本书共15章，全面介绍了模拟通信系统和数字通信系统的基本理论，这些理论是构成目前光纤、无线和卫星通信网基础设施的基础。本书在介绍信号与线性系统、MATLAB/Simulink通信仿真、概率与随机过程的基础上，细致剖析了模拟调制、噪声特性、基带调制与检测、频带调制、时间色散信道上的信号传输、复用与同步、数据压缩、信道编码等基本原理。列举了数字有线电视、无线通信、蜂窝通信和网络通信等众多应用实例，通过这些实例详细分析了基带技术和抗噪技术、调制／解调、复用与同步技术、信源编码、信道编码技术等。
全面介绍了模拟通信系统和数字通信系统的基本理论，这些理论是构成目前光纤、无线和卫星通信网基础设施的基础。
Mohammed Farooque Mesiya是伦斯勒理工学院工程与科学系教授，是几家成功创业公司的CEO。专业领域包括无线通信与网络、光纤通信与网络、数字通信与信号处理、宽带网络与结构等。
第1章 绪论
1.1 通信系统的构成单元
1.2 通信信道
1.2.1 同轴电缆
1.2.2 光纤
1.2.3 无线信道
1.3 模拟通信系统和数字通信系统
1.3.1 数字通信系统
1.3.2 为什么采用数字传输
1.4 通信发展史
1.4.1 无线通信
1.5 重要主题及其驱动
结束语
推荐读物
第2章 信号与线性系统的复习 第1章 绪论
1.1 通信系统的构成单元
1.2 通信信道
1.2.1 同轴电缆
1.2.2 光纤
1.2.3 无线信道
1.3 模拟通信系统和数字通信系统
1.3.1 数字通信系统
1.3.2 为什么采用数字传输
1.4 通信发展史
1.4.1 无线通信
1.5 重要主题及其驱动
结束语
推荐读物
第2章 信号与线性系统的复习
2.1 信号的基本概念
2.1.1 一些有用的基本信号
2.1.2 能量信号和功率信号
2.1.3 对数功率的计算
2.1.4 信号的一些基本运算
2.2 系统的基本概念
2.2.1 系统分类
2.2.2 LTI系统的特性
2.3 频域表示
2.4 傅里叶级数
2.4.1 三角傅里叶级数
2.4.2 Parseval定理
2.4.3 傅里叶级数的收敛
2.5 傅里叶变换
2.5.1 常见信号的傅里叶变换
2.5.2 傅里叶变换的性质
2.5.3 周期信号的傅里叶变换
2.6 时间带宽积
2.7 LTI系统的信号传输
2.7.1 传输失真
2.8 LTI系统用做频率选择性
滤波器
2.8.1 理想滤波器
2.8.2 理想滤波器的近似实现
2.8.3 用MATLAB设计的模拟
滤波器
2.9 功率谱密度
2.9.1 时间平均自相关函数
2.9.2 输入功率谱密度与输出功率谱密度之间的关系
2.10传输介质的频率响应特性
2.10.1 双绞线对
2.10.2 同轴电缆
2.11离散时间信号的傅里叶变换
结束语
推荐读物
习题
MATLAB习题
第3章 采用MATLAB/Simulink的通信
系统仿真
3.1 启动Simulink
3.1.1 求解器
3.2 Simulink的建模
3.2.1 子系统
3.3 信源与噪声源的仿真
3.3.1 确知信号
3.3.2 随机信号
3.3.3 AWGN信道的建模
3.4 通信系统的建模
3.4.1 时域建模
3.4.2 变换域表示
3.5 信号的频域显示
3.6 结合MATLAB使用Simulink
建模
3.6.1 MATLAB的仿真运行
结束语
推荐读物
第4章 幅度调制
4.1 低通和带通信号
4.2 抑制载波的双边带AM
4.2.1 DSBSC AM信号的频谱
4.2.2 DSBSC AM信号的解调
