現代通信原理（第2版）

曹誌剛，清華大學電子工程系教授、博士生導師，從事通信和語音信號處理等領域的研究和教學工作。美國斯坦福大學訪問學者、香港科技大學訪問教授。先後承擔了數十項科研項目。獲國家及省部委十余項科技獎勵，專利二十余項，並獲政府特殊津貼。發表論文500余篇，獲2009年IEEE 馬可尼論文獎。著譯五本，其中《現代通信原理》獲1996年全國電子類優秀教材一等獎。指導的兩名博士生分獲2003年和2005年全國百篇優秀博士論文獎和提名獎。個人傳記已收錄於中國科學技術協會於2011年編撰出版的《中國科學技術專家傳略》（電子信息科學技術卷）。

 

目錄

 

 

 

 

第1章緒論

 

§1.1現代通信與信息社會

 

§1.2通信系統的組成

 

§1.3通信系統的分類

 

§1.4通信技術發展概況

 

1.4.1通信發展簡史

 

1.4.2主要傳輸手段的發展現狀和

趨勢

 

§1.5通信系統的性能度量

 

第2章信息論初步

 

§2.1信息的度量

 

2.1.1消息的統計特性

 

2.1.2離散信源的信息量

 

2.1.3離散信源的平均信息量

 

2.1.4連續信源的信息度量

 

§2.2信道容量和香農公式

 

2.2.1有擾離散信道的信息傳輸

 

2.2.2有擾連續信道的信息傳輸

 

參考文獻

 

習題

 

第3章模擬線性調制

 

§3.1雙邊帶調幅(DSB)

 

3.1.1常規雙邊帶調幅(AM)

 

3.1.2抑制載波雙邊帶調幅

(DSBSC)

 

3.1.3常規雙邊帶調幅和抑制載波

雙邊帶調幅的調制與解調

 

§3.2單邊帶調制(SSB)

 

3.2.1單邊帶信號的頻域表達及

濾波法形成

 

3.2.2單邊帶信號的時域表達及

相移法形成

 

3.2.3單邊帶信號的維弗法形成

 

3.2.4單邊帶信號的解調

 

§3.3殘留邊帶調制(VSB)

 

3.3.1殘留邊帶信號的產生

 

3.3.2殘留邊帶信號的解調

 

§3.4線性調制的一般模型

 

3.4.1線性調制信號產生的一般

模型

 

3.4.2相幹解調的一般模型

 

3.4.3插入載波包絡檢波

 

§3.5線性調制系統的抗噪聲性能

 

3.5.1通信系統抗噪聲性能的分析

模型

 

3.5.2線性調制相幹解調的抗噪聲

性能

 

*3.5.3常規調幅包絡檢波的抗噪聲

性能

 

§3.6頻分多路復用及線性調制應用

舉例

 

3.6.1頻分多路復用原理

 

3.6.2載波電話系統

 

3.6.3廣播電視

 

3.6.4立體聲廣播

 

參考文獻

 

習題

 

第4章模擬角調制

 

§4.1角調制基本概念

 

§4.2窄帶角調制

 

4.2.1窄帶調頻

 

4.2.2窄帶調相

 

§4.3正弦信號調制時的寬帶調頻

 

4.3.1單頻調制時寬帶調頻信號的

頻域表達

 

4.3.2單頻調制時的頻帶寬度

 

4.3.3單頻調制時的功率分配

 

4.3.4雙頻及多頻調制

 

§4.4任意信號調制時調頻信號的頻譜

 

*4.4.1周期性信號調頻

 

*4.4.2隨機信號調頻

 

*4.4.3任意限帶信號調制時的頻帶

寬度

 

§4.5寬帶調相

 

4.5.1單頻寬帶調相

 

4.5.2任意信號的寬帶調相

 

§4.6調頻信號的產生與解調

 

4.6.1調頻信號的產生

 

4.6.2調頻信號的解調

 

§4.7調頻系統的抗噪聲性能

 

4.7.1非相幹解調的抗噪聲性能

 

4.7.2門限效應

 

4.7.3相幹解調的抗噪聲性能

 

§4.8采用預加重/去加重改善信噪比

 

§4.9改善門限效應的解調方法

 

4.9.1反饋解調器

 

4.9.2鎖相環解調器

 

