本書內(nèi)容包括通信的基本概念、模擬調(diào)制系統(tǒng)、信源編碼、數(shù)字信號的基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字信號的調(diào)制傳輸系統(tǒng)、差錯控制與信道編碼、同步原理等。與第1版相比,本書加強了對現(xiàn)代通信中的關(guān)鍵技術(shù)的介紹,對通信原理的一些基本概念不再停留在簡單的名詞解釋上,而是緊密聯(lián)系實際問題,使學生能舉一反三。本書增加了2DPSK的差分解調(diào)的譯碼方法和基帶傳輸?shù)牟糠猪憫?yīng)系統(tǒng)的內(nèi)容,提高了理論的完整性。本書還增加了計算機仿真習題。
本書第1版于2012年2月問世,至今已過去四年有余。如今,我們已經(jīng)跨入了一個嶄新的無線時代:移動通信、智能手機、微信、微博、WiFi、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù),傳統(tǒng)的信息傳播手段不斷被新的媒介和通信方式所替代,改變著現(xiàn)代人的生活方式和思維方式。
電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、計算機與控制技術(shù)緊密聯(lián)系,電氣、電子信息和自動化等專業(yè)與通信專業(yè)的知識相互滲透、穿插與交融,因此,即使不是通信專業(yè)的學生,也迫切需要學習和補充最新的現(xiàn)代通信方面的專業(yè)知識,需要掌握信息傳遞的基本原理和規(guī)律,以完善自身的專業(yè)知識結(jié)構(gòu),適應(yīng)社會發(fā)展的需要。
目前已出版的通信方面的本科教材大部分是為通信專業(yè)編寫的,有相當一部分教材出自研究型大學的專家學者,這些教材系統(tǒng)性、理論性都很強,成為通信專業(yè)的經(jīng)典教材,如清華大學曹志剛教授編著的《現(xiàn)代通信原理》、西安電子科技大學樊昌信教授主編的《通信原理》、南京郵電學院張力軍教授主編的《通信原理》等,被許多985和211高校通信專業(yè)采用作為基本教材。但這些教材普遍以理論為主,需要教學時數(shù)多在64學時以上,對學生的數(shù)學基礎(chǔ)和先修課程的學習有較高的要求,而工程應(yīng)用與實例的介紹較少,因此不太適合給應(yīng)用型技術(shù)大學的許多電類非通信專業(yè)學生直接使用。概括起來主要原因有兩個:一方面,應(yīng)用型本科非通信專業(yè)的學生對通信原理知識的要求并不需要過于系統(tǒng)和全面,用于這方面教學的學時數(shù)也十分有限,他們迫切需要的是一本內(nèi)容簡明、結(jié)構(gòu)清晰、需要的教學時數(shù)比較少的通信原理入門教程;另一方面,純理論化的教學使學生在學習過程中增加了難度,缺乏實際應(yīng)用和感性認識的初學者往往會產(chǎn)生畏難情緒,不能很好地激發(fā)學習熱情,課堂教學的效果差強人意。為了減輕教師教學和學生學習的負擔,切實有效地提高課堂教學效率和質(zhì)量,我們一直在進行這方面的教學改革的探索與研究。
本書自第1版出版以來,經(jīng)過實際教學使用,證明我們的思路是正確的。簡明教程的推出,厘清了“通信原理”教學的基本思路,厘清了理論教學與工程應(yīng)用實踐教學兩者之間的關(guān)系,得到了學生和教師各方面的肯定和支持。為了進一步提高這本教材的質(zhì)量,更好地推廣和體現(xiàn)它的特色和長處,使更多的本科院校的師生能夠享受這一成果,我們在第1版的基礎(chǔ)上進行了修訂。這一工作得到了江蘇省教育廳的直接支持,2014年被列為江蘇省重點教材項目。