4.3 常规幅度调制
4.3.1 常规AM信号的频谱
4.3.2 常规AM信号的解调
4.4 带通信号与系统的其他表示形式
4.4.1 复包络表示与解析表示的频谱
4.4.2 带通系统的复包络表示
4.5 单边带AM
4.5.1 SSBAM信号的解调
4.6 残留边带AM
4.7 正交多路复用
4.8 复用
4.8.1 频分复用
4.9 变频与频率选择
4.9.1 下变频混频器
4.9.2 镜像抑制混频器
4.10 通信接收机
4.10.1 超外差式接收机
4.10.2 直接变频接收机
4.10.3 低中频接收机
结束语
推荐读物
习题
MATLAB习题
附录4A 希尔伯特变换
第5章 角度调制
5.1 FM信号和PM信号
5.1.1 调制信号为正弦信号时的FM信号和PM信号
5.1.2 调角信号的功率
5.2 调角信号的频谱
5.2.1 调制信号为正弦信号时FM信号的带宽
5.2.2 调制信号为任意消息信号时FM信号的带宽
5.3 窄带FM
5.4 调角信号的解调
5.4.1 带通限幅器
5.4.2 鉴频器
5.4.3 鉴相器： 正交检波器
5.5 锁相环
5.5.1 模拟PLL（APLL）
5.5.2 APLL线性模型
5.5.3 一阶PLL
5.5.4 二阶PLL
5.5.5 非锁定状态APLL的捕获过程
5.6 PLL用做FM解调器
5.7 FM广播
5.7.1 调频立体声
5.8 模拟电视
5.8.1 黑白图像
5.8.2 黑白电视
5.8.3 彩色电视
5.8.4 多声道电视音响
结束语
推荐读物
习题
MATLAB习题
第6章 概率与随机过程
6.1 概率的概念
6.1.1 相对频率
6.1.2 概率公理
6.1.3 联合限
6.1.4 条件概率
6.2 随机变量
6.2.1 离散随机变量
6.2.2 一些常见的离散随机变量
6.3 连续随机变量
6.3.1 一些常见的连续随机变量
6.3.2 离散随机变量与混合随机变量的概率密度函数
6.4 随机变量的函数
6.4.1 第一种情形： g(x)单调递增或单调递减
6.4.2 第二种情形： 任意g(x)
6.5 随机变量的统计特性
6.5.1 矩函数与特征函数
6.6 随机变量对
6.6.1 边缘分析
6.6.2 两个随机变量的函数： 期望值
6.7 条件分布
6.7.1 条件期望值
6.7.2 独立随机变量
6.8 联合高斯随机变量
6.8.1 两个随机变量的两个函数
6.8.2 中心极限定理
6.9 随机过程： 初步
6.9.1 随机过程的特性
6.9.2 平稳随机过程
6.9.3 广义平稳随机过程
6.9.4 各态历经的随机过程
6.9.5 自相关函数的性质
6.9.6 不相关、 正交和独立的随机过程
6.10 随机过程的功率谱
6.10.1 维纳辛钦定理
6.10.2 随机信号在线性时不变系统中的传输
6.11 一些重要的随机过程
6.11.1 高斯随机过程
6.11.2 高斯白噪声
6.11.3 滤波后的高斯白噪声
6.12 窄带噪声
6.12.1 窄带高斯白噪声
6.12.2 窄带噪声的正弦波包络
6.13 通信系统中的噪声源
6.13.1 热噪声
6.13.2 有效功率
6.13.3 散粒噪声
6.14 系统噪声的特性表示
6.14.1 噪声因子和噪声系数
6.14.2 子系统的有效输入噪声温度
6.14.3 级联子系统的噪声系数
6.14.4 有损二端口网络的噪声因子
6.15 随机过程的MATLAB仿真
6.15.1 产生任意概率密度函数的随机变量
