本书讲述通信系统的基本概念、工作原理、性能指标和分析方法等。各章突出物理概念，精简数学过程，理论联系实际，反映新的技术成果，分析问题时力求深入浅出。主要内容包括：通信基础知识、随机过程与噪声、信道与信道容量、模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字化、数字信号的基带传输、数字信号的频带传输、现代数字调制与解调、差错控制编码、同步原理、数字通信的典型应用等。     读者对象：本书可作为通信工程、信息工程、电子信息工程、物联网工程、计算机科学与技术等专业以及信息类其他相近专业本科生的教材，也可作为工程技术人员学习的参考书。

前 言 　　“通信原理”是通信工程、信息工程、电子信息工程、物联网工程、计算机科学与技术等专业的一门重要的专业基础课。本书的宗旨，是帮助读者掌握通信的基本概念、基本理论和基本方法，理解通信系统的组成和设计过程。 　　本书的编写注重凝练课程内容、精简数学过程、突出实践环节、加强工程应用、体现技术发展，避免出现理论性太强、数学要求过高、教学内容偏多、覆盖面太宽等现象。教材编写突出应用型人才培养特征。 　　具体地讲，本书在编写中力图做到以下几个方面： 　　（1）简明性：突出基本概念、精选教学内容、简化数学过程、加强插图教学、压缩全书章节； 　　（2）应用性：添加模拟通信典型应用和数字通信典型应用方面的内容，加强典型练习题的教学内容； 　　（3）先进性：突出数字通信的教学，注意反映最新研究成果； 　　（4）实践性：在主要章节中添加了MATLAB仿真举例的内容，目的是使理论教学与实践教学更紧密地结合，体现学以致用的思想，也为拓展学生课外学习提供帮助； 　　（5）系统性：在章节安排上，前后结构更为合理，教学内容更为紧凑。 　　本书的建议学时数为64学时，可针对不同教学对象和时间酌情取舍。 　　全书共分为11章。第1章是通信基础知识，介绍通信系统的基本组成、性能指标、信息的量度等。第2章是随机过程与噪声，介绍随机信号的统计描述。第3章是信道与信道容量，包括信道的划分、信道中的噪声和信道容量。第4章是模拟信号的调制与解调，包括线性调制与非线性调制的原理和抗噪声性能分析。第5章是模拟信号的数字化，包括抽样、量化、编码过程以及时分复用与复接等概念。第6章是数字信号的基带传输，包括数字基带信号的描述、理想传输特性、抗噪声性能分析、眼图、消除码间串扰技术以及最佳基带传输系统等。第7章是数字信号的频带传输，包括二进制和多进制的振幅键控、频移键控、相移键控、差分相移键控的基本原理和抗噪声性能分析。第8章是现代数字调制与解调，包括正交幅度调制、交错正交相移键控、最小频移键控、高斯最小频移键控和正交频分复用。第9章是差错控制编码，包括差错控制编码基础、线性分组码、循环码、卷积码和Turbo码。第10章是同步原理，包括载波同步、位同步、群同步和网同步。第11章是数字通信的典型应用，介绍数字通信在光纤通信、数字微波中继通信、现代交换技术等领域的应用。 　　书后附有各章习题参考答案、通信常用名词中英对照和MATLAB常用命令，方便读者学习查找。 　　本书第1章和第8章由王琪编写，第2章和第3章由李茂富编写，第4章和第5章由洪梅编写，第6章由杨洁编写，第7章和第9章由童莹编写，第10章和第11章由杨小伟编写。全书由王琪统编定稿。 　　宁波大学信息科学与工程学院刘太君教授主审了全书，并提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。本书在编写中引用了一些国内外文献，这些文献均在各章中一一列出，在此对相关作者表示诚挚的谢意。 　　由于编著者水平有限，经验不足，书中难免存在一些错误和不当之处，恳请广大读者批评指正。 　　 　　 　　 编著者 　　 2011年6月于南京

目 录 第1章 通信基础知识 （1） 　　1.1 通信的概念 （1） 　　1.2 通信系统的组成 （1） 1.2.1 通信系统一般模型 （1） 1.2.2 模拟通信系统 （2） 1.2.3 数字通信系统 （3） 　　1.3 通信系统的分类 （5） 　　1.4 通信技术发展概况 （8） 　　1.5 信息的量度 （10） 1.5.1 信息量的定义 （10） 1.5.2 平均信息量 （12） 　　1.6 通信系统的性能指标 （13） 1.6.1 模拟通信系统有效性与可靠性 （13） 1.6.2 数字通信系统有效性与可靠性 （13） 　　1.7 通信网概述 （14） 1.7.1 通信网的基本构成和分类 （14） 1.7.2 通信网的拓扑结构 （15） 1.7.3 通信网发展趋势 （17） 　　1.8 MATLAB与通信仿真 （17） 1.8.1 MATLAB简介 （17） 1.8.2 通信仿真技术 （18） 　　1.9 本章小结 （19） 　　思考题 （19） 　　习题 （20） 第2章 随机过程与噪声 （22） 　　2.1 随机过程描述 （22） 2.1.1 随机过程概念 （22） 2.1.2 随机过程的统计特性 （23） 2.1.3 随机过程的数字特征 （24） 　　2.2 平稳随机过程 （25） 2.2.1 严平稳过程与广义平稳过程 （25） 2.2.2 平稳过程的各态历经性 （26） 2.2.3 平稳过程自相关函数与功率谱密度 （26） 　　2.3 平稳随机过程通过线性系统 （29） 　　2.4 高斯过程 （31） 2.4.1 高斯过程的定义 （31） 2.4.2 高斯过程的主要特性 （32） 2.4.3 高斯过程的一维分布 （32） 2.4.4 高斯白噪声 （34） 　　2.5 窄带高斯噪声 （36） 2.5.1 窄带高斯噪声统计特性 （37） 2.5.2 正弦波加窄带高斯噪声 （40） 　　2.6 MATLAB仿真举例 （42） 　　2.7 本章小结 （44） 　　思考题 （45） 　　习题 （45） 第3章 信道与信道容量 （48） 　　3.1 有线信道与无线信道 （48） 3.1.1 有线信道 （48） 3.1.2 无线信道 （49） 　　3.2 调制信道与编码信道 （52） 3.2.1 调制信道 （53） 3.2.2 编码信道 （54） 　　3.3 恒参信道与随参信道 （56） 3.3.1 恒参信道 （56） 3.3.2 随参信道 （57） 　　3.4 信道中的噪声 （61） 3.4.1 噪声源分类 （62） 3.4.2 噪声等效带宽 （63） 　　3.5 信道容量 （64） 3.5.1 离散信道容量 （64） 3.5.2 连续信道容量 （66） 　　3.6 MATLAB仿真举例 （69） 　　3.7 本章小结 （70） 　　思考题 （71） 　　习题 （71） 第4章 模拟信号的调制与解调 （73） 　　4.1 幅度调制与解调 （74） 4.1.1 幅度调制原理 （74） 4.1.2 幅度调制的解调原理 （80） 4.1.3 幅度调制抗噪声性能分析 （81） 　　4.2 角度调制与解调 （86） 4.2.1 角度调制原理 （87） 4.2.2 调频信号的频谱分析 （88） 4.2.3 调频信号的产生与解调原理 （92） 4.2.4 调频系统的抗噪声性能分析 （95） 　　4.3 频分复用（FDM） （98） 　　4.4 模拟通信的典型应用 （99） 4.4.1 载波电话 （99） 4.4.2 调频立体声广播 （100） 　　4.5 MATLAB仿真举例 （101） 4.5.1 双边带（DSB）调制与解调仿真 （101） 4.5.2 FM调制与解调的仿真 （102） 　　4.6 本章小结 （105） 　　思考题 （105） 　　习题 （106） 第5章 模拟信号的数字化 （108） 　　5.1 抽样 （108） 5.1.1 低通信号抽样定理 （108） 5.1.2 带通信号抽样定理 （110） 5.1.3 抽样保持电路 （111） 　　5.2 量化 （112） 5.2.1 均匀量化 （112） 5.2.2 非均匀量化 （113） 　　5.3 编码 （116） 5.3.1 常用的二进制码型 （117） 5.3.2 逐次比较法编码与译码 （118） 5.3.3 PCM系统的抗噪声性能 （121） 　　5.4 语音压缩编码 （122） 5.4.1 差分脉冲编码调制（DPCM） （122） 5.4.2 增量调制 （123） 　　5.5 时分复用与复接 （126） 5.5.1 时分复用基本原理 （126） 5.5.2 数字复接基本原理 （127） 　　5.6 MATLAB仿真举例 （129） 5.6.1 低通采样定理的MATLAB实现 （129） 5.6.2 增量调制的MATLAB实现 （132） 　　5.7 本章小结 （134） 　　思考题 （134） 　　习题 （135） 第6章 数字信号的基带传输 （137） 　　6.1 数字基带传输系统的基本组成 （137） 　　6.2 数字基带信号的描述 （138） 6.2.1 数字基带信号的波形 （139） 6.2.2 数字基带信号的功率谱 （140） 6.2.3 数字基带信号的传输码 （146） 6.2.4 码间串扰 （149） 　　6.3 数字基带信号的理想传输特性 （152） 6.3.1 奈奎斯特第一准则 （152） 6.3.2 无码间串扰的传输函数特性 （155） 　　6.4 基带传输系统抗噪性能分析 （157） 6.4.1 二进制双极性系统 （157） 6.4.2 二进制单极性系统 （159） 　　6.5 眼图 （160） 　　6.6 信道均衡与部分响应 （161） 6.6.1 信道均衡 （161） 6.6.2 部分响应系统 （168） 　　6.7 最佳基带传输系统 （172） 6.7.1 匹配滤波器 （172） 6.7.2 基于匹配滤波器的最佳基带传输系统 （177） 　　6.8 MATLAB仿真举例 （180） 6.8.1 二进制数字基带信号波形与功率谱密度仿真 （180） 6.8.2 二进制数字基带信号传输码与眼图仿真 （184） 　　6.9 本章小结 （189） 　　思考题 （190） 　　习题 （190） 第7章 数字信号的频带传输 （195） 　　7.1 二进制振幅键控（2ASK） （195） 7.1.1 2ASK信号的调制与解调 （195） 7.1.2 2ASK信号的功率谱密度 （198） 7.1.3 2ASK系统的抗噪声性能 （199） 　　