簡明通信原理/21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材·精品係列 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

《簡明通信原理》全麵係統地介紹通信係統的基本概念、基本原理和分析方法。全書共分9章，內容包括緒論、信號和頻譜、信道和信道容量、模擬調製和頻分復用、模擬信號的數字化和時分復用、數字基帶傳輸、數字調製、差錯控製編碼和同步原理。
《簡明通信原理》深淺適度，重點突齣，概念清晰，語言通俗，例題豐富，且每章附有小結和參考答案。
《簡明通信原理》可作為通信工程、電子信息、計算機通信等專業的普通高等院校本科生、高職學生及自學者的教材，也可作為通信工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論 1
1.1 通信的基本概念 1
1.1.1 通信與電信 1
1.1.2 消息、信息與信號 2
1.2 通信係統的模型 4
1.2.1 基本模型 4
1.2.2 模擬通信係統模型 5
1.2.3 數字通信係統模型 5
1.2.4 數字通信的優缺點 6
1.3 通信係統的分類 7
1.4 通信方式 8
1.4.1 單工、半雙工和全雙工通信 8
1.4.2 並行傳輸和串行傳輸 9
1.5 信息的度量 9
1.5.1 離散消息的信息量 10
1.5.2 離散信源的平均信息量 11
1.5.3 總信息量 11
1.6 通信係統的性能指標 12
1.6.1 模擬通信係統的性能指標 12
1.6.2 數字通信係統的性能指標 13
1.7 通信發展簡史 15
本章小結 16
思考與練習 18
參考答案 19

第2章 信號和頻譜 21
2.1 信號分類 22
2.1.1 確知信號和隨機信號 22
2.1.2 周期信號和非周期信號 22
2.1.3 能量信號和功率信號 23
2.2 確知信號 23
2.2.1 周期信號的頻譜——傅裏葉級數 24
2.2.2 非周期信號的頻譜——傅裏葉變換 25
2.2.3 衝激函數和衝激序列 29
2.2.4 能量譜密度和功率譜密度 30
2.2.5 互相關函數和自相關函數 32
2.2.6 相關函數與譜密度 33
2.3 隨機過程 34
2.3.1 定義 34
2.3.2 統計特性與數字特徵 35
2.4 平穩隨機過程 36
2.4.1 平穩性 36
2.4.2 各態曆經性 36
2.4.3 自相關函數的性質 37
2.4.4 功率譜密度和維納-辛欽定理 37
2.5 高斯隨機過程 38
2.5.1 定義與特性 38
2.5.2 一維高斯（或正態）分布 39
2.6 隨機過程通過綫性係統 40
2.7 窄帶隨機過程 41
2.8 通信係統中的噪聲 42
2.8.1 白噪聲 42
2.8.2 帶限白噪聲 43
本章小結 45
思考與練習 47
參考答案 48

第3章 信道 50
3.1 信道分類 50
3.2 有綫信道 51
3.2.1 雙絞綫 51
3.2.2 同軸電纜 52
3.2.3 光縴 53
3.3 無綫信道 53
3.3.1 無綫電波的波段劃分 53
3.3.2 無綫電波的傳播方式 55
3.3.3 無綫信道舉例 56
3.4 信道的影響 57
3.4.1 衰減 58
3.4.2 失真 58
3.4.3 噪聲 58
3.5 信道模型 58
3.5.1 調製信道模型 59
3.5.2 編碼信道模型 59
3.6 信道容量與香農公式 60
本章小結 62
思考與練習 63
參考答案 64

第4章 模擬調製係統 65
4.1 調製簡介 65
4.1.1 什麼是調製？ 65
4.1.2 為什麼要進行調製？ 66
4.1.3 調製的類型 67
4.2 幅度調製 67
4.2.1 常規調幅 68
4.2.2 抑製載波雙邊帶調製 71
4.2.3 單邊帶調製 72
4.2.4 殘留邊帶調製 73
4.2.5 相乾解調與包絡檢波 75
4.3 角度調製 77
4.3.1 角度調製的基本概念 77
4.3.2 FM信號的頻譜與帶寬 79
4.3.3 FM信號的産生與解調 82
4.3.4 FM特點與應用 84
4.4 模擬調製係統的抗噪性能 84
4.4.1 分析模型和性能指標 85
4.4.2 綫性調製相乾解調的抗噪聲性能 86
4.4.3 AM包絡檢波的抗噪聲性能 89
4.4.4 FM係統的抗噪聲性能 91
4.5 頻分復用 94
4.5.1 基本原理 94
4.5.2 應用舉例 95
本章小結 95
思考與練習 98
參考答案 99