6.15.2 自相关函数和频谱密度
6.15.3 高斯白噪声的样值
结束语
推荐读物
习题
MATLAB习题
第7章 模拟通信系统的噪声分析
7.1 基带系统的噪声性能
7.2 噪声对AM系统性能的影响
7.2.1 DSBSC的噪声性能
7.2.2 SSBAM的噪声性能
7.2.3 常规AM的性能
7.3 调角系统的噪声性能
7.3.1 高CNR系统的运行
7.3.2 FM系统的运行： 低CNR情形
7.4 预加重与去加重
7.5 模拟调制系统的比较
7.6 链路设计
7.6.1 模拟增音机
7.6.2 增音机级联时模拟通信系统的性能
结束语
推荐读物
习题
MATLAB习题
第8章 模拟信号转换为数字形式
8.1 低通信号的采样
8.1.1 奈奎斯特香农（NyquistShannon）采样定理
8.1.2 采样序列的DFT
8.1.3 模拟信号的恢复
8.1.4 实用的采样技术
8.2 频谱混叠
8.3 模拟信号的数字化
8.3.1 量化
8.3.2 量化样值的编码
8.3.3 量化过程引入的误差
8.3.4 量化噪声
8.4 脉冲编码调制
8.4.1 非均匀量化
8.5 差分脉冲编码调制
8.6 模/数转换的过采样
8.7 增量调制
8.7.1 斜率过载与颗粒噪声
8.7.2 自适应增量调制
8.7.3 连续可变斜率增量调制
8.7.4 量化噪声
8.8 sigmadelta调制
译 者 序
通信的根本目的是将信息从发送端送往接收端，也就是实现信息的交换，其间经历一系列处理过程中的任何一个环节都影响到通信的质量。实现通信的两个核心指标是带宽和噪声。M. F. Mesiya的《现代通信系统》正是基于这一考虑，细致解析了信息从发送到接收的各个环节完整处理过程，该书自始至终都围绕带宽和噪声指标展开分析。其实，本书与我国电子信息类专业开设的“通信原理”课程内容接近。本书解析任何一个技术环节时，都分析了技术与应用层面的原因，而且对通信中的概念进行了扩展。概括起来，该书特点如下。
● 分析通信基本理论时结合了目前的应用，比如固话通信、无线通信、数字有线电视、网络技术、蜂窝技术，这里略举几例。本书在幅度调制中，介绍了SSB AM的频谱效率在模拟电缆和微波系统的语音通信中取得的显著效果；在幅度调制中，还介绍了模拟通信环境开发的超外差式接收机结构，它不仅用于每一台收音机、电视机和CATV机顶盒单元，而且还构成了2G蜂窝手机的前端。在第15章信道编码技术循环冗余校验（CRC）码的应用中，以IEEE 802.3的应用为例：IEEE 802.3标准规定，以太网帧必须包含由CCITT 32多项式产生的、用于检错目的的4字节校验和，等等。
● 将概念与应用结合起来。这里以学生最难真正理解的第6章概率论与随机过程为例。本书介绍高斯分布式时，解释了高斯分布为什么用得如此广泛；介绍泊松分布式时，解释了电话呼叫数、点击网络次数等都服从泊松分布；介绍随机变量时，结合了电话呼叫数/到达光检测器的光子数与集成电路测试结果分布的实例。本书中列举的这些应用例子，都是电子、通信专业的学生在学习过“概率论与数理统计”课程后，根本没听说过的。至于基带技术、信源编码、信道编码和调制/解调等的例子就更多了。例如，本书介绍了PLL广泛用于蜂窝电话、电视、收音机、计算机和存储设备中。
● 本书介绍的所有通信技术都有细致的分析和推导过程，这对立志从事通信技术研究的学生来说，推敲技术的来龙去脉不可缺少。
● 书中的每个例题都涉及到当代通信技术的应用及相应的技术指标。
