《高等職業(yè)教育精品工程規(guī)劃教材·通信專業(yè):通信原理》以通信系統(tǒng)為主線,深入淺出地介紹了通信基本原理和相關(guān)技術(shù)。全書共分10個單元,對通信系統(tǒng)的組成、信號與頻譜、語音編碼、圖像編碼、模擬調(diào)制、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、信道與復用、信道編碼、傳輸中的同步進行了全面的介紹,精心設(shè)計了相關(guān)實踐訓練項目,是一部體系新穎、內(nèi)容全面的通用基礎(chǔ)教材。
《高等職業(yè)教育精品工程規(guī)劃教材·通信專業(yè):通信原理》可作為高職院校和其他高等院校的通信技術(shù)、電子信息、網(wǎng)絡(luò)工程、計算機技術(shù)等專業(yè)的教材,也可以供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考。
21世紀是信息技術(shù)突飛猛進的時代,通信產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展,人類已真正步入信息化時代。隨著通信技術(shù)不斷向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展,信息產(chǎn)業(yè)將成為推動社會經(jīng)濟發(fā)展的主要動力。“通信原理”是通信工程、信息工程、網(wǎng)絡(luò)工程等電子信息類專業(yè)的理論基礎(chǔ),在專業(yè)課程體系中具有十分重要的地位和作用。
在人們的心目中,通信原理并不好學,主要是理論性太強,系統(tǒng)而抽象,公式太多,對于專科層次的學生來說,學習難度較大。有鑒于此,本書將專業(yè)理論和實踐融為一體,結(jié)合實際應用講解原理,大量運用身邊的生活例子進行說明,各單元后面安排了實踐體驗和制作訓練項目,既有助于學生理解消化知識,同時又提升了學生的實踐操作能力。
為適應當今移動通信技術(shù)、數(shù)字多媒體通信、寬帶無線傳輸、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及需要,本書較其他同類教材增加了信源編碼中的圖像編碼技術(shù)、信道編碼中的空時編碼、Turbo碼、LDPC碼等內(nèi)容。本書作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材,在章節(jié)安排上將通信系統(tǒng)的信源編碼和信道傳輸有機地結(jié)合在一起,注重知識體系的連貫性和一致性,使學生通過本書的學習對通信原理有一個全面的認識和了解。在內(nèi)容選取時,盡量避免煩瑣的數(shù)學推導,對學科知識進行了恰當取舍,突出定性分析,深淺得當,有助于促進學生的求知欲和學習的主動性。在編寫過程中,注重科學性與通俗性的結(jié)合,敘述簡明扼要,講解深入淺出,力求用通俗易懂的語言將枯燥的理論知識闡述清楚,提高學生的學習興趣和閱讀效率。
本書參考學時為64學時。考慮到不同學校、不同專業(yè)的實際情況,對有關(guān)內(nèi)容可進行靈活取舍,以滿足教學需要。
本書可作為通信類、電子信息類、網(wǎng)絡(luò)工程類和計算機類高職高專和普通高校二級(獨立)學院相關(guān)專業(yè)的教材或主要參考書,也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。
本書由解相吾主編,陳濤、解文博、黃新艷任副主編。解文博負責編寫了第4單元,陳濤負責編寫了第5單元,黃新艷負責編寫了第7單元,其余單元由解相吾編寫,全書由解相吾統(tǒng)稿。參加本書編寫的還有徐小英、李波、劉杰、李敏、陳武東、袁世來、鐘科科、吳嘉明、楊遠輝、莫煜斌、卓偉平等,他們?yōu)楸緯馁Y料收集和整理付出了辛勤的勞動。全書在編寫過程中還得到了嶺南中興通信3G學院同仁們的大力支持,在此向他們深表謝意。
本書在編寫過程中,參考了大量的文獻和資料,書后的參考文獻僅列出其中的一部分,其他出處實難一一列舉,在此特向所有引用資料的作者表示衷心的感謝。同時向為本書的出版付出了大量心血和汗水的編輯同志們表示衷心的感謝。
由于通信原理的理論性強、知識面廣,限于編者的水平和經(jīng)驗,書中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者
2012年5月
單元1 關(guān)于通信系統(tǒng)
學習引導
1.1 千里共嬋娟——通信零距離