7.2 二进制频移键控（2FSK） （205） 7.2.1 2FSK信号的调制与解调 （205） 7.2.2 2FSK信号的功率谱 （209） 7.2.3 2FSK系统的抗噪声性能 （210） 　　7.3 二进制相移键控（2PSK） （215） 7.3.1 2PSK信号的调制与解调 （215） 7.3.2 2PSK信号的功率谱 （217） 7.3.3 2PSK系统的抗噪声性能 （218） 　　7.4 二进制差分相移键控（2DPSK） （220） 7.4.1 2DPSK信号的调制与解调 （220） 7.4.2 2DPSK信号的功率谱 （226） 7.4.3 2DPSK系统的抗噪声性能 （227） 　　7.5 二进制键控信号的性能比较 （229） 　　7.6 多进制数字调制 （230） 7.6.1 M进制振幅键控（MASK） （231） 7.6.2 M进制频移键控（MFSK） （231） 7.6.3 M进制相移键控（MPSK） （233） 　　7.7 MATLAB仿真举例 （235） 　　7.8 本章小结 （240） 　　思考题 （241） 　　习题 （241） 第8章 现代数字调制与解调 （243） 　　8.1 正交幅度调制（QAM） （243） 8.1.1 MQAM原理 （243） 8.1.2 MQAM的调制与解调 （245） 8.1.3 MQAM的频带利用率与抗噪声性能 （246） 　　8.2 交错正交相移键控（OQPSK） （248） 8.2.1 OQPSK原理 （248） 8.2.2 OQPSK调制与解调 （249） 　　8.3 最小频移键控（MSK） （250） 8.3.1 MSK信号的基本原理 （251） 8.3.2 MSK信号的调制与解调 （253） 8.3.3 MSK信号的功率谱与误码率 （255） 　　8.4 高斯最小频移键控（GMSK） （256） 　　8.5 正交频分复用（OFDM） （257） 8.5.1 OFDM原理 （258） 8.5.2 OFDM的频带利用率 （259） 8.5.3 OFDM的调制与解调 （260） 8.5.4 OFDM的主要优缺点 （261） 　　8.6 MATLAB仿真举例 （262） 　　8.7 本章小结 （265） 　　思考题 （266） 　　习题 （266） 第9章 差错控制编码 （267） 　　9.1 差错控制技术简介 （267） 　　 9.2 差错控制编码基础 （268） 9.2.1 差错控制编码的分类 （268） 9.2.2 差错控制编码的基本原理 （268） 9.2.3 几种简单差错控制编码方法 （270） 　　9.3 线性分组码 （273） 9.3.1 线性分组码基本原理 （273） 9.3.2 汉明码 （277） 　　9.4 循环码 （277） 9.4.1 循环码基本原理 （277） 9.4.2 BCH码和RS码 （284） 　　9.5 卷积码 （286） 9.5.1 卷积码的编码原理 （286） 9.5.2 卷积码的译码原理 （290） 　　9.6 Turbo码 （295） 　　9.7 MATLAB仿真举例 （297） 　　9.8 本章小结 （301） 　　思考题 （302） 　　习题 （302） 第10章 同步原理 （304） 　　10.1 载波同步 （304） 10.1.1 插入导频法 （304） 10.1.2 直接提取法 （308） 10.1.3 载波同步系统的性能及影响 （314） 　　10.2 位同步 （316） 10.2.1 外同步法 （317） 10.2.2 自同步法 （318） 10.2.3 位同步的性能指标及误差对性能的影响 （323） 　　10.3 帧同步 （325） 10.3.1 对帧同步系统的要求 （326） 10.3.2 实现帧同步的方法 （326） 10.3.3 帧同步的保护 （330） 10.3.4 帧同步系统的性能 （331） 　　10.4 网同步 （332） 10.4.1 网同步的基本概念 （333） 10.4.2 网同步方法 （333） 　　10.5 本章小结 （336） 　　思考题 （337） 　　习题 （337） 第11章 数字通信的典型应用 （338） 　　11.1 光纤通信 （338） 11.1.1 光纤通信概述 （338） 11.1.2 光纤和光缆 （340） 11.1.3 光纤通信系统 （346） 11.1.4 SDH光纤通信 （348） 　　11.2 数字微波中继通信 （351） 11.2.1 微波及其通信 （351） 11.2.2 微波中继通信系统 （353） 11.2.3 数字微波通信设备 （354） 　　11.3 现代交换技术 （356） 11.3.1 交换技术概述 （356） 11.3.2 电话交换技术 （359） 11.3.3 分组交换技术 （362） 　　11.4 本章小结 （364） 　　思考题 （365） 附录A 常用通信名词中英对照 （366） 附录B MATLAB常用命令与函数 （369） 附录C 部分习题参考答案 （375） 主要参考文献 （383）

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