现代通信理论与技术导论

　　内容简介本书比较深入系统地介绍了信源编码、高效高性能调制解调、信道编码、无线多址、宽带抗干扰、无线接收和无线通信组网等现代通信的主要理论与技术，特别是近年来在这些方面的新理论、新技术、新方法以及在现实生活中的应用。全书共分8章；第1章绪论；第2章信源编码技术；第3章现代调制解调技术；第4章信道编码技术；第5章无线通信多址技术；第6章宽带抗干扰技术；第7章无线通信接收技术；第8章无线通信组网技术。本书的主要特点是基本概念清楚准确，公式：推导详略得当，内容安排系统连贯，文字叙述通俗易懂，并且注意理论联系实际，通过具体的例题来说明抽象的理论，利于读者自学。本书既可作为高等院校通信专业研究生教材，也可作为大学本科通信等专业高年级学生和通信工程技术人员的参考书。1948年，C.E.Shannon发表了著名的论文"通信的数学理论"，为通信领域的技术革命奠定了理论基础；1946年计算机的出现和1947年晶体管的诞生以及由此发展起来的相应技术（特别是集成电路技术）是通信领域技术革命的物理或物质基础。50多年过去了，通信的技术手段不断进步，相继出现了微波中继通信、卫星通信、光纤通信、移动通信、多媒体通信等通信手段，通信的实时性、可靠性、容量、不间断等性能也得到了很大的提高。人们正在逐步实现"任何人（Whoever）在任何地点（Wherever）、任何时间（Whenever）可以同任何对方（Whomever）进行任何形式（Whatever）的通信"这一人类通信的最高目标。现代通信主要有电缆通信、无线电通信、卫星通信、光纤通信、移动通信等，各种通信手段既可以单独运用，自成系统，也可以综合运用组成不同功能的通信网络。随着社会的不断进步，对通信的要求也越来越高，现代通信系统正向着具有多层次、全方位、大纵深，立体覆盖能力，多网络无缝连接能力，高速宽带信息传输与交换能力，语音、数据、图形、图像多业务综合能力，互联、互通、互操作能力，通信、导航、定位、识别多功能综合能力，通信资源共享能力的方向发展。.通信、计算机和半导体技术的发展已经将人类社会推进到一个崭新的发展阶段：信息化社会阶段。在信息化社会中，每个人的生活都与信息的产生、存储、处理和传递密切相关，通信作为传输信息的重要手段已经渗透到社会生活的各个领域，通信的发达与否已经成为衡量一个国家、一个地区现代化程度的重要标志之一，通信对社会的发展、人类的进步以及人们的日常生活起到越来越重要的作用。20世纪90年代出现了Internet后，许多传统的职业正在转变成为需要掌握计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术等知识和要求有更高的分析推理决策能力的职业，人们迫切地希望通过学习、了解和掌握这些技术来提高自身的综合素质和竞争能力，以适应社会的发展。本书侧重于介绍无线通信的原理、技术、系统与网络，深入详细地介绍了信源编码、现代调制解调、信道编码、无线多址、宽带抗干扰、无线接收和无线通信组网等现代通信的主要理论与技术，特别是近年来在这些方面的新理论、新技术、新方法以及在现实生活中的应用。本书的主要特点是概念准确、条理清晰、系统性强、通俗易懂，并且注意理论联系实际，通过具体的例题来说明抽象的理论，以利于读者自学。本书既可作为高等院校通信专业研究生教材，也可作为大学本科通信等专业高年级学生、通信领域研究人员和通信工程技术人员的参考书。现代通信理论与技术的发展日新月异，新理论、新技术、新方法、新设备层出不穷。为了反映当前通信领域的新成果，我们编写了这本《观代通信理论与技术导论》，系统地介绍信源编码、高效高性能调制解调、信道编码、无线多址、宽带抗干扰、无线接收和无线通信组网等现代通信的主要理论与技术，特别是近年来在这些方面的新理论、新技术、新方法以及在现实生活中的应用，以满足有关专业人员希望了解通信学科的新成就及发展趋势的愿望。全书共分8章，参考学时数为60学时。第1章绪论，主要介绍通信的基本概念、通信系统的组成和通信系统的主要质量指标，重点是数字通信系统的主要质量指标。第2章信源编码技术，主要介绍信源编码的基本概念、无失真信源编码和限失真信源编码，重点是无失真信源编码的哈夫曼编码和游程编码，连续信源限失真编码的标量量化（抽样、量化、编码），离散信源限失真编码的预测编码和变换编码。第3章现代调制解调技术，主要介绍新型数字调制解调的分类和正交振幅调制（QAM）、高斯滤波最小频移键控（GMSK）、π／4偏置的四相相移键控（π／4-QPSK）、可变速率调制（VR-QAM）等高效高性能调制解调技术，并对这些调制解调系统的性能进行了分析和比较。第4章信道编码技术，主要介绍离散信道模型、信道编码的目的和基本原理，重点分析了线性分组码、循环码、BCH码和卷积码的构成原理、译码方法和译码性能，最后介绍了网格编码调制（TCM）新技术。