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第1章 绪论1

1.1 通信技术的发展和展望1

1.2 信息、信息量与信道容量公式3

1.2.1 消息、信号与信息3

1.2.2 信息量4

1.2.3 平均信息量4

1.2.4 香农信道容量公式6

1.3 通信系统模型7

1.3.1 通信系统一般模型7

1.3.2 通信系统分类9

1.3.3 模拟通信系统和数字通信系统10

1.4 通信系统主要性能指标11

1.4.1 有效性11

1.4.2 可靠性11

1.5 通信仿真工具介绍12

1.5.1 Matlab简介12

1.5.2 SimuLink模块介绍13

1.5.3 SystemView简介15

1.5.4 SystemView仿真步骤18

1.5.5 SystemView仿真实例18

习题20

第2章 确定信号分析22

2.1 信号的正交分解及频谱分析22

2.1.1 信号的正交分解22

2.1.2 信号的频谱分析23

2.2 能量信号和功率信号25

2.2.1 能量信号及能量谱密度函数25

2.2.2 功率信号及功率谱密度函数26

2.3 相关函数和功率谱密度函数27

2.3.1 能量信号的相关函数27

2.3.2 能量信号的相关定理29

2.3.3 功率信号的相关函数29

2.4 傅里叶变换的不足与信号的时—频分析法31

2.4.1 Chirp信号的时—频表示32

2.4.2 傅里叶变换的内积形式33

2.5 信号的多分辨率分析35

2.6 窄带系统及窄带信号分析38

2.6.1 傅里叶反变换法39

2.6.2 解析法——等效低通网络函数法39

2.7 复数信号与时域希尔伯特（Hilbert）变换40

2.7.1 复数信号的定义40

2.7.2 复数信号的实部与虚部及希尔伯特变换41

2.7.3 实时间信号的复指数表示和解析信号表示42

2.7.4 窄带实时间信号自相关函数的复数化求解44

2.8 计算机仿真的一般方法45

2.8.1 信号及系统在计算机中的表示45

2.8.2 模拟（连续）信号用（离散）数字信号处理48

2.8.3 谱分析方法应用48

习题50

第3章 随机信号与噪声53

3.1 随机过程的基本概念53

3.2 随机过程的统计描述54

3.2.1 随机过程的分布函数和概率密度函数54

3.2.2 随机过程的数字特征55

3.3 平稳随机过程57

3.3.1 平稳随机过程的定义及其含义57

3.3.2 平稳随机过程的一维及二维概率密度函数57

3.3.3 平稳随机过程的数字特征58

3.3.4 平稳随机过程自相关函数的性质58

3.3.5 平稳随机过程的各态历经性（遍历性）59

3.4 平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度的关系60

3.5 两个随机过程之间的统计联系62

3.5.1 联合分布函数和联合概率密度函数62

3.5.2 互相关函数62

3.5.3 互谱密度函数63

3.6 正态随机过程63

3.6.1 正态随机过程的定义63

3.6.2 正态随机过程的性质64

3.7 平稳随机过程通过线性系统65

3.8 白噪声、散弹噪声和热噪声67

3.9 白色随机过程通过窄带线性系统——窄带噪声69

3.9.1 窄带噪声的波形特征70

3.9.2 nc（t）和ns（t）以及R（t）和θ（t）的统计特性71

3.10 正弦波加窄带高斯噪声的统计特性74

本章仿真实验举例75

习题77

第4章 信号设计与信号处理技术81

4.1 信号设计与处理技术概述81

4.2 信号处理技术81

4.2.1 系统和信号带宽81

4.2.2 非线性处理83

4.3 信号设计85

4.3.1 信号设计的基本原则85

4.3.2 匹配滤波器86

4.3.3 输入为非白噪声时匹配滤波器的传输特性90

4.4 信号单元的相关函数91

4.4.1 信号单元91

4.4.2 序列信号单元的相关函数91

4.5 鸟声信号93

4.5.1 鸟声信号的时域表示93

4.5.2 鸟声信号的频谱94

4.5.3 鸟声信号自相关函数95

4.6 m序列信号96

4.6.1 m序列的产生96

