前言
《數字通信基礎》數字通信理論與技術是一門正在迅速發展中的科學技術，幾乎每年在這一領域中總有重大的新理論和新技術誕生。正是這些理論和技術推動了通信產業的繁榮和發展。我們不能指望通過一門或幾門通信課程學習就能一勞永逸地掌握通信技術。我們僅希望通過《數字通信基礎》的學習，能給同學們打下一個深厚、紮實的基礎，使他們能夠具備後繼自學數字通信新技術、新理論的能力，適應以後對數字通信技術開發、套用和研究的需要。
本書是在作者多年教學經驗和研究實踐的基礎上編寫而成的。我們力圖以較高的理論觀點和以統一的處理方法來介紹數字通信傳輸技術，在論述中力求概念準確，思路清晰，深入淺出，理論聯繫實際。在內容安排上，既介紹數字通信中的基本概念和基礎知識，也適當介紹近幾年發展起來的新技術。
本書共有13章，基本上覆蓋了數字傳輸的物理層和鏈路層的大部分領域，內容豐富，涉及到許多數字傳輸的新技術和新概念。本書可分為兩大部分。第一部分包括第1～9章，是本書的基本部分；第二部分包括第10～13章，包括了數字通信中幾個重要的專題。本書第1章是緒論；第2章介紹了確定信號、機率和隨機過程，它們是研究數字通信理論的重要數學工具；第3章介紹通信信道；第4章介紹模擬調製系統；第5章介紹模擬信號數位化；第6章介紹數字基帶傳輸；第7章介紹數字通帶傳輸；第8章介紹數字通信中的同步技術；第9章介紹基本信道編碼技術；第10章介紹先進的信道編碼技術；第11章介紹擴展頻譜通信技術；第12章介紹衰落信道上的數字傳輸；第13章介紹通信中的多用戶技術。
本書適合於高等院校通信、電子類專業高年級學生、碩士研究生作為教科書，也可作為從事數字通信系統設計、開發和研究人員的參考書。根據作者的經驗，本書的第1～9章適宜作為本科生“通信原理”一學期64學時課程的教材；本書全部內容可以作為“數字通信基礎”兩學期96學時課程的教材，其中第1～8章為第一學期課程，第9～13章為第二學期課程。為了方便教學，本書配有電子版教學課件，任課教師可登錄華信教育資源網（教育網：www.huaxin.edu.cn或公共網：www.hxedu.com.cn）免費註冊後進行下載。
幾十年來，隨著數字通信理論和技術的發展，國內外出版了大量的關於數字通信的著作，其中不少是優秀著作和經典名著。作者在編寫本書過程中得益於對這些著作的參考，這些著作列在本書每章後的參考文獻中，在此對其作者深表謝意。
本書的第1～9章、第11章和第12章由仇佩亮教授編寫，第10章由謝磊副教授編寫，第13章由陳惠芳副教授編寫，全書由仇佩亮教授統稿。
限於作者的水平，書中不妥和謬誤之處難免，懇請讀者批評指正。
仇佩亮
2006年10月於浙江大學求是村
內容簡介
本書在介紹數字通信概念和背景知識後，遵循通信信號分析、信道描述、模擬信號數位化和各種信道條件下的數字傳輸這一思路，系統論述現代數字通信的基礎理論，以及數字通信系統物理層和鏈路層的主要理論與技術。全書共13章，內容包括通信信號理論、通信信道、模擬調製技術、模擬信號數位化、數位訊號的基帶傳輸、數位訊號的通帶傳輸、通信同步技術、數位訊號在衰落信道上的傳輸，以及各種糾錯編碼技術、擴展頻譜技術和多用戶技術等。
本書目錄
第1章緒論
§1.1通信技術發展歷史
1.1.1電報與電話
1.1.2無線通信
1.1.3近50年來通信的發展
1.1.4通信系統理論
§1.2不確定性與信息量
1.2.1訊息、信號與信息
1.2.2熵和互信息
§1.3數字通信系統
1.3.1基本概念
1.3.2數字通信系統的組成
1.3.3數字通信系統的主要性能指標
§1.4本書結構
§1.5小結
參考文獻
習題
第2章確定性信號、隨機變數與隨機過程
§2.1確知信號的頻域描述
2.1.1Fourier級數和Fourier變換
2.1.2周期信號的Fourier變換
2.1.3能量型信號和功率型信號
2.1.4窄帶信號（帶通信號）和窄帶系統（帶通系統）
§2.2隨機變數
2.2.1隨機變數與分布函式
2.2.2兩個隨機變數的聯合分布與條件分布
2.2.3隨機變數的函式
2.2.4隨機變數的數字特徵
2.2.5幾個常用的隨機變數