第5章无线通信多址技术，主要介绍无线通信多址的基本概念、理论基础和各种多址技术，重点是频分多址技术、时分多址技术和码分多址技术。第6章宽带抗干扰技术，主要介绍扩频通信的基本概念、各类扩频通信系统及其抗噪声，性能，重点是直接序列（1）S3扩频通信系统和跳频（FH）通信系统。第7章无线通信接收技术，主要介绍无线接收的均衡技术和分集技术。均衡技术重点介绍均衡的基本原理、均衡技术的分类、线性均衡器、非线性均衡器和自适应均衡器；分集技术重点介绍分集的基本原理、几种典型的分集方式和RAKE接收机。第8章无线通信组网技术，主要介绍无线组网的基础、无线通信网络的拓扑结构及典型的无线通信网络，重点介绍全球移动系统（GSM）、CDMA数字蜂窝系统（1S-95）、个人通信网（PCN）和无线局域网的功能、结构及特点。本书的主要特点是基本概念清楚准确，公式推导详略得当，内容安排系统连贯，文字叙述通俗易懂，并且注意理论联系实际，通过具体的例题来说明抽象的理论，利于读者自学。本书由张德纯、王兴亮担任主编，陈树新、林家薇、刘芸江、李曼担任副主编，西安交通大学殷勤业教授担任主审。张德纯编写了第1，、2、5章，陈树新编写了第4、7章，王兴亮编写了第6章，林家薇编写了第3章，刘芸江、李曼编写了第8章。全书由张德纯统稿。由于编者的水平和掌握的素材有限，书中难免有不妥或错误之处，欢迎广大读者批评指正。

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第1章绪论
1.1通信的基本概念
1.1.1通信的定义
1.1.2通信的分类
1.1.3信号的传输技术
1.1.4主要的远距离传输方式
1.1.5通信的基本问题
1.2通信系统的组成
I.2.1一般通信系统的组成
1.2.2模拟通信系统的组成
1.2.3数字通信系统的组成
1.2.4数字通信的主要优缺点
1.3通信系统的主要质量指标
1.3.l一般通信系统的质量指标
1.3.2模拟通信系统的主要质量指标
1.3.3数字通信系统的主要质量指标
1.4现代通信技术的发展历史
1.4.1通信发展的历史
1.4.2当前通信的研究热点
1.4.3数字通信技术的发展趋势
第2章信源编码技术
2.1信源编码的基本概念
2.1.1引言
2.1.2信源的分类
2.1.3信源的统计特性模型
2.1.4信源的信息度量
2.1.5信源编码的目的
2.2无失真信源编码
2.2.1基本原理
2.2.2哈夫曼(HuHman)编码
2.2.3算术编码
2.2.4游程编码
2.3限失真信源编码
2.3.1基本原理
2.3.2连续信源的限失真信源编码
2.3.3离散信源的限失真信源编码
第3章现代调制解调技术
3.1引言
3.1.1新型数字调制的分类
3.1.2数字调制技术的性能指标
3.1.3已调信号的功率谱密度
3.1.4已调信号的空间表示
3.2正交振幅调制(QAM)
3.2.1正交振幅调制信号的表示
3.2.2正交振幅调制系统的调制和解调
3.2.3正交振幅调制的性能
3.2.4叠加式QAM(SQAM)
3.3高斯滤波最小频移键控(GMSK)
3.3.1最小频移键控(MSK)
3.3.2高斯滤波最小频移键控(GMSK)
3.4π／4偏置的四相相移键控(x／4—QPSK)
3.4.1一般原理
3.4.2π／4—QPSK的调制与解调
3.4.3π／4—QPSK的功率谱特性
3.4.4π／4—QPSK的误码性能
3.5可变速率调制(VR-QAM)
3.5.1VR-QAM的基本原理
3.5：2VR-QAM的性能
第4章信道编码技术
4.1离散信道模型
4.1.1离散无记忆信道
4.1.2离散输入、连续输出信道
4.1.3波形信道
4.1.4信道容量
4.2差错控制编码的基本概念
4.2.1差错控制方式
4.2.2差错控制编码分类
4.2.3检错与纠错的基本原理
4.3分组码
4.3.1线性分组码
4.3.2循环码
4.3.3BCH码”
4.3.4软判决译码
4.3.5硬判决译码
4.3.6译码性能和最小码距的定界
4.4卷积码
4.4.1卷积码的表述方式
4.4.2二进制卷积码的距离特性
4.4.3卷积码的最佳译码——维特比译码
4.4.4维特比译码的性能分析
4.4.5其他译码算法
4.4.6应用中需要考虑的问题
4.5网格编码调制(TCM)技术
4.5.1问题的提出
4.5.2TCM的集分割原理
4.5.3TCM码网格图的构造
4.5。4TCM码的卷积码表示
4；5.5网格编码8PSK系统的渐近误码性能
第5章无线通信多址技术
5.1无线通信多址技术的基本概念
5.1.1无线通信系统中实现双工通信的方法
5.1.2窄带多址系统与宽带多址系统
5.1.3无线通信多址技术的理论基础
5.2频分多址(FDMA)
5.2.1FDMA的基本原理
5.2.2FDMA系统中的干扰问题
5.2.3FDMA系统的特点
5.3时分多址(TDMA)
5.3.ITDMA的基本原理
5.3.2TDMA的帧结构.
