通信系统原理（中文版）

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本书全面阐述了现代通信系统分析和设计所必需的基本原理，并对重要的数学基础知识进行了回顾。涉及的内容包括信号与线性系统，幅度调制，角度调制，噪音对模拟通信系统的影响，模数转换，AWGN基带信道中的数字调制，带限AWGN信道中的数字传输，通过载波调制进行数字信息传输和可靠通信编码等，并对信息论等主题进行了介绍。全书提供了许多实例以突出所述理论的工程应用，各章还配有大量难度不等的习题，以及一些计算机练习，帮助读者检验并巩固所学内容。
本书适合作为电子、通信相关专业高年级本科生和低年级研究生的通信系统课程教材，对于工程技术人员和自学人员也是非常有用的读本。

本书特色
·全面、系统地论述了通信系统基本理论、基本技术，以及系统分析与设计中的基本工具和方法。
·图文并茂，各章都配有典型的例题、习题和上机习题，既有助于加深理解，又有相当的实用价值。
·本书可以作为通信系统一学期的教材，也可以作为两学期的教材，作者给出了不 同课时章节选择、组合的建议方案。

John G. Proakis在MIT获得硕士学位，博士毕业于哈佛大学。Proakis博士现在是加州大学圣迭戈分校兼职教授，美国东北大学退休教授，曾长期担任东北大学电子与计算机工程系系主任。他在数字通信和数字信号处理领域颇有建树，而且拥有多年为本科生和研究生讲授相关课程的经验。他所著的《数字通信》等教材在全球使用广泛，知名度很高。

第1章 绪论
1.1 历史回顾
1.2 电子通信系统的基本组成
1.3 通信信道及其特性
1.4 通信信道的数学模型
1.5 深入阅读
第2章 信号与线性系统
2.1 基本概念
2.2 傅里叶级数
2.3 傅里叶变换
2.4 滤波器设计
2.5 功率和能量
2.6 希尔伯特变换及其性质
2.7 低通和带通信号
2.8 深入阅读
习题
上机习题
第3章 幅度调制
3.1 调制简介
3.2 幅度调制

　　随着人类社会步入信息化社会，电子信息科学技术正以惊人的速度发展，开辟了社会发展的新纪元。从20世纪90年代开始至今，通信技术特别是移动通信技术取得了举世瞩目的成就，因特网已经成为全球信息传输的崭新平台，实现了人们随时随地进行信息交换的愿望。个人通信系统与超高速通信网络的飞速发展对如何更加有效、可靠地进行信息传输提出了许多新的课题，我们坚信，随着数字通信技术的发展，这些问题都会迎刃而解。
　　在通信技术日新月异的今天，学习通信专业知识不仅需要扎实的基础理论，同时需要学习和掌握更多的现代通信技术和网络技术。John G. Proakis与Masoud Salehi合著的《通信系统原理》是作者多年从事教学和科研成果的总结。该书全面、系统地论述了通信系统基本理沦、基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法，并将重点放在数字通信系统上。本书利用第2、5两章的篇幅给出了这门课程所涉及的背景知识，即以频域方法和傅立叶分析为重点的线性系统分析以及概率论、随机变量和随机过程的内容。之后在第3、4、6章适当地介绍了传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。第7章至第13章系统地阐述了数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与解码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数字蜂窝通信以及自由空间视距信道中的链路预算分析进行了简要介绍。
　　该书各章都配有典型的例题，图文并茂，并且每章都安排了内容丰富的习题和计算机练习，既有助于加深对所学内容的理解，又具有相当的实用价值。可以说，各章后的计算机练习是本书的一大特色，学生利用MATLAB语言实现并解决这些问题，不仅是对学生能力和掌握程度的检验，同时也为其今后的学习和进一步研究打下坚实的基础。全书内容深入浅出，概念阐述清晰，理论分析严谨，逻辑性强，是一本在学术界较有影响的优秀教材，适合作为高等院校电子、信息、通信、计算机等专业本科生通信原理课程的教科书，也是一本比较全面、系统、深入的通信理论专著，对通信领域的科研技术人员以及相关专业的教师和学生而言，称得上是一本很好的参考书。
　　我们非常高兴地承担了本书的翻译工作，在翻译的过程中不断学习、不断提高，相信本书对高等院校本科生通信原理的教学工作会起到积极的促进作用。本书的前言、第1章、第8章至第10章以及缩写词表由李锵翻译，第3、11、13章由关欣翻译，第2章和第5章由杨爱萍翻译，第4、6、7、12章由董健翻译，全书由滕建辅教授审校。参加本书翻译工作的还有张为、张瑞峰、徐岩、沈运强、李健、赵全明、马杰、张立民、王淑艳、王明国、史斌、郭利斌、贾贻鲁、刘志杨、赖焰根、陈敏俊、李亚奇、董刚、沈振乾、孔冰、褚青、方青、马爱萍、郭琦等。在翻译的过程中，我们还参考了同行对原书作者其他多部著作的译者，如叶芝慧、赵新胜等译，沈连丰审校的《通信系统工程（第二版）》，张力军等译的《数字通信（第三、四版）》等。电子工业出版社的编辑贺瑞君、马岚为本书的后期制作做了大量的文字和校对工作，因此该书的翻译出版是集体智慧的结晶，渗透着众人的汗水。在此，对所有为这本书的出版提供了帮助的人们表示诚挚的感谢！
　　由于译审者水平有限，加之时间仓促，译文中难免有不妥乃至错误之处，敬请读者不吝指正。
　　