2.2.6切比雪夫（Chebychev）不等式與契爾諾夫（Chernof）界
§2.3平穩隨機過程
2.3.1隨機過程的定義與描述
2.3.2平穩隨機過程
2.3.3各態歷經過程（ergodicprocess）
2.3.4相關函式與功率譜
2.3.5平穩隨機過程通過線性系統
2.3.6高斯過程
2.3.7帶限過程及其採樣
2.3.8平穩帶通（窄帶）過程
2.3.9正弦波加窄帶高斯噪聲信號
2.3.10循環平穩過程（cyclostationaryprocess）
§2.4小結
參考文獻
習題
第3章通信信道
§3.1通信信道的定義和數學模型
3.1.1通信信道的定義
3.1.2信道模型
§3.2恆參信道及其特徵
3.2.1有線信道
3.2.2無線恆參信道
3.2.3恆參信道對信號傳輸的影響
§3.3隨參信道及其特徵
3.3.1隨參信道舉例
3.3.2隨參信道的特徵及多徑傳輸現象
§3.4信道的加性噪聲
3.4.1加性噪聲
3.4.2信號中繼轉發鏈路分析
§3.5信道容量與信道編碼定理
3.5.1離散無記憶信道的容量
3.5.2高斯信道容量
3.5.3帶限信道的容量與通信的界限
§3.6小結
參考文獻
習題
第4章模擬調製系統
§4.1概述
§4.2線性調製系統
4.2.1雙邊帶抑制載波調幅（DSB-SCAM）
4.2.2普通調幅（AM）
4.2.3單邊帶（SSB）調製
4.2.4殘留邊帶調幅（VSBAM,vestigial-sidebandAM）
§4.3非線性調製（角度調製）
4.3.1一般概念
4.3.2角調製信號的頻譜特點
§4.4線性調製系統的抗噪聲性能
4.4.1DSB-SCAM信號相干解調的性能
4.4.2SSBAM信號相干解調的性能
4.4.3普通AM調製的性能
§4.5非線性調製（角調製）系統的抗噪聲能力
§4.6小結
參考文獻
習題
第5章模擬信號的數位化
§5.1模擬信號的抽樣
5.1.1低通信號的抽樣
5.1.2帶通信號的抽樣
§5.2模擬值的量化
5.2.1均勻量化
5.2.2最佳標量量化
5.2.3矢量量化
5.2.4非均勻標量量化
§5.3脈衝編碼調製（PCM）
5.3.1PCM的基本原理
5.3.2自然二進制碼與摺疊二進制碼
5.3.3PCM系統的噪聲性能
§5.4差分脈衝編碼調製（DPCM）和增量調製（DM）
5.4.1差分脈衝編碼調製（DPCM）原理
5.4.2增量調製（DM）
§5.5小結
參考文獻
習題
第6章數字基帶傳輸
§6.1數字基帶信號及其頻譜特徵
6.1.1基本基帶信號波形
6.1.2數字脈衝幅度調製（PAM）信號的功率譜
6.1.3具有多種基本脈衝波形的基帶信號功率譜
§6.2常用的數字序列碼型
6.2.1AMI（alternatemarkinverse）碼
6.2.2HDB3（3ndorderhighdensitybipolar）碼
6.2.3雙相碼（Manchester碼）
6.2.4CMI（codedmarkinverse）碼
6.2.5Miller（密勒）碼
6.2.6nBmB碼
§6.3基帶信號通過加性白高斯噪聲（AWGN）信道傳輸
6.3.1解調和檢測
6.3.2信號和噪聲的矢量空間表示
6.3.3基函式相關型解調
6.3.4匹配濾波器
6.3.5基函式匹配濾波型解調
6.3.6最佳檢測判決器
6.3.7AWGN信道上信號檢測的錯誤（誤符號）機率計算
§6.4數字基帶信號通過帶限信道傳輸
6.4.1數位訊號通過帶限信道傳輸
6.4.2碼間干擾
6.4.3眼圖
6.4.4無碼間干擾帶限信號設計準則——奈奎斯特（Nyquist）準則
6.4.5升餘弦頻譜信號
6.4.6具有零碼間干擾的數字PAM系統的差錯機率
§6.5部分回響系統——具有受控碼間干擾的帶限系統
6.5.1雙二元信號脈衝
6.5.2帶有受控碼間干擾數據的檢測
6.5.3採用部分回響信號的數字PAM差錯機率
6.5.4其他部分回響系統
§6.6在出現信道失真情況下的系統設計
6.6.1信道特性已知時，傳送和接收濾波器的設計
6.6.2信道均衡器
§6.7小結
參考文獻
習題
第7章數字通帶傳輸
§7.1正弦波數字調製
7.1.1正弦波數字調製信號的譜分析
