通信原理

　　本书对通信系统的基础理论和关键技术进行深入分析。全书共12章，包括绪论、随机过程、连续波模拟调制、模拟信号数字化、基带脉冲传输、信号空间分析、数字调制、扩频调制、无线信道与无线传输新技术、信息论基础、信道编码，以及同步技术。本书强调通信基础理论，注重理论知识与工程实践的联系，内容融入近期新通信技术。本书知识全面，条理清晰，阐述浅显易懂，配套资源丰富。本书可作为高等院校电子信息类和计算机类专业通信原理课程的教材或教学参考书，也可作为相关科研和工程技术人员的参考用书。

　　宋铁成，分别于1989年、1992年和2006年获得东南大学学士、硕士和博士学位；2007年入选教育部新世纪优秀人才和江苏省“333高层次人才培养工程”首批中青年科技领军人才；现为东南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室二级教授、博士生导师，通信技术研究院常务副院长。目前主要研究方向为移动通信理论与技术、认知无线电、物联网和泛在异构网络等。先后承担国家、省部级和企业合作项目数十项；以第一完成人获得江苏省科学技术一等奖1项，另外参与获得省部级一等奖4项等。主持教育部、江苏省和东南大学“通信原理”课程教改项目多项，参编教材8本。移动通信国家重点实验室是国内高校中专享专门从事移动通信研究的国家重点实验室，以基础理论创新研究及与工程实践的密切衔接见长，每年均在国际有名杂志和学术会议上发表一批较有影响的论文，在科学研究和专门人才的培养方面成绩斐然，已成为国内外有较大影响的移动通信科研机构。目前实验室主任由尤肖虎教授担任，学术委员会主任由邬贺铨院士担任。目前主要研究方向包括智能网络与系统理论及应用、无线信道建模与信息理论、普适无线传输理论与技术、移动通信核心器件及芯片设计以及光移动通信与量子信息等。

目录

第 1章 绪论
1．1引言2
1．2通信系统2
1．2．1通信与通信系统2
1．2．2通信系统的通信方式4
1．2．3主要通信资源4
1．2．4通信系统的分类5
1．3模拟与数字通信系统7
1．3．1模拟通信系统7
1．3．2数字通信系统8
1．4信道10
1．4．1信道的一般数学模型及分类11
1．4．2恒参信道11
1．4．3变参信道13
1．5香农公式13
1．6通信系统的性能指标15
1．6．1模拟通信系统的有效性和可靠性15
1．6．2数字通信系统的有效性和可靠性15
1．7本章小结17
习题17

第 2章 随机过程
2．1引言20
2．2随机过程基础20
2．2．1随机过程的数学定义20
2．2．2随机过程的统计特性23
2．2．3随机过程的数字特征23
2．3平稳过程27
2．3．1严平稳随机过程27
2．3．2宽平稳随机过程28
2．3．3遍历过程34
2．3．4循环平稳随机过程36
2．4随机过程通过线性系统37
2．5高斯过程38
2．5．1高斯过程的定义38
2．5．2高斯过程的性质39
2．5．3高斯白噪声41
2．6窄带过程43
2．6．1窄带过程的基本概念43
2．6．2同相分量和正交分量表示法44
2．6．3包络和相位表示法45
2．7正弦信号加窄带高斯噪声47
2．8本章小结49
习题49

第3章 连续波模拟调制
3．1引言54
3．2幅度调制54
3．2．1常规幅度调制54
3．2．2 DSB－SC调制58
3．2．3 SSB调制61
3．2．4 VSB调制63
3．2．5线性调制方案总结66
3．3角度调制67
3．3．1角度调制基本概念67
3．3．2窄带FM70
3．3．3宽带FM72
3．4连续波调制系统中的噪声78
3．4．1接收机模型78
3．4．2 AM包络检波接收机的抗噪声
性能80
3．4．3线性调制相干接收机的抗噪声
性能82
3．4．4 FM接收机的抗噪声性能85
3．4．5连续波调制的性能比较88
3．5频分复用90
3．5．1频率搬移90
3．5．2频分复用原理91
3．6本章小结94
习题95

第4章 模拟信号数字化
4．1引言99
4．2抽样过程100
4．2．1低通信号抽样定理101
4．2．2带通信号抽样定理104
4．2．3实际抽样105
4．3量化过程109
4．3．1量化基本概念109
4．3．2均匀量化111
4．3．3非均匀量化113
4．4脉冲编码调制116
4．4．1PCM系统组成117
4．4．2PCM编码规则117
4．4．3PCM系统的噪声性能120
4．5差分脉冲编码调制120
4．6增量调制123
4．6．1DM基本原理123
4．6．2DM系统中的噪声124
4．7时分复用126
4．7．1时分复用原理127
4．7．2数字复接128
4．8本章小结131
习题132

第5章 基带脉冲传输
5．1引言136
5．2基带脉冲调制136
5．3基于匹配滤波器的很优接收机138
5．3．1线性接收机138
5．3．2匹配滤波器139
5．4噪声引起的误码率142
5．5符号间干扰145
5．6奈奎斯特准则147
5．6．1理想奈奎斯特信道149
5．6．2升余弦频谱150
5．7信道均衡152
5．7．1线性均衡152
5．7．2判决反馈均衡154
5．8 M进制系统155
5．9眼图156
5．10本章小结157
习题158

