本書在前七版的基礎(chǔ)上進行了修訂與更新，系統(tǒng)介紹了現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本理論和最新發(fā)展技術(shù)。全書共分8章，內(nèi)容包括：通信系統(tǒng)的基本概念；信號與頻譜；基帶脈沖與數(shù)字信號；帶通信號傳輸原理與電路；調(diào)幅、 調(diào)頻及數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)；隨機過程與頻譜分析；噪聲背景下通信系統(tǒng)的性能；有線及無線通信系統(tǒng)。每章都有一定的助學(xué)例題及大量的習(xí)題，部分例題及習(xí)題另配有 MATLAB 文件。此外，本書還包含 3 個附錄：數(shù)學(xué)基本公式及圖表；概率論及隨機變量的簡易教程；MATLAB 入門。此次新版中更新了所有 MATLAB 文件，新增了 100多道例題并給出了更多的習(xí)題答案。本書還給出了數(shù)字電視（DTV）技術(shù)、長期演進（LTE）系統(tǒng)、WiMAX 4G 蜂窩系統(tǒng)、個人通信系統(tǒng)及其應(yīng)用等內(nèi)容的介紹。
本書繼承了第一版~第七版的風(fēng)格，在此新版中為讀者介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)的最新技術(shù)發(fā)展成果。本書既可作為一學(xué)期課程的教材使用，也可作為兩學(xué)期課程的教材使用。本書著重闡述了能在一學(xué)期課程內(nèi)講述的通信系統(tǒng)理論和應(yīng)用的基本內(nèi)容，也介紹了可在兩學(xué)期課程時間內(nèi)進行深入討論的必要內(nèi)容。
1INTRODUCTION
1–1 Historical Perspective
1–2 Digital and Analog Sources and Systems
1–3 Deterministic and Random Waveforms
1–4 Organization of the Book
1–5 Use of a Personal Computer and MATLAB
1–6 Block Diagram of a Communication System
1–7 Frequency Allocations 1INTRODUCTION
1–1 Historical Perspective
1–2 Digital and Analog Sources and Systems
1–3 Deterministic and Random Waveforms
1–4 Organization of the Book
1–5 Use of a Personal Computer and MATLAB
1–6 Block Diagram of a Communication System
1–7 Frequency Allocations
1–8 Propagation of Electromagnetic Waves
1–9 Information Measure
1–10 Channel Capacity and Ideal Communication Systems
1–11 Coding
1–12 Preview
1–13 Study-Aid Examples
Problems
2SIGNALS AND SPECTRA
2–1 Properties of Signals and Noise
2–2 Fourier Transform and Spectra
2–3 Power Spectral Density and Autocorrelation Function
2–4 Orthogonal Series Representation of Signals and Noise
2–5 Fourier Series
2–6 Review of Linear Systems
2–7 Bandlimited Signals and Noise
2–8 Discrete Fourier Transform
2–9 Bandwidth of Signals
2–10 Summary
2–11 Study-Aid Examples
Problems
3BASEBAND PULSE AND DIGITAL SIGNALING
3–1 Introduction
3–2 Pulse Amplitude Modulation
3–3 Pulse Code Modulation
3–4 Digital Signaling
3–5 Line Codes and Spectra
3–6 Intersymbol Interference
3–7 Differential Pulse Code Modulation
3–8 Delta Modulation
3–9 Time-Division Multiplexing
3–10 Packet Transmission System
3–11 Pulse Time Modulation: Pulse Width Modulation and Pulse Position Modulation
3–12 Summary
3–13 Study-Aid Examples
Problems
4BANDPASS SIGNALING PRINCIPLES AND CIRCUITS
4–1 Complex Envelope Representation of Bandpass Waveforms
4–2 Representation of Modulated Signals
4–3 Spectrum of Bandpass Signals
4–4 Evaluation of Power
4–5 Bandpass Filtering and Linear Distortion
4–6 Bandpass Sampling Theorem