7.1.2正弦波數字幅度調製方式（ASK）
7.1.3正交載波幅度調製（QAM）
7.1.4正弦波數字相位調製（PSK）
7.1.5正弦波差分相位偏移鍵控調製（DPSK）
7.1.6正弦波數字頻率調製
7.1.7正交FSK信號及其頻率間隔
7.1.8各種調製方式的頻譜利用率比較
§7.2二元數字調製信號的相干解調
7.2.1OOK信號的相干解調
7.2.2BPSK信號的相干解調
7.2.3DBPSK的相干解調
7.2.42FSK信號的相干解調
7.2.5二元數字調製信號相干解調的性能比較
§7.3M元數字調製信號的相干解調
7.3.1MASK相干解調
7.3.2MPSK的相干解調
7.3.3MQAM的相干解調
7.3.4mfsk相干解調
7.3.5M元數字調製信號相干解調性能比較
§7.4數字調製信號的非相干解調
7.4.1OOK信號的非相干解調
7.4.22FSK信號非相干解調
7.4.3DPSK信號的差分相干解調（相位比較解調）
7.4.4二元數字調製信號的非相干解調性能比較
§7.5連續相位調製
7.5.1連續相位FSK調製（CPFSK）
7.5.2最小偏移鍵控（MSK）調製
7.5.3高斯最小偏移鍵控（GMSK）
7.5.4多h連續相位調製
§7.6正交頻分復用調製（OFDM）
7.6.1OFDM的基本模型與DFT實現
7.6.2保護時間與循環前綴
7.6.3OFDM的符號檢測與功率譜
§7.7小結
參考文獻
習題
第8章數字通信中的同步技術
§8.1鎖相環
8.1.1鎖相環的組成和工作原理
8.1.2加性噪聲對於鎖相環相位估計的影響
§8.2載波同步
8.2.1直接法
8.2.2插入導頻法
8.2.3載波跟蹤相位誤差對解調誤碼率的影響
§8.3位同步
8.3.1開環濾波法位同步
8.3.2閉環鎖定法位同步
8.3.3符號同步誤差對誤碼性能的影響
§8.4小結
參考文獻
習題
第9章基本的信道編碼技術
§9.1分組糾錯編碼的基本概念
9.1.1用於糾錯和檢錯的信道編碼
9.1.2二元對稱信道的差錯機率和差錯分布
9.1.3檢錯和糾錯
9.1.4自動重發請求（ARQ）編碼
9.1.5最大似然解碼和最小Hamming距離解碼
9.1.6最小Hamming距離與檢錯、糾錯能力的關係
§9.2線性分組糾錯編碼
9.2.1線性分組編碼的生成矩陣和校驗矩陣
9.2.2對偶碼
9.2.3線性分組碼的最小Hamming距離和最小Hamming重量
9.2.4線性分組碼的解碼
9.2.5解碼錯誤機率計算
9.2.6二元Hamming碼
9.2.7從一個已知線性分組碼來構造一個新的線性分組碼
§9.3線性分組碼的糾錯能力
§9.4循環碼的定義和性質
9.4.1循環碼定義與碼字的多項式表示
9.4.2循環碼的性質
§9.5系統循環碼的編碼及解碼
9.5.1系統循環碼的編碼
9.5.2多項式運算的電路實現
9.5.3循環碼編碼的電路實現
9.5.4循環碼的解碼及其實現
§9.6幾個重要的循環碼
9.6.1Hamming循環碼
9.6.2BCH碼
9.6.3Reed-Solomon碼（RS碼）
§9.7卷積碼的結構
9.7.1卷積碼的構成和代數描述
9.7.2卷積碼的圖形描述和重量計數
9.7.3卷積碼的重量計數
9.7.4惡性碼
§9.8卷積碼的Viterbi解碼算法
9.8.1分支度量、路徑度量和最大似然解碼
9.8.2Viterbi解碼算法
9.8.3作為前向動態規劃解的Viterbi算法
9.8.4實現Viterbi解碼算法的一些具體考慮
9.8.5卷積碼Viterbi解碼算法的性能界
9.8.6卷積碼在BSC和AWGN信道上的性能
§9.9鑿孔卷積碼
§9.10小結
參考文獻
習題
第10章先進的信道編碼技術
§10.1軟判決解碼和軟輸出解碼
10.1.1軟判決和軟輸出解碼方法
10.1.2卷積碼的軟輸出解碼
§10.2乘積碼和級聯編碼
10.2.1乘積碼
10.2.2級聯編碼
10.2.3交織技術
10.2.4並行級聯編碼和Turbo碼
§10.3疊代解碼技術
10.3.1疊代解碼原理
10.3.2二維乘積碼的疊代解碼
10.3.3Turbo碼的疊代解碼