第5章 模擬信號的數字化 101
5.1 脈衝編碼調製原理 102
5.2 采樣 103
5.2.1 采樣定理 103
5.2.2 實際采樣 105
5.2.3 脈衝幅度調製 107
5.3 量化 108
5.3.1 量化原理 108
5.3.2 均勻量化 109
5.3.3 非均勻量化 112
5.4 編碼和譯碼 116
5.4.1 碼型的選擇 117
5.4.2 碼位的選擇與安排 118
5.4.3 逐次比較型編碼器 120
5.4.4 編碼舉例 121
5.4.5 譯碼原理 122
5.5 PCM信號的比特率和帶寬 123
5.6 差分脈碼調製 124
5.7 增量調製 125
5.7.1 基本原理 125
5.7.2 不過載條件和編碼範圍 126
5.7.3 量化信噪比 127
5.8 時分復用 128
5.8.1 時分復用原理 128
5.8.2 多路數字電話係統的基本概念 129
5.8.3 PCM基群的幀結構和比特率 130
本章小結 131
思考與練習 132
參考答案 133

第6章 數字基帶傳輸 134
6.1 數字基帶信號的碼型 135
6.1.1 基本碼型 135
6.1.2 綫路碼型 136
6.2 數字基帶信號的功率譜 140
6.3 無碼間串擾的基帶傳輸特性 142
6.3.1 基帶傳輸模型和碼間串擾 143
6.3.2 無碼間串擾的條件——Nyquist準則 144
6.3.3 基帶傳輸特性的設計 146
6.4 基帶係統的抗噪聲性能 149
6.4.1 雙極性基帶係統的誤碼率 149
6.4.2 單極性基帶係統的誤碼率 151
6.5 估計係統性能的實驗手段——眼圖 152
6.6 減小碼間串擾的措施——均衡 153
本章小結 155
思考與練習 156
參考答案 157

第7章 數字帶通傳輸係統 158
7.1 二進製數字調製原理 159
7.1.1 二進製振幅鍵控 159
7.1.2 二進製頻移鍵控 161
7.1.3 二進製相移鍵控 163
7.1.4 二進製差分相移鍵控 165
7.1.5 二進製數字已調信號的功率譜 168
7.2 二進製數字調製係統性能比較 171
7.2.1 抗噪性能——誤碼率 171
7.2.2 有效性——帶寬和頻帶利用率 172
7.2.3 對信道特性變化的敏感性 173
7.3 多進製數字調製原理 173
7.3.1 多進製振幅鍵控 174
7.3.2 多進製頻移鍵控 175
7.3.3 多進製相移鍵控 176
7.4 幾種現代調製方式簡介 180
7.4.1 正交振幅調製 181
7.4.2 最小頻移鍵控 184
7.4.3 正交頻分復用 188
本章小結 190
思考與練習 191
參考答案 192

第8章 差錯控製編碼 193
8.1 糾錯編碼的基本原理 194
8.2 糾錯編碼的基本概念 194
8.2.1 差錯類型 194
8.2.2 差錯控製方式 195
8.2.3 分組碼和係統碼 196
8.2.4 碼重和碼距 196
8.2.5 最小碼距與糾錯和檢錯能力 196
8.2.6 編碼效率和編碼增益 198
8.3 奇偶監督碼 198
8.4 (n，k）綫性分組碼 199
8.4.1 構造思路 200
8.4.2 監督矩陣與生成矩陣 202
8.4.3 綫性分組碼的性質 205
8.4.4 伴隨式與譯碼 205
8.4.5 漢明碼 207
8.5 循環碼 210
8.5.1 循環碼的基本概念 210
8.5.2 循環碼的生成多項式 212
8.5.3 循環碼的編碼 214
8.5.4 循環碼的譯碼 215
本章小結 215
思考與練習 218
參考答案 219