4–7 Received Signal Plus Noise
4–8 Classification of Filters and Amplifiers
4–9 Nonlinear Distortion
4–10 Limiters
4–11 Mixers, Up Converters, and Down Converters
4–12 Frequency
4–19 Study-Aid Examples
Problems
5AM, FM, AND DIGITAL MODULATED SYSTEMS
5–1 Amplitude Modulation
5–2 AM Broadcast Technical Standards and Digital AM Broadcasting
5–3 Double-Sideband Suppressed Carrier
5–4 Costas Loop and Squaring Loop
5–5 Asymmetric Sideband Signals
5–6 Phase Modulation and Frequency Modulation
5–7 Frequency-Division Multiplexing and FM Stereo
5–8 FM Broadcast Technical Standards and Digital FM Broadcasting
5–9 Binary Modulated Bandpass Signaling
5–10 Multilevel Modulated Bandpass Signaling
5–11 Minimum-Shift Keying and GMSK
5–12 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
5–13 Spread Spectrum Systems
5–14 Summary
5–15 Study-Aid Examples
Problems
6RANDOM PROCESSES AND SPECTRAL ANALYSIS
6–1 Some Basic Definitions
6–2 Power Spectral Density
6–3 DC and RMS Values for Ergodic Random Processes
6–4 Linear Systems
6–5 Bandwidth Measures
6–6 The Gaussian Random Process
6–7 Bandpass Processes
6–8 Matched Filters
6–9 Summary
6–10 Appendix: Proof of Schwarz’s Inequality
6–11 Study-Aid Examples
Problems
7 PERFORMANCE OF COMMUNICATION SYSTEMS CORRUPTED BY NOISE
7–1 Error Probabilities for Binary Signaling
7–2 Performance of Baseband Binary Systems
7–3 Coherent Detection of Bandpass Binary Signals
7–4 Noncoherent Detection of Bandpass Binary Signals
7–5 Quadrature Phase-Shift Keying and Minimum-Shift Keying
7–6 Comparison of Digital Signaling Systems
7–7 Output Signal-to-Noise Ratio for PCM Systems
7–8 Output Signal-to-Noise Ratios for Analog Systems
7–9 Comparison of Analog Signaling Systems
7–10 Summary
7–11 Study-Aid Examples
Problems
8 WIRE AND WIRELESS COMMUNICATION APPLICATIONS
8–1 The Explosive Growth of Telecommunications
8–2 Telephone Systems
8–3 Digital Subscriber Lines (DSL)
8–4 Capacities of Public Switched Telephone Networks
8–5 Satellite Communication Systems
8–6 Link Budget Analysis
8–7 Fiber-Optic Systems
8–8 Cellular Telephone Systems
8–9 Television
8–10 Cable Data Modems
8–11 Wireless Data Networks
8–12 Summary
8–13 Study-Aid Examples
Problems
APPENDIX A MATHEMATICAL TECHNIQUES, IDENTITIES, AND TABLES
A–1 Trigonometry and Complex Numbers
A–2 Differential Calculus
A–3 Indeterminate Forms
A–4 Integral Calculus
A–5 Integral Tables
A–6 Series Expansions
A–7 Hilbert Transform Pairs
A–8 The Dirac Delta Function
A–9 Tabulation of Sa (x) = (sin x)x
A–10 Tabulation of Q (z)
APPENDIX BPROBABILITY AND RANDOM VARIABLES
B–1 Introduction
B–2 Sets