§4.10調頻應用舉例

 

4.10.1調頻廣播

 

4.10.2廣播電視伴音

 

4.10.3衛星廣播電視

 

4.10.4通信衛星中的頻分多址

 

參考文獻

 

習題

 

第5章脈沖編碼調制

 

§5.1脈沖編碼調制(PCM)基本原理

 

§5.2低通與帶通抽樣定理

 

5.2.1低通抽樣定理

 

5.2.2內插公式

 

5.2.3帶通抽樣定理

 

§5.3實際抽樣

 

5.3.1自然抽樣

 

5.3.2平頂抽樣

 

§5.4標量量化與矢量量化

 

5.4.1標量量化

 

*5.4.2矢量量化

 

§5.5最佳量化器

 

§5.6均勻量化

 

§5.7最佳非均勻量化

 

§5.8對數量化及其折線近似

 

5.8.1理想對數量化

 

5.8.2A律對數壓縮特性

 

5.8.3μ律對數壓縮特性

 

5.8.4對數壓縮特性的折線近似

 

§5.9PCM編碼原理

 

5.9.1折疊二進制碼(FBC)

 

5.9.2信道誤碼對信噪比的影響

 

5.9.3CCITT標準的PCM編碼

規則

 

§5.10對數PCM與線性PCM碼之間的

變換

 

*§5.11單片PCM編解碼器

 

參考文獻

 

習題

 

 

第6章自適應差分脈碼調制

 

§6.1概述

 

§6.2DPCM的基本原理

 

§6.3自適應預測

 

§6.4自適應量化

 

*§6.532 kb/s ADPCM編解碼系統

 

參考文獻

 

習題

 

 

第7章增量調制

 

§7.1簡單增量調制原理

 

§7.2數字壓擴自適應增量調制

 

§7.3增量總和調制

 

§7.4信道誤碼對增量調制的影響

 

§7.5集成化數字壓擴增量調制器

 

*7.5.1增量調制集成電路的工作

原理

 

*7.5.2單積分增量調制電路

 

參考文獻

 

習題

 

 

第8章時分復用

 

§8.1時分復用TDM原理

 

§8.2PCM基群幀結構

 

§8.3增量調制復用終端的幀結構

 

§8.460路PCMADPCM變換編碼

終端的幀結構

 

§8.5數字復接終端

 

8.5.1數字復接原理

 

8.5.2正碼速調整復接器

 

§8.6幀同步

 

8.6.1逐碼移位同步法

 

8.6.2捕捉態的工作邏輯

 

8.6.3置位同步法

 

*8.6.4幀同步系統分析

 

參考文獻

 

習題

 

第9章數字信號的基帶傳輸

 

§9.1數字基帶信號的碼型

 

9.1.1數字基帶信號的碼型設計

原則

 

9.1.2二元碼

 

9.1.3三元碼

 

9.1.4多元碼

 

§9.2數字基帶信號的功率譜計算

 

9.2.1相同波形隨機序列的功

率譜

 

*9.2.2一般情況下的隨機序列功

率譜

 

§9.3波形傳輸的無失真條件

 

9.3.1奈奎斯特第一準則： 抽樣值

無失真

 

9.3.2奈奎斯特第二準則： 轉換點

無失真

 

9.3.3奈奎斯特第三準則： 脈沖波

形面積保持不變

 

§9.4部分響應基帶傳輸系統

 

9.4.1部分響應波形

 

9.4.2部分響應基帶傳輸系統的

相關編碼與預編碼

 

§9.5數字信號基帶傳輸的差錯率

 

9.5.1二元碼的誤比特率

 

9.5.2三元碼和多元碼的差錯率

 

9.5.3部分響應基帶信號的差

錯率

 

§9.6擾碼和解擾

 

9.6.1m序列的產生和性質

 

9.6.2擾碼和解擾原理

 

§9.7眼圖

 

§9.8均衡

 

9.8.1時域均衡原理

 

*9.8.2均衡算法及實現

 

參考文獻

 

習題

 

第10章數字信號的載波傳輸

 

§10.1二進制數字調制

 

10.1.1二進制幅度鍵控

(2ASK)

 

10.1.2二進制頻移鍵控

(2FSK)

 