本次修訂,我們主要在以下幾個方面做了較大的更改和增刪。
。1)加強現(xiàn)代通信中的關(guān)鍵技術(shù)介紹,將現(xiàn)代通信技術(shù)與通信發(fā)展歷史結(jié)合起來,使學生通過本書的學習,對人類社會通信發(fā)展的全過程有一個清晰的了解,明確學習目的,更好地掌握學習重點,開拓思路,提高學習興趣。
(2)對通信原理的一些基本概念不再停留在簡單的名詞解釋上,而是與教學中發(fā)現(xiàn)的實際問題聯(lián)系起來,使學生能運用自己已經(jīng)掌握的知識來學習新的知識。
(3)第1章通信的基本概念中的信道與信道容量,第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)中的幅度調(diào)制等部分在文字和敘述上做了較大篇幅的修改;第3章的標題改為“信源編碼——模擬信號的數(shù)字化與數(shù)據(jù)壓縮”,這樣可以使學生更加明確本章的基本教學目的;第4章的422無碼間串擾的基帶傳輸系統(tǒng)特性中補充了幾類部分響應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)容;第5章增加了2DPSK的差分相干解調(diào)的譯碼方法。
。4)對第1版教材中出現(xiàn)的一些明顯的問題和錯誤做了認真的校正,特別是一些圖中的符號和標識。統(tǒng)一了專用術(shù)語的表述,對表述不清的概念進行了重寫,力爭淺顯易懂,提高可讀性。
除此之外,還對各章的習題進行了認真復查,重新核對了每一道習題的文字敘述,力求更加準確。根據(jù)應(yīng)用型本科教學需要,調(diào)整了部分習題,并增加計算機仿真題和實際應(yīng)用題,便于學生利用計算機和Matlab軟件對調(diào)制、傳遞函數(shù)、時域波形和頻域功率譜繪制等環(huán)節(jié)有直接的感性認識和理解。
在講述通信原理過程中,需要通過一些信號的波形來說明問題,這時,信號可能是電壓,也可能是電流,還可能是功率,我們關(guān)注的主要是信號的波形特征,與起始時間和絕對大小并無多大關(guān)系,對于這類圖,我們統(tǒng)一采用這樣的方法來處理:
縱坐標用虛線(或?qū)嵕)表示,不帶箭頭,不標物理量單位,不標原點。橫坐標為帶箭頭的實線,物理量一般為時間t。例如圖533。
書中有大量的英文縮略語,為了便于學生學習,附錄C給出了中英文術(shù)語與縮略語對照表,文中不再一一進行標注。
第2版教材編寫工作中,湯曉燕主要負責第3章和第2、6、7章的修訂;陳琦瑋主要負責第4、5、6章的修訂;鄔正義負責第1章和第2、6、7章部分內(nèi)容的修訂,并對全書統(tǒng)一定稿;同時,周學禮和錢楓也參與了部分章節(jié)的資料收集工作。由于工作變動的原因,張莉老師未參加本次的修訂工作。
教材編寫始終是一項艱巨的任務(wù),尤其是在今天科學技術(shù)飛速發(fā)展、高等教育日趨普及的大形勢下。雖然我們在此項工作中傾注了全部心血,但仍難免會有差錯和謬誤存在,在此由衷地歡迎讀者和同行批評指正,以便今后修訂得更好。本書編寫過程中參考或引用了已經(jīng)出版的各類專業(yè)書籍和文獻的內(nèi)容,已在書后以參考文獻的形式一一列出,對這些文獻的作者表示深深的謝意!