B–3 Probability and Relative Frequency
B–4 Random Variables
B–5 Cumulative Distribution Functions and Probability Density Functions
B–6 Ensemble Average and Moments
B–7 Examples of Important Distributions
B–8 Functional Transformations of Random Variables
B–9 Multivariate Statistics
Problems
APPENDIX C USING MATLAB
C–1 About the MATLAB M-Files
C–2 Quick Start for Running M-Files
C–3 Programming in MATLAB
REFERENCES
ANSWERS TO SELECTED PROBLEMS
INDEX
前言
本書繼承了第一版~第七版的寫作風(fēng)格，在此新版中為讀者介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)的最新技 術(shù)發(fā)展成果。本書不僅可供工科二、三年級的本科生使用，也適合作為研究生的入門課程教材，或作為電氣工程師的最新技術(shù)參考書。與本書配套的還有包含100多道精選的課外習(xí)題詳細(xì)解題過程的學(xué)生題解手冊，以及需借助計算機求解的課外習(xí)題的MATLAB文件，都可在www. pearsonhighered.com/couch 中下載得到。
此次新版中的一個最大變化是全書新增加了100多道例題。學(xué)生們總是希望書中可以有更多的例題。大部分新增加的例題給出了問題描述，相關(guān)的MATLAB 文件（可從以上網(wǎng)址下載得到）包含了新增加的例題的解題過程、計算步驟及繪圖結(jié)果。這樣做有以下好處：首先，對每個例題的問題描述只用幾行文字，因此全書不會增加太多的篇幅；其次，學(xué)生學(xué)習(xí)了使用MATLAB 編程解題的方法。還有就是得到了比用手工方法計算更清晰的繪圖結(jié)果，同時學(xué)生還能發(fā)現(xiàn)MATLAB程序中的參數(shù)變化是如何影響計算結(jié)果的。作者相信這種方法是一種教學(xué)手段上的創(chuàng)新。
如果要學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)，首先必須搞清楚通信系統(tǒng)是如何工作的。讀者在掌握本書前5章介紹的通信系統(tǒng)基本知識（信號功率、頻譜及信號的傅里葉分析等）的基礎(chǔ)上，再通過對書中大 量的助學(xué)例題和課外習(xí)題的練習(xí)，以及對采用的通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，將能更好地理解通信系統(tǒng)的 工作原理。特別值得關(guān)注的是有線及無線通信系統(tǒng)。另外，噪聲對通信系統(tǒng)的影響也是很重要的。如果通信系統(tǒng)中沒有噪聲（噪聲由概率論及隨機過程來描述），那么用極小的發(fā)射功率就可以把信號傳至無窮遠(yuǎn)。總之，本書包括了學(xué)習(xí)有線及無線通信系統(tǒng)所需的基本內(nèi)容和通信系統(tǒng)中采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具體內(nèi)容有
●通信系統(tǒng)的工作原理: 第1章~ 第5 章；
●噪聲對通信系統(tǒng)的影響:第6 章及第7 章；
●有線和無線通信系統(tǒng):第8 章。
本書既可作為一學(xué)期課程的教材使用，也可作為兩學(xué)期課程的教材使用。本書著重闡述了能在一學(xué)期課程內(nèi)講述的通信系統(tǒng)理論和應(yīng)用的基本內(nèi)容，也介紹了可在兩學(xué)期課程時間內(nèi)進行深入討論的必要內(nèi)容。這里“著重”的意思是說，全書的篇幅必須限制在750 頁左右。其實更大的篇幅也不能包括新增加的內(nèi)容，即便是用于兩學(xué)期的課程。（目前許多學(xué)校都傾向于開設(shè)闡述基本通信理論的一學(xué)期課程。）本書介紹了編碼、無線信號傳播、WiMAX 及蜂窩系統(tǒng)的長期演進（LTE）等概念。這些概念的詳細(xì)內(nèi)容在專門的教材中將會討論。
如果作為一學(xué)期課程的教材使用，建議將本書中的前5章作為講授內(nèi)容，可以介紹通信系統(tǒng)的基本工作原理（適當(dāng)選擇第8章的內(nèi)容作為補充）；倘若作為兩學(xué)期課程的教材來使用，那么就將全書作為講授內(nèi)容。本書涉及了通信系統(tǒng)中的一些實際應(yīng)用問題，這些實際應(yīng)用建立在通信系統(tǒng)堅實的理論基礎(chǔ)之上。
通信系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
●數(shù)字信號與模擬信號 ●復(fù)包絡(luò)
●幅頻特性和相頻特性 ●調(diào)制理論
●傅里葉分析 ●概率論與隨機過程
●正交函數(shù)理論 ●匹配濾波器
●功率譜密度 ●SNR（信噪比）的計算
●線性系統(tǒng) ● BER（誤比特率）的計算
●非線性系統(tǒng) ● 最佳系統(tǒng)
●碼間串?dāng)_ ● 分組碼與卷積碼
實際的應(yīng)用
●PAM、PCM、DPCM、DM、PWM ●數(shù)字通信系統(tǒng)的誤比特率
及PPM等基帶信號 ●光纖系統(tǒng)
●OOK、BPSK、QPSK、MPSK、MSK、 ●擴頻系統(tǒng)
OFDM及QAM等帶通數(shù)字信號 ●AMPS、GSM、iDEN、TDMA及CDMA