資訊1 通信的定義
資訊2 通信的分類
資訊3 通信的方式
1.2 夢幻組合-通信系統(tǒng)的組成
資訊1 一般組成
資訊2 模擬通信系統(tǒng)組成
資訊3 數(shù)字通信系統(tǒng)組成
資訊4 模擬信號的數(shù)字傳輸系統(tǒng)組成
資訊5 數(shù)字通信的特點
1.3 我只在乎你-通信系統(tǒng)的主要性能指標
資訊1 模擬通信系統(tǒng)的性能指標
資訊2 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標
1.4 繼往開來-通信的發(fā)展過程與方向
實踐體驗:電話機制作
練習與思考
單元2 信號與頻譜
學習引導
2.1 遠方的呼喚-信號
資訊1 基本概念
資訊2 信號的種類
2.2 廬山真面目-頻譜
資訊1 傅里葉級數(shù)與傅里葉變換
資訊2 信號的頻域性質(zhì)
小結(jié)
資訊3 信號的時域性質(zhì)
資訊4 信號的時域測試和頻域測試
2.3 高速公路-通信系統(tǒng)中的帶寬
2.4 選我中意的-濾波器
實踐體驗
示波器的使用
頻譜分析儀的操作
練習與思考
單元3 語音編碼
學習引導
3.1 瘦身體驗-信源編碼
資訊1 壓縮編碼中的主要概念
資訊2 壓縮編碼的基本原理和方法
3.2 我形我秀-波形編碼
資訊1 脈沖編碼調(diào)制(PCM)
資訊2 增量調(diào)制(ΔM)
3.3 差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)
資訊1 自適應差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)
資訊2 子帶自適應差分脈沖編碼調(diào)制(SB-ADPCM)
3.4 骨感美人-參數(shù)編碼
資訊1 語音生成模型
資訊2 線性預測編碼(LPC)
3.5 優(yōu)勢互補-混合編碼
資訊1 多脈沖線性預測編碼(MPLPC)
資訊2 規(guī)則脈沖激勵線性預測編碼(RPE-LTP)
資訊3 碼激勵線性預測編碼(CELP)
資訊4 矢量和激勵線性預測編碼(VSELP)
資訊5 多帶激勵語音編碼(MBE)
資訊6 混合激勵線性預測編碼(MELP)
3.6 余音繞梁-MPEG音頻編碼
實踐體驗:熟識單片集成PCM編解碼器
練習與思考
單元4 圖像編碼
學習引導
4.1 百聞不如一見-視頻圖像
資訊1 圖像的三要素
資訊2 數(shù)字圖像的類型
資訊3 視頻
資訊4 視頻信號的數(shù)字化
資訊5 視頻壓縮原理
4.2 孔明再世-預測編碼
資訊1 預測編碼的基本原理
資訊2 預測編碼的類型
資訊3 預測器
資訊4 后向預測和雙向預測
資訊5 像素塊預測
資訊6 量化與編碼
資訊7 具有運動補償?shù)膸瑑?nèi)插
4.3 山路十八彎-變換編碼
資訊1 變換編碼的基本原理
資訊2 離散余弦變換(DCT)
4.4 美人心計-統(tǒng)計編碼
資訊1 霍夫曼編碼
資訊2 游程編碼
資訊3 算術(shù)編碼
4.5 殊途同歸-子帶編碼(SBC)
資訊1 子帶編碼原理
資訊2 子帶濾波
資訊3 二維子帶編碼
4.6 碧波蕩漾-小波變換(WT)編碼
資訊1 概述
資訊2 圖像小波多分辨分解的數(shù)據(jù)特性
資訊3 基于小波變換的靜態(tài)圖像壓縮算法
4.7 帶上顯微鏡-分形編碼
資訊1 分形的概念
資訊2 分形編碼原理
4.8 畫虎畫皮-知識(模型)基編碼
資訊1 基于模型的編碼
資訊2 語義基圖像編碼
資訊3 物體基圖像編碼
4.9 群芳爭妍-圖像壓縮編碼標準
資訊1 靜態(tài)圖像編碼標準(JPEG)
資訊2 H.26X標準
資訊3 H.323可視通信系統(tǒng)標準
資訊4 活動圖像壓縮標準(MPEG)
實踐體驗:Hi3510應用方案
練習與思考
單元5 模擬調(diào)制
學習引導
5.1 遠走高飛-調(diào)制
資訊1 為什么要調(diào)制
資訊2 調(diào)制的分類
5.2 情牽一線-線性調(diào)制
資訊1 振幅調(diào)制(AM)
資訊2 抑制載波雙邊帶調(diào)制(DSB)
資訊3 單邊帶調(diào)幅(SSB)
資訊4 殘留邊帶調(diào)幅(VSB)
5.3 自由飛翔-非線性(角度)調(diào)制
資訊1 角度調(diào)制的基本概念
資訊2 頻率調(diào)制(FM)
資訊3 相位調(diào)制(PM)
5.4 各有千秋-各種模擬調(diào)制方式的比較
實踐體驗:超外差式接收機的制作
練習與思考
單元6 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)