第9章 同步原理 221
9.1 載波同步 222
9.1.1 直接法 222
9.1.2 插入導頻法 225
9.1.3 載波同步係統的性能 226
9.2 位同步 227
9.2.1 插入導頻法 227
9.2.2 直接法 228
9.3 群同步 231
9.3.1 起止式同步法 231
9.3.2 連貫式插入法 232
9.3.3 間隔式插入法 234
9.3.4 群同步係統的性能 235
9.3.5 群同步的保護 237
本章小結 237
思考與練習 237
參考答案 238
附錄A 常用數學公式 241
附錄B 誤差函數值錶 243
附錄C 英文縮寫名詞對照錶 247
參考文獻 252

前言/序言

《數字信號處理導論》 內容概要 本書是一本麵嚮信息與通信工程領域高年級本科生和研究生而設計的導論性教材。它係統地介紹瞭數字信號處理（DSP）的基本概念、核心理論和關鍵技術，旨在為讀者構建堅實的DSP理論基礎，並為進一步深入學習相關領域（如通信係統、圖像處理、音頻處理、機器學習等）打下堅實的基礎。本書內容涵蓋瞭從離散時間信號與係統分析，到傅裏葉變換、Z變換，再到濾波器設計、譜估計以及自適應信號處理等核心主題。 核心內容詳解 第一部分：離散時間信號與係統 離散時間信號的錶示與分類： 本部分首先定義瞭離散時間信號，並詳細介紹瞭其常見的錶示方法，包括序列錶示、數學函數錶示等。在此基礎上，對離散時間信號進行瞭詳細的分類，如周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號、奇信號、偶信號等，並給齣瞭相應的判彆方法和性質。這部分是理解後續所有DSP概念的基礎。 離散時間係統的基本概念與性質： 重點闡述瞭離散時間係統的定義，以及輸入-輸齣關係。深入剖析瞭綫性、時不變、因果性、穩定性等係統基本性質，並通過實例詳細講解瞭如何判斷一個係統是否具備這些性質。特彆地，本書強調瞭因果性對於實際係統實現的重要性。 捲積運算： 捲積是離散時間信號與係統分析中的核心運算。本書詳細介紹瞭捲積的定義、計算方法（包括圖解法和代數法），並探討瞭捲積的性質（如交換律、結閤律、分配律）。通過豐富的示例，讀者將深刻理解捲積在描述LTI係統輸齣中的作用。 差分方程與係統框圖： 介紹瞭如何用差分方程來描述LTI係統的動態特性。讀者將學習如何根據差分方程繪製係統的框圖錶示，以及如何從係統框圖推導齣差分方程。這部分內容為理解係統的結構和實現提供瞭直觀的視角。 第二部分：傅裏葉變換與Z變換 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 本部分著重介紹連續時間信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換，以及離散時間信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換。詳細推導瞭傅裏葉變換的性質，包括綫性、時移、頻移、共軛對稱、積分等，並強調瞭傅裏葉變換在信號頻譜分析中的重要作用。本書通過大量的圖示和例題，幫助讀者理解傅裏葉變換將信號從時域映射到頻域的深刻含義。 離散傅裏葉變換（DFT）及其性質： 重點講解瞭DFT的概念，以及它在離散時間有限長序列上的應用。深入探討瞭DFT的各種性質，如周期性、綫性、時移、頻移、共軛對稱、帕塞瓦爾定理等。讀者將理解DFT是連續傅裏葉變換在離散、有限長度信號上的近似。 快速傅裏葉變換（FFT）： 詳細介紹瞭FFT算法，特彆是Cooley-Tukey算法的原理和實現。通過對FFT算法的分析，讀者將認識到其在大規模數據處理中的巨大優勢，為實際工程應用奠定基礎。 Z變換及其性質： 引入Z變換作為一種強大的數學工具，用於分析離散時間係統。詳細闡述瞭Z變換的定義、收斂域（ROC）的概念及其重要性。深入探討瞭Z變換的各種性質，如綫性、時移、尺度變換、捲積性質等。ROC對於判斷係統的因果性、穩定性至關重要。 逆Z變換： 講解瞭求解逆Z變換的方法，包括部分分式展開法和留數定理法，以及如何利用ROC來唯一確定逆Z變換。 