4.6.2 特征多项式与序列多项式98

4.6.3 m序列的产生条件100

4.6.4 m序列信号的性质101

4.6.5 非线性反馈移位寄存器序列——M序列108

4.6.6 m序列的应用109

4.7 巴克（Barker）序列113

4.7.1 巴克序列及其自相关函数113

4.7.2 巴克序列的演变114

4.7.3 巴克序列的检测114

4.8 超正交单纯码及哈达吗（Hadarmard）矩阵116

4.8.1 超正交单纯码116

4.8.2 哈达吗矩阵[H]118

本章仿真实验举例120

习题126

第5章 信道与线性调制128

5.1 信道128

5.1.1 信道的基本概念128

5.1.2 信道容量129

5.1.3 信道特性129

5.1.4 编码与调制132

5.2 线性调制133

5.2.1 标准振幅调制（AM）134

5.2.2 抑制载波双边带调制（DSB）138

5.2.3 单边带调制（SSB）140

5.2.4 残留边带调制（VSB）142

5.3 幅度调制系统的一般模型144

5.3.1 幅度调制信号产生的一般模型144

5.3.2 SSB调制模型145

5.3.3 VSB调制模型147

5.4 幅度调制信号解调的一般模型148

5.4.1 同步解调148

5.4.2 包络解调148

5.5 幅度调制系统的抗噪声性能149

5.5.1 通信系统抗噪声性能的分析模型149

5.5.2 幅度调制系统同步解调时的抗噪性能150

5.5.3 幅度调制系统包络解调时的抗噪性能153

本章仿真实验举例154

习题168

第6章 模拟角度调制系统（非线性调制）171

6.1 角度调制的基本概念171

6.1.1 相位调制（PM）171

6.1.2 频率调制（FM）172

6.2 调频信号频谱分析与卡森（Carson）带宽173

6.2.1 窄带调频（NBFM）174

6.2.2 简谐信号（单音）调制时的宽带调频174

6.2.3 卡森带宽176

6.3 调频信号的产生与解调177

6.3.1 调频信号的产生177

6.3.2 调频信号的解调177

6.4 调频系统的抗噪声性能分析178

6.4.1 窄带调频系统的抗噪声性能178

6.4.2 宽带调频系统的抗噪声性能180

6.5 预加重和去加重技术对噪声特性的改善184

6.6 频分复用（FDM）186

6.7 模拟调制系统的应用实例187

本章仿真实验举例190

习题195

第7章 信源编码197

7.1 抽样定理197

7.1.1 低通信号的抽样定理197

7.1.2 自然抽样199

7.1.3 平顶抽样200

7.1.4 带通信号的抽样定理201

7.2 离散无记忆信源（DMS）编码202

7.2.1 等长编码202

7.2.2 不等长编码203

7.3 脉冲模拟调制204

7.4 脉冲编码调制205

7.4.1 脉冲编码调制基本原理205

7.4.2 均匀量化与量化噪声205

7.4.3 压扩原理及非均匀量化206

7.4.4 PCM编码209

7.4.5 PCM译码213

7.5 PCM信号的时分复用214

7.5.1 时分复用（TDM）原理214

7.5.2 PCM基群帧结构及高次群215

7.5.3 PCM信号的带宽216

7.5.4 时分复用（TDM）与频分复用（FDM）的比较217

7.6 PCM系统的抗噪声性能217

7.6.1 量化噪声的影响217

7.6.2 误码对输出信号的影响218

7.7 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）219

7.8 增量编码调制（DM或△M）220

7.8.1 △M的基本原理220

7.8.2 量化噪声及过载量化噪声221

7.8.3 增量编码调制系统的抗噪声性能222

7.8.4 增量总和（△-∑）调制和自适应数字压扩增量调制223

7.9 PCM系统与△M系统的比较230

7.10 语音和图像信号的压缩编码230

7.10.1 语音压缩编码231

7.10.2 图像压缩编码232

本章仿真实验举例235

习题243

第8章 数字基带传输系统246

8.1 数字基带信号247

8.1.1 数字基带信号的要求247

8.1.2 数字基带信号的波形247