學習引導
6.1 萬馬奔騰-常用數(shù)字基帶信號
資訊1 數(shù)字基帶信號的常用碼型
資訊2 碼型變換的基本方法
資訊3 數(shù)字基帶信號的頻譜
6.2 安步當車-數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)
資訊1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成
資訊2 數(shù)字基帶傳輸中的碼間串擾與噪聲
6.3 淡妝濃抹-時域均衡
資訊1 均衡的基本概念
資訊2 時域均衡的基本原理
6.4 簡約不簡單-眼圖
6.5 接力賽跑-再生中繼傳輸
資訊1 基帶傳輸?shù)脑偕欣^系統(tǒng)
資訊2 再生中繼器
資訊3 再生中繼傳輸?shù)男阅芊治?br>實踐體驗:PCM線路再生中繼器的電路制作
練習與思考
單元7 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)
學習引導
7.1 “0”和“1”的世界-數(shù)字調(diào)制原理
7.2 泛起的漣漪-數(shù)字振幅鍵控
資訊1 二進制振幅鍵控的調(diào)制
資訊2 二進制振幅鍵控的解調(diào)
資訊3 多進制數(shù)字振幅鍵控
7.3 律動的心-數(shù)字頻率鍵控
資訊1 二進制頻移鍵控信號的調(diào)制
資訊2 二進制頻移鍵控信號的解調(diào)
資訊3 多進制數(shù)字頻移鍵控
7.4 相由心生-數(shù)字相位調(diào)制
資訊1 二進制相移鍵控
資訊2 二進制相移鍵控信號的解調(diào)
資訊3 多進制數(shù)字相移鍵控
7.5 兩儀生四相-現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)
資訊1 正交幅度調(diào)制(QAM)
資訊2 偏移四相相移鍵控(OQPSK)
資訊3 /4四相相移鍵控(/4-QPSK)
資訊4 最小頻移鍵控(MSK)
資訊5 高斯最小頻移鍵控(GMSK)
資訊6 正交頻分復用(OFDM)
實踐體驗:無線對講機的制作
練習與思考
單元8 信道與復用
學習引導
8.1 漫漫長路-信道
資訊1 信道的定義與分類
資訊2 信道的數(shù)學模型
8.2 空中快車-無線傳輸信道
資訊1 電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射
資訊2 無線電波的頻段
資訊3 無線通信系統(tǒng)
8.3 軌道交通-有線傳輸信道
8.4 樹欲靜而風不止-信道內(nèi)的噪聲與干擾
資訊1 信道中的噪聲
資訊2 信道內(nèi)的干擾
8.5 香農(nóng)的預言-信道容量
8.6 資源共享-信道復用
資訊1 頻分多路復用(FDM)
資訊2 時分多路復用(TDM)
資訊3 時分復用所需的信道帶寬
資訊4 時分復用的PCM系統(tǒng)
資訊5 PCM 30/32路PCM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)
8.7 溪流匯入大江-數(shù)字復接技術(shù)
資訊1 PCM復用和數(shù)字復接
資訊2 數(shù)字復接的實現(xiàn)
資訊3 數(shù)字復接的同步
實踐體驗:PCM基群終端機的指標測試
練習與思考
單元9 信道編碼
學習引導
9.1 穿上太空服-信道編碼
9.2 未雨綢繆-差錯控制編碼
資訊1 差錯控制方式
資訊2 差錯編碼的基本原理
資訊3 簡單差錯編碼
9.3 武裝押運-線性分組碼
資訊1 基本概念
資訊2 線性分組碼的一般原理
資訊3 漢明碼
9.4 生生不息-循環(huán)碼
資訊1 循環(huán)碼的概念及性質(zhì)
資訊2 循環(huán)碼的編碼方法
資訊3 循環(huán)碼的譯碼方法
資訊4 BCH碼
9.5 斷尾求生-里德所羅門碼(RS碼)
資訊1 RS碼的結(jié)構(gòu)特點
資訊2 RS碼的編碼
資訊3 RS碼的截短選擇
資訊4 RS碼的譯碼
9.6 源遠流長-卷積碼
資訊1 卷積碼的產(chǎn)生
資訊2 卷積碼的譯碼
9.7 雞蛋不要放在一只筐里-信道編碼中的交織技術(shù)
資訊1 交織過程
資訊2 卷積交織與解交織
9.8 內(nèi)外碼并重-Turbo碼
資訊1 軟輸出譯碼及并行級聯(lián)卷積碼
資訊2 Turbo碼的譯碼
資訊3 Turbo碼性能分析
9.9 瞞天過海-低密度奇偶校驗碼(LDPC)
資訊1 LDPC碼簡介
資訊2 LDPC碼的編碼和譯碼
……