通信原理實用教程 — 使用 MATLAB 模擬與分析

本書全面介紹現代通信系統的基本組成模型和信息傳輸中的各種調制解調技術, 全書共分8章, 內容 包括通信和信息傳輸的基本概 念, 通 信 系 統 中 的 信 號、 信 道 與 噪 聲, 模 擬 調 制 傳 輸, 模 擬 信 號 的 數 字 化 傳 輸, 數字基帶傳輸, 數字調制傳輸, 現代數字調制和物聯網通信技術簡介。在相應章節最後附有實例, 介紹 基於 MA T L A BR 2 0 2 0相關內容的建模與模擬, 通過上機實踐練習, 可以幫助讀者更好地理解和掌握抽象 的理論知識, 激發學習興趣。 本書主要面向高等學校電 氣 類、 電 子 信 息 工 程 類、 通 信 工 程、 計 算 機 科 學 與 計 算 等 專 業, 內 容 淺 顯 易 懂, 邏輯性強, 盡量淡化復雜的數學演算和公式推證, 註重基本概念和重要結論的理解和實際應用。本書 可作為高等學校電子電氣類各專業“ 通信原理” “ 系統建模與模擬” “ MA T L A B / S i m u l i n k信號與系統分析” 等課程教材, 也可供相關工程技術人員閱讀和參考。

 

 

 

 

目錄

全書主要內容

 

第1章基本概念

 

1．1通信及通信系統

 

1．1．1通信系統的基本組成模型

 

1．1．2通信系統的分類

 

1．1．3模擬通信和數字通信系統

 

1．2調制和解調

 

1．2．1調制和解調的基本概念

 

1．2．2調制和解調的分類

 

1．2．3調制的作用

 

1．3通信系統的質量指標

 

1．3．1模擬通信系統的質量指標

 

1．3．2數字通信系統的質量指標

 

1．4MATLAB/Simulink基礎

 

1．4．1MATLAB編程基礎

 

1．4．2Simulink基礎

 

1．4．3MATLAB的幫助系統

 

課程思政閱讀材料

 

習題1

 

實踐練習1

 

第2章信號、通道與噪聲

 

2．1信號和系統的基本概念

 

2．2傅里葉變換與信號的頻譜

 

2．2．1信號的頻譜

 

2．2．2傅里葉變換的常用性質

 

2．2．3信號的能量譜、功率譜與自相關函數

 

2．2．4信號的帶寬

 

2．3線性系統與濾波器

 

2．3．1線性系統及其頻率特性

 

2．3．2系統響應的頻域求解

 

2．3．3濾波器

 

2．4通道及其特性

 

2．4．1通道的分類

 

2．4．2通道的數學模型

 

2．4．3通道特性對傳輸的影響

 

 

 

 

 

2．5噪聲

 

2．5．1噪聲的來源及分類

 

2．5．2高斯噪聲和白噪聲

 

2．5．3窄帶高斯白噪聲

 

2．6MATLAB在信號和噪聲分析中的應用

 

2．6．1信號頻譜的MATLAB程序求解

 

2．6．2信號的時間波形和頻譜觀察

 

2．6．3濾波器設計

 

2．6．4通信工具箱及其常用模塊

 

2．6．5子系統及其創建方法

 

課程思政閱讀材料

 

習題2

 

實踐練習2

 

第3章模擬調制傳輸

 

3．1模擬幅度調制

 

3．1．1模擬幅度調制的基本原理

 

3．1．2DSBSC調制和AM調制

 

3．1．3SSB調制和VSB調制

 

3．2模擬角度調制

 

3．2．1角度調制的基本概念

 

3．2．2窄帶調頻和寬帶調頻

 

3．2．3調頻信號的產生方法

 

3．3模擬調制系統的解調

 

3．3．1相乾解調

 

3．3．2非相乾解調

 

3．4模擬調制系統的抗噪聲性能

 

3．4．1抗噪聲性能分析模型

 

3．4．2輸入信噪比的計算

 

3．4．3輸出信噪比和信噪比增益

 

3．5模擬調制應用舉例

 

3．5．1頻分復用

 

3．5．2廣播電視通信系統

 

3．5．3調頻立體聲廣播

 

3．6模擬調制解調過程的MATLAB模擬

 

3．6．1MATLAB編程模擬

 

3．6．2Simulink模型模擬

 

3．6．3Simulink中的調制解調模塊

 

課程思政閱讀材料

 

習題3

 

實踐練習3

 

第4章模擬信號的數字化傳輸

 

4．1抽樣及抽樣定理

 

4．1．1抽樣

 

4．1．2抽樣定理

 

4．1．3實際抽樣 

 

4．2量化及量化信噪比

 

4．2．1均勻量化 

 

4．2．2量化誤差和量化信噪比

 

4．2．3非均勻量化

 

4．3編碼

 

4．3．1常用的二進制碼組 

 

4．3．2均勻量化編碼方法

 

4．3．3A律13折線編碼 

 