§10.4LDPC碼及其軟判決解碼
10.4.1Tanner圖
10.4.2LDPC碼的構造方法
10.4.3LDPC的解碼
§10.5編碼調製
10.5.1多電平調製信道的信道容量
10.5.2格線編碼調製（TCM）的編碼
10.5.3格線編碼調製（TCM）的解碼
§10.6小結
參考文獻
習題
第11章擴展頻譜通信技術
§11.1擴展頻譜技術概述
11.1.1擴展頻譜技術的歷史回顧
11.1.2擴展頻譜技術的優點
11.1.3擴展頻譜技術的分類
11.1.4擴展頻譜數字通信系統的模型
§11.2直接序列（DS）擴譜通信系統
11.2.1直接序列擴譜信號及其功率譜
11.2.2直接序列解擴對於窄帶干擾的抑制作用
11.2.3差錯機率計算
11.2.4干擾容限（interferencemargin）
11.2.5帶有編碼的直接序列擴譜系統
11.2.6脈衝干擾對於直接序列擴譜通信系統的影響
11.2.7DS擴譜技術的某些套用
§11.3偽隨機（PN）擴譜序列
11.3.1二進制序列
11.3.2m序列（最長線性移位暫存器序列）
11.3.3m序列的隨機性質
11.3.4m序列波形信號的自相關函式和功率譜
11.3.5m序列的安全性
11.3.6gold序列和Kasami序列
§11.4跳頻（FH）擴譜通信系統
11.4.1跳頻擴譜的概念
11.4.2慢跳頻擴譜系統
11.4.3快跳頻（FFH）擴譜系統
11.4.4跳頻擴譜的套用
§11.5擴譜信號的捕獲與跟蹤
11.5.1擴譜信號的捕獲
11.5.2擴譜信號的跟蹤
§11.6小結
參考文獻
習題
第12章衰落信道上的數字通信
§12.1衰落信道的數學模型
12.1.1衰落信道的隨機時變脈衝回響
12.1.2信道相關函式與功率譜密度
12.1.3衰落信道描述函式之間關係
12.1.4信道特徵參數及其意義
12.1.5信號特徵對選擇信道模型的影響
§12.2二元信號在非頻率選擇性慢衰落信道上的傳輸
12.2.1Rayleigh衰落信道
12.2.2Nakagami衰落
12.2.3Ricean信道
§12.3多徑衰落信道上的分集接收技術
12.3.1分集方式
12.3.2分集技術中的合併方式
12.3.3二元信號分集接收的性能分析
§12.4頻率選擇性慢衰落信道上數位訊號傳輸的Rake接收技術
12.4.1抽頭延時線信道模型
12.4.2Rake接收技術
12.4.3Rake接收機的性能
§12.5編碼對分集的影響
12.5.1無編碼L重時間分集
12.5.2帶鏇轉編碼的時間分集
12.5.3時間分集碼設計的一般準則
§12.6多天線分集與空時編碼
12.6.1接收分集
12.6.2傳送分集
12.6.3空時碼設計的秩準則和行列式準則
12.6.4MIMO系統
§12.7小結
參考文獻
習題
第13章通信中的多用戶技術
§13.1通信資源的分配
13.1.1FDM/FDMA
13.1.2TDM/TDMA
13.1.3碼分多址（CDMA）
§13.2數字移動通信的接續技術
13.2.1數字移動通信系統概述
13.2.2數字移動通信系統的接續技術
§13.3數字移動通信系統中多址技術的套用及其容量
13.3.1空分多址
13.3.2頻分多址（FDMA）
13.3.3時分多址（TDMA）
13.3.4碼分多址（CDMA）
§13.4直接序列碼分多址
13.4.1CDMA信號和信道模型
13.4.2直接序列CDMA的接收技術
§13.5隨機接入及其協定
13.5.1ALOHA系統和協定
13.5.2載波偵聽（CSMA）系統和協定
§13.6小結
參考文獻
習題
附錄A正態積分曲線與正態積分表
附錄B有限域代數的基本知識
附錄C縮略語
部分習題答案
盤點通信書籍
| 通信在不同的環境下有不同的解釋，在出現電波傳遞通信後通信(Communication)被單一解釋為信息的傳遞，是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸訊息。然而，通信是在人類實踐過程中隨著社會生產力的發展對傳遞訊息的要求不斷提升使得人類文明不斷進步。 |