第6章 信号空间分析
6．1引言161
6．2信号的几何表示162
6．3 AWGN信道的矢量表示166
6．4优选似然检测169
6．4．1优选似然准则169
6．4．2相干接收机171
6．5误码率173
6．5．1误码率的旋转不变性和平移
不变性173
6．5．2最小能量信号175
6．5．3误码率的联合界175
6．6本章小结179
习题179

第7章 数字调制
7．1引言184
7．2带通传输模型184
7．3幅移键控186
7．3．1二进制ASK186
7．3．2 M进制ASK189
7．4频移键控191
7．4．1二进制FSK191
7．4．2最小频移键控193
7．4．3 M进制FSK201
7．5相移键控202
7．5．1二进制PSK202
7．5．2四进制PSK205
7．5．3 M进制PSK210
7．5．4二进制差分相移键控212
7．6正交幅度调制215
7．7数字调制方式的比较218
7．7．1可靠性218
7．7．2带宽效率219
7．8本章小结220
习题221

第8章 扩频调制
8．1引言224
8．2扩频调制的基本概念224
8．3伪噪声序列225
8．3．1 m序列225
8．3．2 M序列230
8．3．3 Gold序列231
8．3．4伪噪声序列的其他应用233
8．4直接序列扩频234
8．4．1 DS/BPSK系统分析模型236
8．4．2直接序列扩频的处理增益236
8．4．3干扰容限238
8．5跳频扩频239
8．5．1慢跳频和快跳频240
8．5．2窄带物联网接入信道的跳频方案242
8．6本章小结244
习题245

第9章 无线信道与无线传输新技术
9．1引言248
9．2无线传播特性248
9．2．1路径损耗248
9．2．2阴影衰落253
9．2．3小尺度衰落254
9．3多径信道统计特性257
9．3．1多径信道的冲激响应模型257
9．3．2信道自相关函数和功率谱密度258
9．3．3多径信道的数字表征262
9．4无线链路预算263
9．4．1噪声系数和等效噪声温度263
9．4．2链路预算265
9．5分集技术267
9．5．1分集的实现和方法267
9．5．2瑞利衰落信道上的二进制信号268
9．5．3空间分集270
9．6 MIMO技术272
9．7正交频分复用275
9．7．1 OFDM的基本原理275
9．7．2 OFDM的FFT实现277
9．7．3 5G中的OFDM技术278
9．8多址技术280
9．9本章小结283
习题284

第 10章 信息论基础
10．1引言287
10．2信息及其度量287
10．2．1不确定性和熵288
10．2．2联合熵和条件熵290
10．2．3互信息292
10．2．4微分熵293
10．3离散信源及信源编码定理297
10．3．1离散信源的熵297
10．3．2离散信源编码300
10．3．3前缀码302
10．3．4信源编码定理308
10．4离散信道及信道编码定理310
10．4．1离散无记忆信道及其信道容量310
10．4．2信道编码定理313
10．5信道容量公式315
10．6率失真理论基础318
10．6．1失真函数和平均失真318
10．6．2信息率失真函数319
10．7本章小结321
习题322

第 11章 信道编码
11．1引言326
11．2信道编码的基本原理326
11．2．1信道编码的基本概念326
11．2．2群、环、域的基本概念328
11．2．3编码信道330
11．2．4码距和纠错能力330
11．2．5译码准则332
11．3线性分组码332
11．3．1生成矩阵和校验矩阵332
11．3．2校正子和译码334
11．4循环码337
11．4．1循环码的多项式描述337
11．4．2循环码的编译码电路341
11．4．3常用循环码介绍343
11．5卷积码345
11．5．1卷积码的解析描述346
11．5．2卷积码的图形描述347
11．5．3卷积码的译码349
11．5．4卷积码的纠错能力352
11．5．5递归系统卷积码353
11．6网格编码调制353
11．6．1欧氏距离和信号空间划分354
11．6．2网格编码调制器的结构和实例355
11．6．3渐近编码增益356
11．7优选信道编码技术356
11．7．1 Turbo码356
11．7．2 LDPC码358
11．7．3 Polar码359
11．7．4 5G中的LDPC码360
11．8本章小结362
习题363

第 12章 同步技术
12．1引言367
12．2同步分类和同步的建立方式367
12．3载波同步368
12．3．1插入导频法368
12．3．2平方环法370
12．3．3科斯塔环法370
12．4码元同步371
12．4．1开环码元同步372
12．4．2闭环码元同步373
12．5帧同步375
12．5．1集中插入帧同步码型376
12．5．2漏同步和假同步377
12．5．3帧同步保护379
12．5．4分散插入帧同步380
12．6 扩频同步380
12．6．1捕获方法381
12．6．2跟踪方法383
12．7本章小结384
习题385

附录A符号标准对照表386
附录B概率空间与随机变量
389
B．1概率空间389
B．2随机变量389
B．2．1一维随机变量389
B．2．2多维随机变量392
附录C相关参考表格393
附录D常用数学公式399
D．1三角几何恒等式399
D．2常用对数公式399
附录E缩略语表400