● 各章都配有Simulink和MATLAB实验，有助于学生从视觉上了解通信中的基本现象与通信的本质。本书在翻译过程中，杨颖、刘潇、程佩、熊珊珊、侯晓莹在文字整理方面付出了艰辛的劳动，在此表示感谢。
尽管一再推敲和检查，书中仍难免疏漏和不足，敬请广大读者批评指正。联系方式为tmingxin@qq.com。
谭明新 于武汉
前 言
通信系统用于在空间或时间的不同点之间传输信息。本书全面介绍了构成目前光纤通信网、无线通信网和卫星通信网基础设施的基本原理。书中的陈述不仅逻辑性强、易于理解，而且吸引学生的是与系统实现、产品实现有关的问题。该书包含的多个主题在其他教科书中很少涉及，而现代模拟和数字通信系统的实现又离不开这些主题。
本书为电气和计算机工程专业高年级的本科生和一年级研究生而写，是通信系统和数字通信的入门课程。书中有两章提供了学习通信系统所需的详细背景知识，其中第2章回顾信号与系统，重点针对信号与系统的频域分析；第6章回顾概率论和随机过程。第4章、第5章和第7章介绍模拟通信系统。这些章节不仅包括传统素材，而且还包括与今天的无线通信接收机和（利用光放大器级联）光纤网相关的新主题。数字传输是全球互联网、光纤网和新一代无线网的支持技术。第8章~第15章包含了数字通信系统的不同部分。
内容编排
第1章给出通信系统简介、通信系统的发展史以及推动其演进的主要趋势。
第2章回顾信号与系统，重点是LTI系统中信号传输的频域分析。
第3章介绍采用模拟和数字通信系统建模和仿真时Simulink的性能。
第4章介绍各种幅度调制方案，也分析了通信发射机和接收机所实现的复用技术和重要运算。本章的末尾介绍了现代通信系统中所实现的各种接收机的结构。
第5章讨论角度调制系统（调频和调相）。随后详细分析了模拟锁相环和模拟NTSC电视系统。
第6章回顾概率论和随机过程的基本概念，这些基本概念与通信系统中信息信号和（无处不在的）噪声的建模、分析息息相关。然后分别从时域和频域的角度对随机信号与噪声通过LTI系统的传输特性进行分析。
第7章介绍噪声对幅度调制信号解调和角度调制信号解调的影响。将各种模拟通信系统的性能进行比较，并且研究传输损耗、噪声对配有增音机的模拟传输系统设计的影响。
第8章考虑的是将模拟信号转换为数字形式。介绍了采样定理和量化技术，接着是波形编码方法，如PCM、 DPCM和DM。最后讨论了sigma-delta转换器和带通采样。
第9章介绍了数字数据传输的基带调制技术。解释了重要的技术指标和各种线路编码方案的特性。还研究了脉冲形状的设计，目的是提高数字基带传输系统的频谱效率。
第10章考虑在存在加性高斯白噪声的条件下，以数字调制信号的形式对传输中的符号进行检测。本章引入作为有限维向量空间向量的信号波形和加性高斯白噪声的表示形式，以及利用这些概念开发最佳检测器结构，并分析它们的性能。
第11章考虑通过对载波进行调制来实现数字数据的传输。分析二进制和四进制调制方案，并且利用向量空间的概念分析它们的性能，也分析了频移键控和最小频移键控。然后讨论了非相干方案与差分相干方案。本章的结尾是频谱分析、各种数字载波调制方案的比较。
第12章分析数字调制信号在信道中的传输，信道上除加性高斯白噪声外还引入了符号间干扰（InterSymbol Interference， ISI）。本章介绍了减小ISI和噪声时采用的信号设计和均衡方案。
第13章介绍数字通信中的两个重要主题：数字复用与同步。多路复用技术将多个用户信号组合，实现高速通信信道的有效共享。然后介绍接收端用于正确地分路各分量信号和恢复各分量信号的载波恢复电路、符号定时恢复电路和帧同步恢复电路。
