《信號和通信系統(tǒng)(第3版)》詳細介紹了信號與系統(tǒng)及信息傳輸系統(tǒng)方面的內(nèi)容,包括信號、系統(tǒng)與噪聲的基本理論和各種通信系統(tǒng)的基本原理。全書共分5章,第1章介紹確定性信號分析,第2章介紹隨機信號分析,第3章介紹數(shù)字通信系統(tǒng),第4章介紹信號的調(diào)制傳輸,第5章介紹噪聲對通信系統(tǒng)的影響。
本書可作為普通高等學校電子信息工程、通信工程、電子科學與技術(shù)、光電信息科學與工程、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)的教材,也可作為從事相關(guān)行業(yè)的科研與工程技術(shù)人員的參考用書。
本書第1版經(jīng)兩次印刷已過了10多年,多年來復旦大學信息科學與工程學院各系、專業(yè)都采用這本教材。2007年清華大學出版社誠邀編者修改和補充,出版了第2版。這次又修訂出版了第3版。
對于理工科電學類專業(yè)的學生來說,“信號與系統(tǒng)”是一門重要的課程。但在這門課程中,要用較少的學時全面論述信號和系統(tǒng)是很困難的。多年來,我們將“信號和系統(tǒng)”分別放在三門課程中進行討論: 第一門課程為“信號和通信系統(tǒng)”,主要論述連續(xù)信號和系統(tǒng)的頻域分析,并且講述信息傳輸系統(tǒng); 第二門課程為“自控原理”,介紹連續(xù)信號和系統(tǒng)的時域分析、復頻域分析以及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等,并且論述自動控制系統(tǒng); 第三門課程為“數(shù)字信號處理”,主要講述離散時間信號和系統(tǒng)分析以及數(shù)字信號處理系統(tǒng)。后兩門課程是在前一門課程學完之后進行的,全部內(nèi)容在兩學期內(nèi)講完。這樣做的好處是三門課程的內(nèi)容均衡銜接而不重復,每門課程都能在48~64學時內(nèi)完成,學生可以對信號與系統(tǒng)全面了解。
本書以信息傳輸系統(tǒng)為主線,講述信號、系統(tǒng)與噪聲等基本理論。內(nèi)容編排上先討論信號與系統(tǒng)頻域分析的各個重要問題。在頻域分析中引入廣義函數(shù)的概念,使得對一類能量無限信號(如沖激函數(shù)、階躍函數(shù)等)的傅里葉分析有了更好的數(shù)學工具。考慮學生數(shù)學基礎(chǔ)情況,對此節(jié)標以“*”號,教師可以根據(jù)具體情況,用極限方法引出沖激函數(shù)來討論無限能量信號的傅里葉變換。然后介紹各種信息傳輸系統(tǒng)的基本原理。在學習基本原理的同時,加強了與實際通信系統(tǒng)的聯(lián)系,特別對近年來應用廣泛的數(shù)字通信系統(tǒng),根據(jù)最近的發(fā)展修訂并補充了部分內(nèi)容。這對于缺乏實際系統(tǒng)認識的理科學生來說是很有必要的。
本書的緒論講述信息、信號與系統(tǒng)之間的關(guān)系。第1章講述連續(xù)信號和系統(tǒng)的頻域分析理論,包括頻譜分析、相關(guān)分析、信號通過線性系統(tǒng)等內(nèi)容。第2章闡述隨機信號的統(tǒng)計特性、典型噪聲信號分析及隨機信號通過線性系統(tǒng)等內(nèi)容。第3章介紹數(shù)字通信系統(tǒng)的基本原理以及一些具體的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。第4章論述模擬通信系統(tǒng)原理。第5章闡述噪聲對各種通信系統(tǒng)的影響,并比較各種通信系統(tǒng)的性能。各章后面均附有習題,有一些習題的內(nèi)容涉及具體實用系統(tǒng)。
本書有4個附錄,介紹書中涉及的數(shù)學公式和特殊函數(shù),供學生參考。
本書2007年第2版時,第1章和第2章由汪源源作了修改和補充,第3章由朱謙作了修改和補充,第4章和第5章由包聞亮作了補充和修改。這次第3版由汪源源、朱謙對部分內(nèi)容作了修訂,并由汪源源審定全稿。另外,在清華大學出版社編輯的大力支持和協(xié)助下,本書得以在較短時間內(nèi)出版和發(fā)行,編者在此表示誠摯的謝意。
限于編者水平,書中難免有錯誤與不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者2015年1月于復旦大學
第0章緒論
0.1信息、信號與系統(tǒng)
0.2信息與信息量
0.3信號的描述及分類
0.4系統(tǒng)的分類及分析方法
0.5信息傳輸系統(tǒng)概述
0.5.1信息傳輸系統(tǒng)模型
0.5.2數(shù)字通信系統(tǒng)模型
習題0
第1章確定性信號分析
1.1周期信號的傅里葉級數(shù)表示
1.1.1周期信號的簡諧波展開
1.1.2離散頻譜及其性質(zhì)
1.2連續(xù)頻譜——能量型信號的頻譜分析
1.2.1傅里葉變換
1.2.2連續(xù)頻譜
*1.3廣義函數(shù)
1.3.1廣義函數(shù)的基本概念
1.3.2廣義函數(shù)的性質(zhì)
1.3.3幾個特定的廣義函數(shù)
1.4常用的傅里葉變換
1.5頻譜密度的性質(zhì)
1.6能量譜與功率譜
1.7確定信號通過線性時不變系統(tǒng)
