交流是人类社会的基本活动,交通系统实现了物质与人员的交流,通信系统实现了信息的交流。这两个重要的系统对人类社会的进步与文明的发展起着巨大的作用。21世纪的信息社会以广泛开发与运用电子通信系统为重要特征,《通信原理》阐述通信系统的基础理论、技术与分析方法,它是现代信息社会中许多专业技术人员所需的基础知识。
作者结合多年来从事通信与信息学科的科学研究与技术开发的经验,以及讲授这门课程的教学实践经验,在广泛参考了国内外现有的同类书籍基础上,编写了这本本科生教材。编写中,本教材力求突出下面几点:
(1) 通信理论与技术发展迅速,作为教科书要选择具有基础性与代表性的内容,注重揭示各个概念的来源、问题的提出与解决方法,引导学生领悟其中的思想,达到融会贯通、举一反三的目的。
(2) 强调理论与实际的结合,注意阐述各种技术方法的数学原理,解释数学概念所关联的物理含义。
(3) 注重内容与表述方式的简明性、系统性与可读性。书中配置了大量的图示与例题,帮助阅读理解。在叙述上重点突出、层次分明,并采用“*”标志和不同字体来区分选读内容。
全书共分11章:
第1章——绪论,介绍通信及其系统的基础概念与入门知识;
第2章——基础知识,介绍信号、随机信号及线性系统的基本知识,着重关注它们在通信方面的内容;
第3章——模拟传输,介绍各种重要的模拟调制技术,包括幅度调制(常规AM、DSBSC、SSB与VSB)与角度调制(FM与PM)方式,说明它们的信号产生与接收方法、功率谱与带宽、噪声性能等,并介绍几个典型应用实例;
第4章——数字基带传输,介绍传输数字序列时基带信号的形成、功率谱与带宽等基本问题,说明噪声中的传输、无码间干扰、符号定时与同步,以及线路码型等问题;
第5章——基本的数字频带传输,介绍各种基本的数字频带调制技术,包括2ASK、2FSK、2PSK、QPSK及其差分调制等,说明它们的信号产生与接收方法、功率谱与带宽、误码分析方法,并比较各种系统的特性;
第6章——模拟信号数字化与PCM,介绍模拟信号数字化中的抽样、量化与编码技术,解释脉冲编码及其相关技术,简要说明时分复用与有关的数字体系;
第7章——信号空间分析与多元数字传输,介绍信号空间、信号星座图、最佳接收准则、最佳接收机结构与差错概率,并运用它们讨论MASK、MPSK、MQAM与MFSK技术;
第8章——现代数字传输技术,介绍几种现代数字传输中的常见技术,包括具有最小频移间隔的MSK、采用多个并行载波的OFDM、伪随机序列的特性,以及扩展频谱的通信技术;
第9章——多用户与无线通信,介绍解决众多用户共享通信系统资源的多路复用与多址技术,说明无线系统设计中的链路预算分析,并简单介绍无线信道的多径衰落特征与分集接收技术;
第10章——信息论基础,介绍熵、相对熵与互信息的基本概念,解释信道的容量与信道编码定理,说明无失真信源编码定理、速率失真关系等;
第11章——纠错编码,介绍编码信息传输的基本概念、纠错编码与译码的基本原理、线性分组码、循环码与二元卷积码等。
书中列举了大量的例题与图示,各章末附有充足的习题供练习。
本教材以高等数学、初等概率论、信号与系统的基本知识为基础,可以作为高等学校通信工程、信息工程等电子信息类专业的本科生的教材或教学参考书。为了适应不同学校教学与广大读者自学的需要,本书的内容大致分为两部分: 第一部分为基本内容,包括第1~6章; 第二部分为提高内容,包括第7~11章。为了尽量突出层次,书中对于一些可选的节或小节标注了“*”; 还特意将繁琐的计算、数学证明等相对独立的段落采用楷体排版,读者阅读时可以视情况跳过这些内容,而不影响对整体内容的理解。本书建议了两种教学方案(参见图示):
(1) 作为一个学期课程的基本教学方案: 建议教学学时数48~64学时;
(2) 作为两学期课程的完整教学方案: 建议教学学时数72~96学时。
还可以在此基础上灵活调整,比如: ①第2章的基础知识可以分散,结合具体章节讲授; ②只关心数字通信时,第3章可以略去; ③第8章中可以选择部分节讲授; ④第11章的纠错编码可以留给专门课程讲授; ⑤选择性地跳过各处标有“*”的节与楷体排版的可选内容。
基本教学方案(48~64学时)
第1章绪论
第2章基础知识
第3章*模拟传输
第4章数字基带传输
第5章基本的数字频带传输
第6章模拟信号数字化与PCM
第7章*信号空间分析与多元数字传输
第8章*现代数字传输技术(部分节)
完整教学方案(72~96学时)
第1~6章
第7章(也可以放在上一学期)
第8章现代数字传输技术
第9章多用户与无线通信
第10章信息论基础
第11章*纠错编码
本书由李晓峰教授主编,经肖先赐教授主审。各章执笔分别是: 李晓峰编写了第1,4,5,7和10章,周宁编写了第3章,邵怀宗编写了第8章,朱立东编写了第9章,周亮编写了第11章,周宁与李晓峰合作编写了第2,6章。全书由李晓峰统稿。
本书的编写得到了电子科技大学通信原理课程组同仁与学生们的鼓励、帮助和支持,李乐民院士、李在铭教授、国家教学名师彭启琮教授对本书给予了指导并提出了许多宝贵的意见,研究生任宏、范方豪、王娟、胡在洲、蒋晓燕和罗曦为本书的打印、整理和校对做了许多工作,本书的出版得到了清华大学出版社的大力支持,王一玲、陈志辉编辑花费了不少精力,作者在此对上述人士一并表示衷心的感谢。
限于作者水平,书中谬误与疏漏在所难免,敬请批评指正。
作者于成都电了科技大学2008年9月
