118 4.8.1　基带传输系统仿真　118 4.8.2　眼图及仿真　121 习题　123 第5章　数字信号的频带传输系统　125 5.1　概述　125 5.2　二进制数字调制原理　126 5.2.1　二进制幅移键控（2ASK）系统　126 5.2.2　二进制频移键控（2FSK）系统　127 5.2.3　二进制相移键控（2PSK和2DPSK）系统　129 5.2.4　二进制数字调制信号的频谱特性　132 5.2.5　二进制数字调制系统的抗噪声性能　134 5.2.6　二进制数字调制系统的性能比较　135 5.3　多进制数字调制系统　135 5.3.1　多进制幅移键控（MASK）　135 5.3.2　多进制频移键控（MFSK）　137 5.3.3　多进制相移键控（MPSK）　137 5.3.4　多进制数字调制系统的抗噪声性能　141 5.4　现代数字调制技术　141 5.4.1　正交幅度调制（QAM）　142 5.4.2　偏移四相相移键控（OQPSK）　143 5.4.3　p/4-QPSK　144 5.4.4　最小频移键控（MSK）　145 5.4.5　其他恒包络调制　148 5.4.6　扩展频谱通信　151 5.5　典型数字频带传输系统　153 5.5.1　数字频带传输系统在数字电视传输系统中的应用　153 5.5.2　数字频带传输系统在5G移动通信系统中的应用　155 5.6　通信系统仿真　156 5.6.1　二进制幅移键控（2ASK）系统仿真　156 5.6.2　二进制频移键控（2FSK）系统仿真　158 习题　160 第6章　通信系统中的差错控制编码 技术　162 6.1　纠错编码原理和方法　162 6.1.1　差错控制方法　162 6.1.2　差错控制编码的基本概念　163 6.2　常用的几种简单信道编码　164 6.2.1　奇偶监督码　165 6.2.2　二维奇偶监督码　165 6.2.3　恒比码　165 6.2.4　正反码　166 6.3　线性分组码　167 6.3.1　监督矩阵H和生成矩阵G　167 6.3.2　错误图样E和校正子S　169 6.3.3　汉明码　170 6.4　其他几种纠错编码　171 6.4.1　循环码　171 6.4.2　卷积码　171 6.4.3　交织编码　172 6.5　差错控制编码技术在通信系统中的应用举例　172 6.5.1　国际标准书号（ISBN）中的差错控制编码技术　172 6.5.2　5G移动通信系统中的差错控制编码技术　173 6.6　通信系统仿真　175 （7,4）线性分组码的编译码仿真　175 习题　179 第7章　通信系统中的同步　181 7.1　概述　181 7.2　载波同步　182 7.2.1　插入导频法　182 7.2.2　非线性变换—滤波法　183 7.2.3　同相正交法 （科斯塔斯环）　184 7.3　位同步　185 7.3.1　插入导频法　185 7.3.2　自同步法　187 7.4　帧同步　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　网同步　196 7.6　同步技术应用　198 7.7　载波同步系统仿真　199 习题　201 第8章　通信系统中的信道复用　203 8.1　多路复用技术　203 8.2　频分复用　203 8.2.1　频分复用原理　203 8.2.2　复合调制　204 8.2.3　正交频分复用　205 8.3　时分复用　206 8.3.1　时分复用原理　206 8.3.2　时分复用所需的信道带宽　207 8.3.3　统计时分复用与波分复用　208 8.4　码分复用　208 8.5　其他复用技术　209 8.5.1　空分复用　209 8.5.2　极化复用　209 8.6　多址技术　210 8.6.1　FDMA　210 8.6.2　TDMA　210 8.6.3　CDMA　211 习题　211 参考文献　212