1.7.1系統(tǒng)的時間頻率表示法
1.7.2卷積
1.7.3頻率域內(nèi)線性系統(tǒng)的理論
1.7.4無失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器
1.8確定信號的相關(guān)
1.8.1相關(guān)系數(shù)
1.8.2相關(guān)函數(shù)
1.8.3相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)
1.8.4線性時不變系統(tǒng)與相關(guān)函數(shù)的關(guān)系
1.9希爾伯特變換
1.9.1希爾伯特變換的基本概念
1.9.2希爾伯特變換的性質(zhì)
1.9.3希爾伯特變換的應用
習題1
第2章隨機信號分析
2.1隨機信號的統(tǒng)計分布描述
2.1.1隨機信號的一維分布
2.1.2隨機信號的二維和n維分布
2.1.3平穩(wěn)隨機信號
2.2隨機信號的平均表征
2.2.1隨機信號的集平均表征量
2.2.2隨機信號的時間平均表征量
2.2.3各態(tài)歷經(jīng)性
2.2.4隨機信號的功率譜
2.2.5隨機信號的功率譜與自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系
2.3典型隨機信號
2.3.1起伏噪聲
2.3.2白噪聲
2.3.3窄帶高斯噪聲
2.3.4正弦波加窄帶高斯噪聲
2.4隨機信號通過線性系統(tǒng)
2.4.1輸出信號的數(shù)字特征
2.4.2輸出與輸入隨機信號間的互相關(guān)
習題2
第3章數(shù)字通信系統(tǒng)
3.1模擬信號的數(shù)字化原理
3.1.1抽樣定理
3.1.2幅度量化
3.1.3量化噪聲
3.1.4非均勻量化
3.2脈沖幅度調(diào)制和時分多路復用
3.2.1曲頂PAM
3.2.2平頂PAM
3.2.3PAM 系統(tǒng)的帶寬與傳輸
3.2.4時分多路復用
3.3脈沖編碼調(diào)制
3.3.1線性PCM 編碼
3.3.2非線性PCM 編碼
3.3.3PCM基群結(jié)構(gòu)
3.4增量調(diào)制
3.4.1簡單增量調(diào)制的工作原理
3.4.2量化噪聲和過載量化噪聲
3.4.3改進型增量調(diào)制
3.5基帶傳輸原理
3.5.1基帶信號的基本碼型
3.5.2基帶信號的頻譜特性
3.5.3無碼間串擾的基帶信號傳輸
3.5.4部分響應系統(tǒng)
3.5.5信道噪聲對基帶信號傳輸?shù)挠绊?br />
3.6匹配濾波器
3.7糾錯編碼
3.7.1常用的差錯控制方法
3.7.2糾錯編碼的基本原理
3.7.3常用的簡單編碼
3.7.4漢明碼
3.7.5循環(huán)冗余校驗碼
習題3
第4章信號的調(diào)制傳輸
4.1數(shù)字信號的調(diào)制
4.1.1振幅鍵控
4.1.2移頻鍵控
4.1.3移相鍵控
4.1.4多進制數(shù)字信號的調(diào)制
4.2振幅調(diào)制
4.2.1雙邊帶調(diào)制
4.2.2一般的振幅調(diào)制
4.2.3單邊帶調(diào)制
4.2.4殘留邊帶調(diào)制
4.3角調(diào)制
4.3.1調(diào)頻波與調(diào)相波
4.3.2調(diào)頻信號的頻譜與帶寬
4.3.3FM信號的產(chǎn)生
4.3.4FM信號的解調(diào)
4.4頻分多路復用
4.5碼分多路復用
4.5.1擴頻概念及擴頻系統(tǒng)模型
4.5.2用偽隨機碼和Walsh正交函數(shù)作地址碼
4.5.3調(diào)制與解調(diào)
4.5.4CDMA的優(yōu)點
習題4
第5章噪聲對通信系統(tǒng)的影響
5.1二進碼調(diào)制的誤碼率
5.1.1噪聲對相干檢測二進碼傳輸系統(tǒng)的影響
5.1.2噪聲對非相干檢測二進碼傳輸系統(tǒng)的影響
5.1.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較
5.2調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.2.1DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.2.2SSB系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.2.3AM系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.3FM系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.3.1FM系統(tǒng)的解調(diào)增益
5.3.2FM系統(tǒng)與AM系統(tǒng)的輸出信噪比比較
5.3.3FM解調(diào)中的門限效應
5.3.4用去加重來改進FM系統(tǒng)的輸出信噪比
5.4PCM系統(tǒng)的抗噪聲性能
5.5信息傳輸引論
5.5.1信道與信道容量
5.5.2帶寬和信噪比互換
5.5.3實際通信系統(tǒng)的潛力
習題5
附錄
附錄A常用數(shù)學公式
附錄B施瓦茨不等式
附錄C誤差函數(shù)
附錄D貝塞爾函數(shù)
參考文獻