第14章是信息论的入门，解释了对信息通信的基本限制。本章在引入信源信息量和通信信道容量的概念后，研究了香农的信源编码定理和信道容量定理。这一章末尾详细介绍了文本、图像和视频的压缩方案。
第15章专门分析用于噪声通信信道上信息可靠传输的信道编码。本章考虑线性分组码和卷积码两种方式，以及采用硬判决译码方案和软判决译码方案时这两种编码方式的性能。还介绍了带限信道的编码和实现接近信道容量的Turbo码。
教学特点
本书包括的教学特点如下：
● 预览包含在这一章及其相关的实践中的各章的内容简介。
● 众多的例子，包括MATLAB练习，用于巩固重要的概念和数学方面的结果。
● 各章末配有不同难度的习题。MATLAB练习进一步帮助学生找到编程习题的解决方案。
● 仿真作为一种重要的教学工具，是帮助学生理解理论计算的结果和培养学生熟悉通信系统设计的重要工具。作者认为，在课堂上，Simulink仿真可用做如下设置的虚拟实验室进行实验：
■ 显示通信系统中不同点的信号波形和频谱。
■ 分析系统的性能，并将它们与理论计算的结果进行比较。
■ 研究设计方法和可能的折中。
● 每章最后的结束语重申重要的概念和对重要发展的理解。
● 每章包含的参考文献列表提供进一步阅读的素材。
● 为教师和学生提供有关该书的丰富的网站资源。
● 通信系统的发展有着丰富和令人关注的历史，本书从头至尾特别注意记录该领域的里程碑式的历史事件。
选课
本书给出了通信系统的众多内容。通过章节的取舍，教师可以提供该课程所需内容的提炼或为不同背景的学生调整内容。本书的一个重要考虑就是高年级学生是否已选修了“概率论与随机过程”课程。虽然可能会有诸多变化，这里还是给出了以下可供参考的选择。
● 模拟与数字通信系统一学期学制时，可以选择学习：第2章和第6章，第3章~第5章，第7章的7.1~7.5节，第8章的8.1~8.4节，第9章的9.1~9.2节，第10章的10.1~10.2节，第11章的11.1~11.2节，如果时间允许，还可以学习第14章~第15章的部分内容。
● 数字通信的一学期学制时，学习的章节从下面各章中选择：第2章、第6章、第3章、第8章~第15章。
● 模拟和数字通信系统的两学期课程时，学习的章节和顺序安排如下：
● 第一学期第2章~第8章；
● 第二学期第9章~第15章。
教学资源 教辅申请方式参见书末的“教学支持说明”。
与本书教学资源对应的网站为www.mhhe.com/mesiya，该网站包含教师解决方案手册、授课PPT、MATLAB文件、所有实验的Simulink模型和课后习题解答。教师也可以访问COSMOS——完全在线解决方案手册管理系统， 用它设计考试和作业、 创建自定义的内容、 编辑给出的习题和答案。
致谢
新教材的撰写需要很多人的投入和建议。以下各位在各阶段审阅了原稿的各章节， 在此作者表示深深的感谢！
Vijay Bhargava 加拿大英属哥伦比亚大学
Deva Borah 美国新墨西哥州立大学
Lakshmi S. Chennupati 美国加利福尼亚州立大学萨克拉门托分校
Tolga M. Duman 美国亚利桑那州立大学
Satyabrata Jit 印度贝拿勒斯印度教大学
James Kang 美国加利福利亚州立理工大学波莫纳分校
Hyuck M. Kwon 美国威奇塔州立大学
Tongtong Li 美国密歇根州立大学
Timothy Pratt 美国弗吉尼亚理工学院
P.R.Sahu 印度理工学院古瓦哈蒂分校
Masoud Salehi 美国东北大学
Ga
?
新书资讯