8.1.3 常用的基带传输码型249

8.2 数字基带信号的功率谱251

8.3 无码间串扰传输系统与奈奎斯特（Nyquist）准则254

8.3.1 基带系统传输特性及码间串扰254

8.3.2 无码间串扰系统特性254

8.3.3 奈奎斯特第一准则（抽样值的无失真条件）255

8.3.4 奈奎斯特第二准则（转换点无失真条件）256

8.3.5 柰奎斯特第三准则（脉冲波形面积保持不变条件）257

8.3.6 无码间串扰的滚降系统特性257

8.4 部分响应系统259

8.4.1 余弦谱传输特性259

8.4.2 正弦谱特性260

8.4.3 部分响应系统波形261

8.4.4 常用部分响应系统举例262

8.5 基带系统的最佳化264

8.5.1 理想信道下的最佳基带系统264

8.5.2 非理想信道下的最佳接收264

8.6 基带系统的抗噪声性能265

8.6.1 理想系统的抗噪声性能266

8.6.2 最佳基带系统的抗噪声性能267

8.7 均衡器原理268

8.7.1 频域均衡268

8.7.2 时域均衡270

8.8 数据序列的扰乱与解扰273

8.9 眼图276

本章仿真实验举例277

习题282

第9章 数字载波传输系统286

9.1 数字载波传输系统概述286

9.2 二进制数字已调信号及其功率谱287

9.2.1 2ASK信号287

9.2.2 2FSK信号288

9.2.3 2PSK及2DPSK信号291

9.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析294

9.3.1 2ASK系统的抗噪声性能294

9.3.2 2FSK系统的抗噪声性能297

9.3.3 2PSK及2DPSK系统抗噪声性能300

9.4 各种数字调制系统的性能比较303

9.5 多进制数字调制系统304

9.5.1 多进制幅度键控（MASK）304

9.5.2 多进制移频键控（MFSK）305

9.5.3 多进制移相键控（MPSK）306

9.6 改进型数字调制系统309

9.6.1 正交调幅QAM（又称幅相键控APK）309

9.6.2 连续相位频移键控（CPFSK）及MSK、TMF调制312

9.6.3 高斯最小移频键控（GMSK）方式317

9.7 数字信号的最佳接收318

9.7.1 数字信号接收的统计描述318

9.7.2 确知信号的最佳接收机319

9.7.3 二进制最佳接收机性能分析322

9.8 数字调制系统性能比较324

9.9 数字频带传输系统举例326

本章仿真实验举例327

习题334

第10章 差错控制编码336

10.1 差错控制编码原理336

10.1.1 引起误码的原因及降低误码的常用方法336

10.1.2 差错控制编码的基本方法及差错控制方式337

10.1.3 纠错编码的基本原理339

10.1.4 码间距离d及检错纠错能力341

10.2 常用简单差错控制编码343

10.2.1 奇偶监督码343

10.2.2 二维奇偶监督码344

10.2.3 恒比码345

10.3 线性分组码346

10.3.1 线性分组码的概念346

10.3.2 线性分组码的监督矩阵346

10.3.3 线性分组码的生成矩阵348

10.3.4 线性分组码的伴随式和检错纠错能力349

10.3.5 汉明码351

10.4 循环码352

10.4.1 循环码的循环特性及码多项式352

10.4.2 循环码的生成多项式及生成矩阵353

10.4.3 循环码的编码与解码355

10.4.4 BCH码357

10.5 卷积码359

10.5.1 卷积码概述359

10.5.2 网格编码调制（TCM）364

10.5.3 Turbo码366

本章仿真实验举例370

习题381

第11章 同步原理384

11.1 同步的基本概念384

11.2 锁相环（PLL）的基本工作原理384

11.2.1 模拟锁相环385

11.2.2 数字锁相环388

11.3 载波同步391

11.3.1 插入导频法392

11.3.2 直接提取载波法393

11.3.3 载波同步的性能及相位误差对解调信号的影响396

11.4 码元同步397

11.4.1 插入导频法397