●AM、DSB-SC、SSB、VSB、PM 蜂窩電話系統(tǒng)與PCS系統(tǒng)
及FM等帶通模擬信號 ●數(shù)字與模擬電視系統(tǒng)
●時分復(fù)用及其體系標(biāo)準(zhǔn) ●AM、FM、TV、DTV及CATV系統(tǒng)
●數(shù)字線路傳輸碼及其頻譜 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
●通信系統(tǒng)中所用電路 ●有線數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器
●比特同步、幀同步及載波同步電路 ●Wi-Fi及WiMax無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
●軟件無線電 ●Web頁面中的MATLAB M文件
●頻分復(fù)用及其體系標(biāo)準(zhǔn)
●電信系統(tǒng) ●數(shù)學(xué)圖表
●電話系統(tǒng) ●助學(xué)例題
●數(shù)字用戶環(huán)線調(diào)制解調(diào)器 ●超過100道帶有求解過程的例題，其中
●數(shù)字用戶環(huán)線 大約80道例題帶有MATLAB M文件
●衛(wèi)星通信系統(tǒng) ●超過550道的課外習(xí)題和部分答案
●衛(wèi)星無線廣播系統(tǒng) ●超過60道需借助計算機求解的課外習(xí)題
●有效輸入噪聲溫度與噪聲系數(shù) ●大量的參考文獻
●線路預(yù)算分析 ●重視通信系統(tǒng)的設(shè)計
●模擬通信系統(tǒng)輸出端的信噪比 ●學(xué)生題解手冊
本書新版的改進之處：
●增加了100 多道帶有解題過程的例題。大部分增加的例題有MATLAB 解題程序文件，這些文件可以從作者的網(wǎng)址中下載得到。
●增加了最新的無線通信系統(tǒng)、LTE 系統(tǒng)、WiMAX 4G 蜂窩系統(tǒng)、個人通信系統(tǒng)及其應(yīng)用 等內(nèi)容的介紹。
●增加了數(shù)字電視（DTV）技術(shù)的介紹。
●列出了最新的專業(yè)術(shù)語及標(biāo)準(zhǔn)。
●更新了所有章節(jié)的內(nèi)容。
●增加并修訂了課外習(xí)題。
● 給出了通過設(shè)置合適的關(guān)鍵詞，利用Google 等互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎獲取最新標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用信息的建議。
●繼續(xù)強調(diào)利用MATLAB編程的方法來解決問題，這種利用計算機編程解決問題的方法，對于訓(xùn)練剛進入通信行業(yè)中的工程師非常重要。本書是為數(shù)不多的幾本提供了MATLAB 程序文件的教材之一。這樣做省去了讀者自己輸入教材中所列程序的時間。
●更新了所有MATLAB 文件，以便在R2010b 版本中運行。
●增加了書后部分習(xí)題答案的數(shù)量，并在適當(dāng)?shù)牡胤浇o出了習(xí)題的MATLAB 解題程序 文件。
本書在許多課外習(xí)題旁標(biāo)有計算機的符號，表示這些課外習(xí)題有用MATLAB 編寫的仿真軟件及答案。書中每章的后面都有課外習(xí)題。大約有1/3 的課外習(xí)題標(biāo)有★，這些習(xí)題的完整解題過程可在學(xué)生題解手冊中找到。學(xué)生題解手冊可以通過以下的網(wǎng)址下載得到：www.pearsonhighered.com/couch①，供學(xué)生使用的M 文件也可以下載得到。教師題解手冊中給出了包括計算機求解過程在內(nèi)的全部課外習(xí)題答案②。題解手冊為PDF文件，對需借助計算機求解的課外習(xí)題，也給出了相應(yīng)的MATLAB M 文件。
① 相關(guān)資源也可登錄華信教育資源網(wǎng)（www.hxedu.com.cn ）下載。
② 教師題解手冊和其他教輔資源只提供給授課教師，請參見書末的“教學(xué)支持說明”
本書是我在佛羅里達大學(xué)多年從事教學(xué)工作積累的成果，后來又以我作為業(yè)余無線電接 線員（編號為K4GWQ）的經(jīng)歷對該書進行了補充和完善。我認(rèn)為讀者只有練習(xí)過書中的課外習(xí)題后，才能理解書中的技術(shù)內(nèi)容。因此，本書為讀者設(shè)計了550 多道習(xí)題。有些習(xí)題比較容易，這樣可以使那些剛開始學(xué)習(xí)的同學(xué)不會感到吃力。對于那些學(xué)習(xí)程度更深的同學(xué)，也有難度足夠大的習(xí)題讓他們?nèi)ゾ毩?xí)。所有的習(xí)題都能激勵學(xué)生積極思考，從而加深對通信系統(tǒng)的理解。
感謝在本書的編寫過程中幫助過我的許多人，以及多年來對本書的編寫工作提出過建設(shè)性意見的那些人。特別要感謝得克薩斯大學(xué)的K. R. Rao，奧本大學(xué)的Jitendra J. Tugnait，Rensselaer理工學(xué)院的John F. McDonald，Rose-Hulman理工學(xué)院的 Bruce A. Ferguson，Hartford大學(xué)的Ladimer S. Nagurney，波士頓大學(xué)的 Jeffrey Carruthers，加州大學(xué)Long Beach 分校的Hen-Geul Yeh。還要感謝我在佛羅里達大學(xué)的同事們的幫助。最后還要感謝我的妻子Margaret Couch博士，是她幫助我打印并校對了本書的原稿和修訂稿。
Leon W. Couch II
Gainesville, Florida
couch@ufl.edu
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