5.3.3TDMA系统的同步问题
5.3.4TDMA系统的特点
5.3.5TDMA系统的有关计算
5.4码分多址(CDMA)
5.4.1CDMA的基本原理
5.4.2实现CDMA的数学基础
5.4.3CDMA系统的特点
5.4.4CDMA系统中的两个问题
5.5扩频多址(SSMA)
5.5.1跳频多址(FHMA)
5.5.2混合扩频多址(HSSMA)
5.6其他多址方式
5.6.1空分多址(SDMA)
5.6.2极分多址(PDMA)
第6章宽带抗干扰技术
6.1扩频通信概述
6.1.1扩频通信的概念
6.1.2扩频通信的特点
6.1.3扩频通信的基本理论
6。1.4扩频通信系统的类型
6.2直接序列(DS)扩频系统
6.2.1扩频通信基本模型
6.2.2直接序列‘扩频信号
6.2.’3多进制直.接序列扩频信号
6.2.4直接序列扩频信号的相关解扩
6.2.5直接序列扩频系统的抗噪性能
6.3跳频(FH)通信系统
6.3.1跳频通信的基本概念
6.3.2跳频及其频率合成器
6.3.3跳频通信系统的性能
6.3.4跳频通信系统的抗噪性能
6.3.5跳频通信系统的技术特点
6.4跳时(TH)通信系统
6.5.混合扩展频谱系统
6.5.1跳频／直接序列(FH／DS)混合系统
6.5.2跳频/跳时(FH／TH)混合系统
6.5.3跳时／直接序列(TH／DS)混合系统
6.6多载波正交频分复用(OFDM)调制与解调
6.6.1OFDM基本原理。
6.6.2OFDM系统传输特性
6.6.3OFDM系统实现中的关键问题
6.6.4OFDM系统性能
第7章无线通信接收技术
7.l均衡技术的基本概念
7.1.1均衡的基本原理
7.1.2均衡技术的分类
7.2’线性均衡器
7.2.1峰值失真准则
7.2.2均方误差(MSE)准则
7.3非线性均衡器
7.3.1判决反馈(DFE)均衡器
7.3.2最大似然序列估值(MLSE)均衡器
7.4自适应均衡器
7.4.1自适应均衡的基本原理
7.4.2迫零算法
7.4.3最小均方算法
7.4.4递归最小二乘算法
7.4.5算法小结
7.5分集技术的基本概念
7.5.1分集的基本原理
7.5.2选择分集
7.5.3最大比率合并
7.6几种典型的分集方式
7.6.1空间分集
7.6.2极化分集
7.6.3其他分集方式
7.7多径信号的分离与合并
7.7.1多径信号分离与合并的基本原理
7.7.2RAKE接收机
第8章无线通信组网技术
8.1无线组网基础
8.1.1无线组网的发展
8.1.2无线组网中的业务选择
8.1.3无线数据业务
8.2网络拓扑结构
8.2.1无线网络拓扑
8.2.2蜂窝网络拓扑
8.2.3信号信噪比的计算
8.2.4容量扩展技术
8.3全球数字移动电话系统(GSM)
8.3.1GSM业务和功能
8.3.2GSM系统体系结构
8.3.3支持移动环境的机制
8.3.4网络基础结构中的通信
8.4CDMA数字蜂窝系统(1S-95)
8.4.1频率和信道规范
8.4.2前向CDMA信道
8.4.3后向CDMA信道
8.4.4CDMA的移动性和无线资源管理
8.5个人通信和个人通信网(PCS／PCN)
8.5.1个人通信的概念
8.5.2无线个人通信的现状
8.5.3无线个人通信的发展动态
8.5.41MT—2000
8.6信息时代的无线局域网
8.6.1无线LAN的概念、分类及特点
8.6.2无线LAN网络拓扑结构
8.6.3无线LAN传输信道
8.6.4无线LAN标准及其比较
参考文献