11.4.2 直接提取位同步法398

11.4.3 位同步相位误差对性能的影响399

11.5 群同步400

11.5.1 起止式同步法400

11.5.2 连贯插入特殊码字同步法401

11.5.3 间隔式插入同步码法402

11.5.4 群同步系统的性能403

11.5.5 自群同步简介405

11.6 数字通信网的网同步405

11.6.1 主从同步方式406

11.6.2 相互同步方式406

11.6.3 独立时钟同步方式407

本章仿真实验举例408

习题410

第12章 通信网412

12.1 通信网概述412

12.1.1 通信网的概念412

12.1.2 计算机通信网与计算机网络413

12.1.3 通信网的类型414

12.1.4 通信网的基本要求414

12.1.5 通信网的交换方式415

12.1.6 通信网的约定418

12.2 通信网的组织与结构420

12.2.1 通信网的通用两级子网结构420

12.2.2 通信网的拓扑结构421

12.2.3 网络功能的分层体系结构422

12.2.4 国际标准通信网的网络体系结构423

12.3 数据通信网424

12.3.1 数据通信网概述424

12.3.2 利用普通公用电话网进行数据通信425

12.3.3 分组交换网427

12.3.4 数字数据网（DDN）429

12.4 综合业务数字网（ISDN）简介431

12.4.1 ISDN的概念431

12.4.2 ISDN的网络功能体系结构432

12.4.3 ISDN的用户/网络接口433

习题434

第13章 现代舰船通信技术435

13.1 引言435

13.2 舰船通信技术发展现状435

13.3 典型的舰船对外通信系统435

13.4 舰船通信安全技术436

13.4.1 通信反侦察437

13.4.2 通信抗干扰438

13.4.3 通信防摧毁439

13.5 ATM技术439

13.5.1 ATM技术的基本原理439

13.5.2 ATM技术的基本要素439

13.5.3 基于ATM技术的舰艇通信网440

13.5.4 ATM技术在海军舰艇通信网中的应用440

13.5.5 ATM技术面临的问题441

13.6 卫星通信技术441

13.6.1 卫星通信的特点442

13.6.2 卫星通信系统的工作原理442

13.6.3 卫星通信系统的组成443

13.6.4 通信卫星的组成445

13.6.5 卫星的应用445

13.7 潜艇通信技术446

13.7.1 潜艇通信系统446

13.7.2 HF通信技术447

13.7.3 软件无线电技术448

13.7.4 光纤通信技术448

13.8 计算机通信技术在船舶信息方面的应用448

13.9 计算机通信技术在船舶自动化系统中的应用449

13.10 无线局域网（WLAN）450

13.10.1 IEEE 802.11协议标准450

13.10.2 蓝牙（Bluetooth）451

13.10.3 家庭网络HomeRF与HIPERLAN协议452

13.10.4 IrDA452

13.10.5 中国WLAN规范452

13.10.6 WLAN特性453

13.10.7 WLAN的关键技术454

13.11 超宽带通信（UWB）456

13.12 3G和4G459

13.12.1 3G概念及其标准459

13.12.2 三种技术标准的比较460

13.12.3 4G概念及其通信技术特点461

13.12.4 4G的关键技术461

13.12.5 4G网络系统的几个技术标准462

13.13 紫外光通信技术462

13.13.1 紫外光通信的特点463

13.13.2 紫外光通信国内外研究背景464

13.13.3 紫外光通信原理464

13.13.4 紫外光通信系统的应用465

13.14 舰船通信技术发展趋势467

附录 通信原理Matlab仿真实验470

实验一 信号的傅里叶变换473

实验二 各种信道码性能比较477

实验三 升余弦滚降系统设计479

实验四 取样偏差与误码率481

实验五 多径传输483

实验六 BPSK调制解调仿真484

实验七 QPSK调制解调仿真486

实验八 16QAM的仿真489

参考文献494