作者于昆承湖畔
機工授權(quán)書
前言
第1章通信的基本概念
1.1通信與通信系統(tǒng)
1.1.1通信
1.1.2通信系統(tǒng)
1.2信息與信息的量度
1.2.1信息、信號與消息
1.2.2信息的量度
1.3信道與信道容量
1.3.1信道的數(shù)學模型
1.3.2信道容量
1.4通信系統(tǒng)的主要性能指標
1.4.1通信系統(tǒng)的有效性
1.4.2通信系統(tǒng)的可靠性
*1.5隨機信號分析基礎(chǔ)
1.5.1隨機變量與平穩(wěn)隨機過程
1.5.2信號的能量譜與功率譜
1.5.3高斯白噪聲
習題
第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)
2.1調(diào)制原理
2.1.1調(diào)制的作用
2.1.2調(diào)制方法的分類
2.2幅度調(diào)制
2.2.1標準調(diào)幅
2.2.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅
2.2.3單邊帶調(diào)幅
*2.2.4殘留邊帶調(diào)幅
2.2.5相干解調(diào)與包絡(luò)檢波
2.3幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析
2.3.1線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲
性能
2.3.2常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲
性能
2.4角度調(diào)制
2.4.1相位調(diào)制與頻率調(diào)制
2.4.2調(diào)頻信號的頻譜和帶寬
*2.4.3調(diào)頻信號的產(chǎn)生和解調(diào)
2.4.4各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較
習題
第3章信源編碼——模擬信號的
數(shù)字化與數(shù)據(jù)壓縮
3.1信源編碼的基本概念
3.2脈沖編碼調(diào)制
3.2.1抽樣與抽樣定理
3.2.2量化
3.2.3編碼與解碼
3.2.4PCM系統(tǒng)的抗噪聲性能
3.3差分脈沖編碼調(diào)制
3.3.1差分脈沖編碼調(diào)制原理
3.3.2DPCM系統(tǒng)的抗噪聲性能
3.4增量調(diào)制
3.4.1增量調(diào)制原理
3.4.2DM系統(tǒng)的抗噪聲性能
習題
第4章數(shù)字信號的基帶傳輸
4.1數(shù)字基帶信號
4.1.1數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型選擇
4.1.2數(shù)字基帶信號的頻譜
4.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)
4.2.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成
4.2.2無碼間串擾的基帶傳輸系統(tǒng)
特性
4.2.3數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲
性能
4.3數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的測量與調(diào)整
4.3.1眼圖
4.3.2均衡器
習題
第5章數(shù)字信號的調(diào)制傳輸
5.1二進制數(shù)字調(diào)制
5.1.1二進制幅移鍵控
5.1.2二進制頻移鍵控
5.1.3二進制相移鍵控
5.1.4二進制差分相移鍵控
5.2二進制數(shù)字調(diào)制的抗噪聲性能
5.2.12ASK信號的抗噪聲性能
5.2.22FSK信號的抗噪聲性能
5.2.32PSK和2DPSK信號的抗
噪聲性能
5.2.4二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能
比較
5.3多進制數(shù)字調(diào)制
5.3.1多進制幅度鍵控
5.3.2多進制頻移鍵控
5.3.3多進制相移鍵控
5.4新型數(shù)字調(diào)制技術(shù)
5.4.1正交幅度調(diào)制
5.4.2最小頻移鍵控
習題
第6章差錯控制與信道編碼
6.1數(shù)字通信系統(tǒng)的差錯控制
6.1.1差錯控制的手段與方式
6.1.2幾種常用的檢錯編碼
6.1.3差錯控制編碼原理
6.2線性分組碼
6.2.1普通線性分組碼
6.2.2循環(huán)碼
6.3卷積碼
6.3.1卷積碼的編碼
6.3.2卷積碼的譯碼
6.4先進信道編碼技術(shù)
習題
第7章同步原理
7.1概述
7.2載波同步
7.2.1直接產(chǎn)生法
7.2.2插入導頻法
7.3位同步
7.3.1外同步法
7.3.2自同步法
7.4群同步
7.4.1起止式同步法
7.4.2集中插入法
7.4.3分散插入法
習題
附錄
附錄A誤差函數(shù)值表
附錄B貝塞爾函數(shù)值表
附錄C中英文術(shù)語與縮略語對照表
參考文獻