第1章 緒論 1 1.1 通信的發展 1 1.2 通信系統的組成 2 1.2.1 通信系統的一般模型 2 1.2.2 模擬通信系統的模型 3 1.2.3 數字通信系統的模型 4 1.3 通信系統的分類及通信方式 5 1.3.1 通信系統的分類 5 1.3.2 通信方式 8 1.4 信息及其度量 9 1.4.1 消息、信號與信息的概念 9 1.4.2 信息量的定義 9 1.4.3 平均信息量(熵)的概念 10 1.5 數字通信系統的主要性能指標 11 1.5.1 傳輸速率、碼元速率和信息速率 11 1.5.2 誤碼率和誤信率 12 1.6 模擬通信系統的主要性能指標 13 1.6.1 頻帶利用率 13 1.6.2 信噪比 13 1.6.3 均方誤差 13 1.7 通信系統仿真工具簡介 14 1.7.1 通信系統仿真工具概述 14 1.7.2 SystemView軟件簡介 16 習題 17 第2章 信道 19 2.1 信道的定義 19 2.1.1 狹義信道 19 2.1.2 廣義信道 19 2.2 信道的模型 20 2.2.1 調制信道的模型 20 2.2.2 編碼信道的模型 22 2.3 信道的加性噪聲 23 2.3.1 加性噪聲的來源與分類 24 2.3.2 起伏噪聲及其統計特點 24 2.3.3 高斯噪聲的模型及性質 25 2.3.4 白噪聲與高斯白噪聲 29 2.3.5 帶限白噪聲與窄帶高斯噪聲 31 2.4 恒參信道及其傳輸特性 37 2.4.1 有線信道 37 2.4.2 無線視距中繼 39 2.4.3 衛星中繼信道 39 2.4.4 恒參信道的傳輸特性 40 2.5 隨參信道及其傳輸特性 43 2.5.1 短波電離層反射信道 43 2.5.2 陸地移動信道 44 2.5.3 隨參信道的傳輸特性 44 2.6 信道容量 48 2.6.1 離散信道的信道容量 48 2.6.2 連續信道的信道容量 50 2.7 SystemView軟件使用方法 51 2.8 通信信道的仿真實例 53 2.8.1 瑞利信道的SystemView仿真實例 53 2.8.2 二進制對稱信道的Simulink仿真實例 56 2.9 實戰訓練 58 習題 58 第3章 模擬調制系統 61 3.1 線性調制 61 3.1.1 振幅調制 61 3.1.2 雙邊帶調制 65 3.1.3 單邊帶調制 66 3.1.4 殘留邊帶調制 67 3.2 非線性調制 69 3.2.1 角度調制的基本概念 70 3.2.2 窄帶調頻 71 3.2.3 寬帶調頻 72 3.2.4 調頻信號的產生 74 3.2.5 調頻信號的解調 75 3.3 頻分復用 77 3.3.1 多路復用的概念 77 3.3.2 頻分復用原理 77 3.3.3 頻分復用信號頻譜結構 78 3.4 線性調制系統的抗噪聲性能 78 3.4.1 模型分析 78 3.4.2 線性調制系統抗噪聲性能分析 79 3.5 調頻系統抗噪聲性能分析 81 3.5.1 輸入信噪比 81 3.5.2 大信噪比時的解調增益 82 3.5.3 小信噪比時的門限效應 83 3.6 模擬調制方式性能比較 83 3.7 模擬幅度調制仿真實例 84 3.7.1 AM調制解調的SystemView仿真 84 3.7.2 AM調制解調的Matlab仿真 87 3.8 實戰訓練 92 習題 92 第4章 數字信號的基帶傳輸 95 4.1 數字基帶信號的波形 95 4.1.1 單極性不歸零信號波形 95 4.1.2 單極性歸零信號波形 95 4.1.3 雙極性不歸零信號波形 96 4.1.4 雙極性歸零信號波形 96 4.1.5 差分波形 96 4.1.6 多電平波形 97 4.2 數字基帶信號的傳輸碼型 97 4.2.1 基帶傳輸系統對傳輸碼型的要求 97 4.2.2 AMI碼 98 4.2.3 HDB3碼 98 4.2.4 曼徹斯特碼 98 4.2.5 CMI碼 99 4.3 數字基帶信號的功率譜分析 99 4.4 數字基帶信號的傳輸及碼間干擾 105 4.4.1 基帶傳輸系統模型 105 4.4.2 碼間串擾 105 4.4.3 碼間串擾的消除 106 4.4.4 奈奎斯特準則 107 4.4.5 余弦滾降特性 108 4.5 眼圖 109 4.5.1 眼圖的定義 109 4.5.2 眼圖的形成 109 4.5.3 眼圖的模型 110 4.6 均衡 110 4.6.1 時域均衡原理 110 4.6.2 有限長橫向濾波器 112 4.7 基帶通信系統仿真實例 113 4.7.1 基于SystemView的基帶通信系統仿真 113 4.7.2 基于Matlab的基帶調制仿真 117 4.8 實戰訓練 118 習題 119 第5章 基本的數字調制系統 122 5.1 二進制振幅調制 123 5.1.1 二進制振幅調制的基本原理 123 5.1.2 