　　本书是为电气工程专业高年级本科生的通信系统课程编写的教科书，主要目的是介绍现代通信系统所采用的基本技术以及系统分析与设计中用到的基本工具和方法。虽然本书主要是面向本科生的，但对工程技术人员也是非常有用的。
　　本书的重点放在第7章至第13章所详细介绍的数字通信系统上，这些系统构成了现代通信系统的骨干，包括新一代的无线通信系统、卫星通信系统以及数据传输网络。第3章、第4章和第6章适当地介绍了传统的模拟通信系统，另外，本书还利用两章的篇幅详细地讲述了这门课程的背景知识，即以频域方法和傅里叶分析为重点的线性系统分析，以及概率论、随机变量和随机过程的内容。虽然这些主题大多都分散在电子工程专业的不同课程中，但根据作者的经验，学生通常需要在通信系统这门课中复习这部分知识，因此，快速地回顾这些课程的相关内容是非常必要的。
　　我们认为学习这门课程的学生已经具备了微积分、线性代数、基本电子电路、线性系统理论及概率论与随机变量的背景知识，其中线性系统理论以及概率论与随机变量的知识会在本书的两章中加以回顾。
　　本书的组织结构
　　本书首先在第1章给出通信系统的简要综述，此后在第2章介绍时域和频域中信号的表示与系统分析的方法，重点放在信号表示的傅里叶级数和傅里叶变换，以及线性系统分析中变换方法的应用。
　　第3章和第4章介绍模拟信号的调制与解调，其中第3章讲述幅度调制(AM)，第4章讲述频率调制(FM)和相位调制(PM)。上述两章还讨论了无线电与电视广播系统以及模拟移动蜂窝无线通信系统。
　　第5章回顾了概率论与随机过程的基本定义与概念，并且特别强调了高斯随机过程，该过程可用做加性噪声干扰的易于处理的数学模型。本章还给出了随机信号的时域与频域表示方法。
　　第6章讨论了加性噪声对幅度调制(AM)和角度调制(FM，PM)模拟信号解调的影响，并根据其信噪比性能比较了这些模拟信号调制方法。本章还讨论了利用锁相环(PLL)估计载波相位的方法，最后介绍了热噪声的特性以及传输损耗对模拟通信系统的影响。
　　第7章专门介绍模数转换的知识。首先讲述采样定理与量化技术，之后是波形编码方法，包括PCM、DPCM和DM。本章最后简要讨论了LPC语音编码和图像压缩JPEG标准。
　　第8章介绍基本加性向高斯噪声(AWGN)信道中的调制方法，利用信号的几何表示方法讲述了各种类型的二进制与非二进制调制方法，并采用差错概率评估了这些方法的性能。本章的最后一个主题是集中讨论数字通信系统的信号同步方法。
　　第9章讨论带限AWGN信道中的数字通信问题，从符号间干扰(ISI)的角度讲述了信道失真对发射信号的影响，并对用于抑制ISI的自适应均衡器设计进行了讨论。
　　第10章介绍了通过载波调制的数字信号传输。本章所讨论的载波调制方法包括脉冲幅度调制(PAM)、相移键控(PSK)、正交幅度调制(QAM)、频移键控(FSK)和连续相位频移键控(CPFSK)。
　　第11章的内容是数字通信主题选讲，包括衰落多径信道中的数字通信、多载波调制（正交频分多路复用）、扩频信号与系统、GSM与IS95数字蜂窝通信简介，以及自由空间（视距）信道中的链路预算分析。
　　第12章集中阐述信息通信的基本限制，包括无记忆信源的信息容量以及加性白高斯噪声信道的容量。本章还讲述了两种应用广泛的数字信源输出编码算法，即霍夫曼编码算法和Lempel-Ziv算法。
　　本书的最后一章——第13章介绍信道编码与译码，其中线性分组码与卷积码可用于增强数字通信系统在加性白高斯噪声环境中的性能，同时讨论了分组码与卷积码的硬判决与软判决译码。本章还对带限信道编码（格形码调制）、turbo码和低密度奇偶校验码进行了讨论。
　　全书提供了许多实例以突出所述理论的工程应用，各章还配有大量难度不等的习题，各章习题之后是一些精选的上机习题，这些习题通常要求使用MATLAB仿真相应章节推导的算法，可以从PH出版公司的网站上获得MATLAB练习的解答。
　　课程选择
　　本书既可以作为通信系统一学期的教材，也可以作为两学期的教材。课程的设计主要考虑学生前期是否修过概率论与随机过程，另外要考虑是否介绍模拟调制与解调技术。下面我们给出三种课程设计方案，当然教师也可以设计自己的教学组合。
　　1．模拟与数字通信一学期课程：第2章和第5章的部分复习章节，第3章、第4章、第6章、第7章和第8章全部，以及第7章到第13章节选。
　　2．数字通信一学期课程：第2章和第5章的部分复习章节，以及第7章到第13章。