4．4脈沖編碼調制系統 

 

4．4．1PCM系統的碼元速率 

 

4．4．2PCM系統的抗噪聲性能

 

4．5預測編碼

 

4．5．1差分脈沖編碼調制

 

4．5．2增量調制

 

4．6時分復用和復接

 

4．6．1時分復用的基本原理

 

4．6．2復接

 

4．7抽樣量化編碼過程的MATLAB模擬

 

4．7．1量化信噪比的測量 

 

4．7．2PCM傳輸系統模擬 

 

4．7．3增量調制編解碼模擬

 

課程思政閱讀材料

 

習題4

 

實踐練習4

 

第5章數字基帶傳輸

 

5．1數字基帶傳輸系統的基本組成 

 

5．2數字基帶信號及其頻域特性

 

5．2．1基本碼型

 

5．2．2常用碼型

 

5．2．3數字基帶信號的功率譜

 

5．3碼間乾擾

 

5．3．1碼間乾擾的概念

 

5．3．2無碼間乾擾傳輸的條件

 

5．3．3無碼間乾擾的典型傳輸波形

 

5．4部分響應和均衡技術

 

5．4．1部分響應技術

 

5．4．2均衡技術

 

5．5抗噪聲性能與眼圖

 

5．5．1數字基帶信號的傳輸與判決

 

5．5．2誤碼率分析

 

5．5．3眼圖

 

5．6數字基帶傳輸系統的MATLAB模擬分析

 

5．6．1碼型編碼

 

5．6．2發送和接收濾波器模塊

 

5．6．3眼圖及基帶傳輸特性觀察

 

5．6．4誤碼性能的模擬分析

 

課程思政閱讀材料

 

習題5

 

實踐練習5

 

第6章數字調制傳輸

 

6．1二進制數字調制和解調

 

6．1．1二進制數字調制的基本原理

 

6．1．2二進制數字調制信號的特性

 

6．1．3解調方法

 

6．2二進制差分相移鍵控

 

6．2．12PSK的倒π現象

 

6．2．22DPSK調制和解調

 

6．3二進制調制系統的抗噪聲性能

 

6．3．12ASK系統的抗噪聲性能

 

6．3．22FSK系統的抗噪聲性能

 

6．3．32PSK和2DPSK系統的抗噪聲性能

 

6．4二進制數字調制系統性能比較

 

6．5數字信號的最佳接收

 

6．5．1匹配濾波器

 

6．5．2最佳接收機

 

6．6數字調制傳輸系統的MATLAB模擬分析

 

6．6．1二進制數字調制的MATLAB/Simulink模擬

 

6．6．2數字基帶調制模塊

 

6．6．3科斯塔斯環的建模模擬

 

課程思政閱讀材料

 

習題6

 

實踐練習6

 

第7章現代數字調制

 

7．1多進制基帶信號

 

7．2多進制數字調制

 

7．2．1多進制調制的基本原理

 

7．2．2MPSK

 

7．3MSK

 

7．3．1MSK信號的表示

 

7．3．2MSK的相位網格圖

 

7．3．3MSK的產生和解調

 

7．4QAM

 

7．4．1QAM的基本原理

 

7．4．2QAM信號的產生和解調

 

7．4．3QAM信號的特性

 

7．5正交頻分復用

 

7．5．1OFDM的基本思想

 

7．5．2OFDM的基本原理

 

7．5．3基於FFT的OFDM系統組成

 

7．6現代數字調制的MATLAB模擬

 

7．6．1多進制調制傳輸的頻帶利用率

 

7．6．2MSK調制過程的建模模擬

 

7．6．3多進制調制模塊及其應用

 

課程思政閱讀材料

 

習題7

 

實踐練習7

 

第8章物聯網通信技術簡介

 

8．1物聯網通信技術概述

 

8．1．1物聯網通信的產生和發展

 

8．1．2物聯網體系結構和通信系統

 

8．2RFID技術

 

8．2．1RFID系統的組成

 

8．2．2RFID系統的工作原理

 

8．2．3RFID的典型應用

 

8．3ZigBee技術

 

8．3．1ZigBee技術的特點及應用

 

8．3．2ZigBee協議

 

8．3．3ZigBee網絡的拓撲結構

 

8．4藍牙通信技術

 

8．4．1藍牙協議

 

8．4．2藍牙網絡連接

 

8．4．3藍牙技術的特點及應用

 

8．5WiFi通信技術

 

8．5．1WiFi和WLAN簡介

 

8．5．2WLAN物理層協議

 

8．5．3MAC層協議

 

8．5．4WLAN的組成及拓撲結構

 

8．6物聯網通信的綜合應用

 

8．6．1M2M技術

 

8．6．2WSN技術

 

課程思政閱讀材料

 

習題8

 

附錄A傅里葉變換的常用性質

 

附錄BQ函數表

 

附錄C常用三角公式

 

附錄D第1類n階貝塞爾函數

 

參考文獻