10.1.3二進制相移鍵控

(2PSK或BPSK)

 

10.1.4二進制差分相移鍵控

(2DPSK)

 

§10.2數字信號的最佳接收

 

10.2.1匹配濾波器

 

10.2.2數字信號接收的統計

模型

 

10.2.3最小錯誤概率最佳接

收機

 

§10.3二進制數字調制的誤比特率

 

10.3.1二進制最佳接收機的誤

比特率

 

10.3.2二進制調制非相幹解調

時的誤比特率

 

10.3.3信噪比、Eb/n0和帶寬

 

§10.4多進制數字調制

 

10.4.1多進制幅度鍵控

(MASK)

 

10.4.2多進制相移鍵控

(MPSK)

 

10.4.3多進制頻移鍵控

(MFSK)

 

10.4.4幅度與相位相結合的多進制

調制(MQAM,MQPR)

 

§10.5恒包絡調制

 

10.5.1偏移四相相移鍵控

(OQPSK)

 

10.5.2最小頻移鍵控(MSK)

 

*10.5.3其他恒包絡調制

 

§10.6各種數字調制的比較

 

§10.7帶通傳輸系統的復包絡和計算機

模擬

 

*10.7.1帶通信號的復包絡

 

*10.7.2帶通傳輸系統的復

包絡表示

 

*10.7.3帶通傳輸系統的計算機

模擬

 

參考文獻

 

習題

 

第11章差錯控制編碼和線性分組碼

 

§11.1差錯控制編碼的基本概念

 

11.1.1差錯控制方式

 

11.1.2差錯控制編碼分類

 

11.1.3有擾離散信道的編碼

定理

 

11.1.4檢錯和糾錯的基本原理

 

11.1.5幾種實用的簡單檢錯碼

 

§11.2線性分組碼

 

11.2.1基本概念

 

11.2.2校驗矩陣

 

11.2.3生成矩陣

 

11.2.4校正子

 

11.2.5漢明碼

 

*11.2.6線性碼的最小碼距界限

 

§11.3循環碼

 

11.3.1循環碼的特點

 

11.3.2生成多項式

 

11.3.3循環碼的生成矩陣和校驗

矩陣

 

11.3.4循環碼的編碼器

 

11.3.5循環碼的譯碼器

 

§11.4BCH碼

 

11.4.1本原循環碼

 

11.4.2BCH碼的生成多項式

 

11.4.3BCH碼的譯碼

 

§11.5糾正和檢測突發錯誤的分組碼

 

11.5.1交織碼

 

11.5.2Fire碼

 

11.5.3捕錯譯碼

 

*11.5.4RS碼

 

11.5.5CRC碼

 

§11.6糾錯碼的誤碼性能

 

§11.7低密度奇偶校驗碼

 

11.7.1背景 

 

11.7.2表示法

 

11.7.3有限幾何構造法

 

11.7.4譯碼算法

 

參考文獻

 

習題

 

第12章卷積碼

 

§12.1卷積碼的結構和描述

 

12.1.1卷積碼的圖解表示

 

12.1.2卷積碼的解析表示

 

12.1.3遞歸系統卷積碼

 

*§12.2卷積碼的距離特性

 

§12.3卷積碼的維特比譯碼

 

12.3.1卷積碼的最大似然

譯碼

 

12.3.2維特比譯碼

 

*12.3.3維特比譯碼性能的聯合

界和最佳碼

 

12.3.4維特比譯碼器的實現

 

§12.4序貫譯碼(序列譯碼)

 

12.4.1序貫譯碼的基本原理

 

*12.4.2費諾算法

 

*12.4.3堆棧算法

 

§12.5門限譯碼

 

12.5.1門限譯碼的基本原理

 

12.5.2試探碼

 

*12.5.3自正交碼

 

§12.6卷積碼的應用

 

§12.7編碼與調制的聯合優化

 

*12.7.1TCM的集分割原理

 

*12.7.2TCM碼網格圖的構造

原則

 

*12.7.3TCM碼的卷積碼表示

 

*12.7.4網格編碼8PSK系統的漸近

誤碼性能

 

參考文獻

 

習題

 

附錄1常用三角公式

 

附錄2Q函數和誤差函數

 

附錄3第一類貝塞爾函數

 

附錄4傅氏變換