第三部分：數字濾波器設計 數字濾波器的基本概念與分類： 介紹瞭數字濾波器的定義，以及其在信號處理中的重要作用，包括去除噪聲、提取有用信息、改變信號特性等。詳細分類瞭數字濾波器，主要分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩大類。 無限衝響應（IIR）濾波器設計： 重點介紹瞭IIR濾波器的設計方法。首先，迴顧瞭模擬濾波器的經典設計（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器），然後詳細講解瞭雙綫性變換法和脈衝響應不變法將模擬濾波器轉換為數字濾波器。本書還討論瞭IIR濾波器在幅頻特性和相頻特性上的權衡。 有限衝響應（FIR）濾波器設計： 詳細講解瞭FIR濾波器的設計方法。主要介紹瞭窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。強調瞭FIR濾波器具有綫性相位特性，這在某些應用中（如數據傳輸）非常重要。本書通過對比IIR和FIR濾波器的優缺點，幫助讀者選擇閤適的設計方案。 第四部分：譜估計與應用 周期圖法估計功率譜密度： 介紹瞭如何利用周期圖法來估計信號的功率譜密度。詳細講解瞭周期圖法的原理、計算方法以及其在平穩隨機信號分析中的作用。同時，也指齣瞭周期圖法可能存在的偏差問題。 Welch方法估計功率譜密度： 介紹瞭Welch方法，這是一種改進的周期圖法，通過分段平均來減小功率譜估計的方差，從而得到更平滑、更準確的譜估計結果。 其他譜估計方法概述： 簡要介紹瞭一些更先進的譜估計方法，如模型法（AR模型、MA模型、ARMA模型）和高分辨率譜估計方法，為讀者提供進一步學習的綫索。 數字信號處理在通信係統中的應用： 結閤通信係統的實際需求，詳細講解瞭DSP在調製解調、信道均衡、碼型變換、誤碼糾正等方麵的應用。通過具體的例子，展示瞭DSP如何提升通信係統的性能和可靠性。 其他典型應用： 簡要介紹瞭DSP在音頻信號處理（如語音識彆、音頻編碼）、圖像和視頻處理（如圖像增強、壓縮）、生物醫學信號處理等領域的典型應用，拓寬讀者的視野。 第五部分：自適應信號處理入門 自適應濾波器的基本原理： 介紹瞭自適應濾波器的概念，即濾波器參數能夠根據輸入信號的統計特性自動調整以達到某種最優準則的濾波器。 最小均方（LMS）算法： 詳細講解瞭LMS算法，它是最常用和最簡單的自適應濾波算法之一。本書會推導LMS算法的迭代公式，並分析其收斂特性。 RLS（遞歸最小二乘）算法簡介： 簡要介紹RLS算法，它通常比LMS算法收斂更快，但在計算復雜度上更高。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 1. 掌握離散時間信號與係統的基本概念、性質和分析方法。 2. 深刻理解傅裏葉變換和Z變換在信號分析中的作用，並能熟練運用它們來分析和設計係統。 3. 掌握數字濾波器（IIR和FIR）的設計原理和常用方法。 4. 理解譜估計的基本概念和常用方法，並能將其應用於信號分析。 5. 初步瞭解自適應信號處理的基本原理和常用算法。 6. 認識數字信號處理在現代通信係統及其他工程領域中的重要應用價值。 適用讀者 本書適閤作為高等院校信息與通信工程、電子工程、自動化等相關專業本科生和研究生學習數字信號處理的入門教材。同時，也適閤從事相關領域工作的工程師和研究人員，作為提升專業技能和拓寬知識麵的參考書。 本書特色 體係完整，邏輯清晰： 內容循序漸進，從基礎概念到高級應用，構建完整的DSP理論體係。 理論與實踐相結閤： 在闡述理論的同時，穿插豐富的計算示例和工程應用，幫助讀者理解抽象概念的實際意義。 注重數學推導的嚴謹性： 保證數學推導的準確性，為讀者提供紮實的理論基礎。 語言通俗易懂，深入淺齣： 避免使用過於晦澀的術語，力求用簡潔明瞭的語言闡述復雜概念。 圖文並茂，輔助理解： 大量使用圖錶和示意圖，直觀地展示信號特性、係統結構和算法流程。 《數字信號處理導論》 將為讀者打開通往數字信號處理廣闊世界的大門，為他們在信息與通信工程領域的學習和研究奠定堅實的基礎。