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度與帶寬 123 5.1.3 二進制振幅鍵控信號的解調與系統誤碼率 125 5.2 二進制頻率調制 129 5.2.1 二進制頻率調制的基本原理 129 5.2.2 二進制頻移鍵控信號的功率譜密度與帶寬 130 5.2.3 二進制頻移鍵控信號的解調與系統誤碼率 132 5.3 二進制絕對相位調制 136 5.3.1 二進制絕對相位調制的基本原理 136 5.3.2 二進制絕對相移信號的功率譜密度與帶寬 137 5.3.3 二進制絕對相移信號的解調與系統誤碼率 138 5.4 二進制相對相位調制 141 5.4.1 二進制相對相位調制的基本原理 141 5.4.2 二進制相對相移信號的功率譜密度與帶寬 144 5.4.3 二進制相對相移信號的解調與系統誤碼率 144 5.5 二進制數字調制系統性能比較 147 5.6 多進制數字調制系統 149 5.6.1 多進制數字振幅調制 149 5.6.2 多進制數字頻率調制 151 5.6.3 多進制絕對相位調制 152 5.6.4 多進制相對相位調制 155 5.6.5 多進制數字調制系統的性能比較 157 5.7 二進制數字調制系統的仿真實例 158 5.7.1 二進制振幅鍵控系統的SystemView仿真 158 5.7.2 二進制頻移鍵控系統的SystemView仿真 163 5.7.3 二進制頻移鍵控系統的Simulink仿真 167 5.8 實戰訓練 170 習題 170 第6章 模擬信號的數字傳輸 173 6.1 脈沖編碼調制 173 6.1.1 模擬信號的抽樣 174 6.1.2 抽樣信號的量化 179 6.1.3 脈沖編碼調制的基本原理 187 6.2 增量調制 194 6.2.1 增量調制的基本原理 194 6.2.2 增量調制系統中的量化噪聲 196 6.3 時分復用 198 6.3.1 時分復用原理 198 6.3.2 多路數字電話系統 199 6.3.3 SDH簡介 202 6.4 PCM編解碼仿真實例 203 6.4.1 Simulink環境下的仿真實驗 203 6.4.2 SystemView環境下的仿真實驗 207 6.5 實戰訓練 210 習題 210 第7章 同步原理 213 7.1 載波同步 213 7.1.1 外同步法 213 7.1.2 自同步法 214 7.1.3 載波同步系統的性能指標 217 7.2 位同步 219 7.2.1 外同步法 219 7.2.2 自同步法 220 7.2.3 碼元同步誤差對誤碼率的影響 222 7.3 群同步 223 7.3.1 集中插入法 224 7.3.2 分散插入法 226 7.3.3 群同步系統的性能指標 227 7.4 網同步 228 7.4.1 全網同步系統 228 7.4.2 準同步系統 229 7.5 載波同步仿真實例 230 7.5.1 科斯塔斯環法載波提取Simulink模型 230 7.5.2 科斯塔斯環法載波提取SystemView模型 233 7.6 實戰訓練 236 習題 236 第8章 信道編碼與差錯控制 237 8.1 概述 237 8.1.1 信道編碼的概念 237 8.1.2 差錯控制的概念 238 8.1.3 差錯控制的方式 239 8.2 糾錯編碼的基本原理 240 8.2.1 增加冗余度提高糾錯能力 240 8.2.2 糾錯編碼的基本概念 241 8.2.3 碼距與糾、檢錯能力的關系 245 8.3 常用的簡單編碼 246 8.3.1 奇偶監督碼 246 8.3.2 二維奇偶監督碼 247 8.3.3 恒比碼 247 8.4 線性分組碼 248 8.4.1 線性分組碼的基本概念 248 8.4.2 線性分組碼的編碼 249 8.4.3 線性分組碼的譯碼 253 8.4.4 完備碼與漢明碼 255 8.5 循環碼 257 8.5.1 循環碼原理 257 8.5.2 循環碼的編碼 263 8.5.3 循環碼的譯碼 267 8.6 線性分組碼的仿真實例 269 8.6.1 漢明碼的SystemView仿真實例 269 8.6.2 漢明碼的Matlab/Simulink仿真實例 273 8.7 實戰訓練 277 8.7.1 循環碼的SystemView仿真訓練 277 8.7.2 循環碼的Matlab/Simulink仿真訓練 277 習題 278 附錄一 常用術語中英文對照表 280 附錄二 誤差函數與互補誤差函數表 283 附錄三 課程實驗指導 285 實驗一 AMI碼型變換實驗 285 實驗二 HDB3碼型變換實驗 288 實驗三 ASK調制解調實驗 291 實驗四 眼圖觀測實驗 292 實驗五 FSK調制解調實驗 296 實驗六 PCM編譯碼實驗 298 參考文獻 304