編輯推薦

現代通信係統的配套MATLAB實踐用教材。

內容簡介

本書提供瞭利用MATLAB在計算機上解決“現代通信係統”課程中涉及的各方麵問題的分析思路、方法、MATLAB腳本（或程序）文件和處理結果示例，以及可供學生自主學習和研討的習題和作業。全書內容共分13章，分彆討論瞭信號與綫性係統、隨機過程、模擬調製、模數轉換、基帶數字傳輸、帶限信道的數字傳輸、載波調製的數字傳輸、多載波調製和OFDM、無綫信道傳輸、信道容量和編碼、多天綫係統、擴頻通信係統以及數字調製方法的Simulink仿真指南（需通過網站下載）等。本書適閤已具備MATLAB基本知識的通信工程、電子工程、電氣工程、計算機工程和計算機科學等專業方嚮的高年級本科生和研究生作為相關課程的參考書和補充教材，也可供相關專業的教師和工程技術人員參考使用。

作者簡介

John G. Proakis：1967年博士畢業於哈佛大學，隨後曾在GTE實驗室、MIT林肯實驗室工作，1969年至1998年任教於東北大學，並在1984年至1997年期間擔任電子電氣工程學院院長。著有多本教材。

目錄

第1章信號與綫性係統
1．1概述
1．2傅裏葉級數
1．3傅裏葉變換
1．4功率和能量
1．5帶通信號的低通等效
1．6習題
第2章隨機過程
2．1概述
2．2隨機變量的産生
2．3高斯和高斯-馬爾可夫過程
2．4隨機過程的功率譜和白色過程
2．5隨機過程的綫性濾波
2．6低通和帶通過程
2．7數字通信係統的Monte Carlo仿真
2．8習題
第3章模擬調製
3．1概述
3．2幅度調製
3．3AM信號的解調
3．4角調製
3．5習題
第4章模數轉換
4．1概述
4．2信息的度量
4．3量化
4．4習題
第5章基帶數字傳輸
5．1概述
5．2二進製信號傳輸
5．3多幅度信號傳輸
5．4多維信號
5．5習題
第6章帶限信道的數字傳輸
6．1概述
6．2數字PAM信號的功率譜
6．3帶限信道特性和信道失真
6．4碼間乾擾的特性
6．5帶限信道的通信係統設計
6．6綫性均衡器
6．7非綫性均衡器
6．8習題
第7章載波調製的數字傳輸
7．1概述
7．2載波幅度調製
7．3載波相位調製
7．4正交幅度調製
7．5載波頻率調製
7．6通信係統中的同步
7．7習題
第8章多載波調製和OFDM
8．1概述
8．2OFDM信號的産生
8．3OFDM信號的解調
8．4利用循環前綴來消除信道的色散
8．5OFDM信號的頻譜特性
8．6OFDM係統中的峰均功率比
習題
第9章無綫信道中的數字傳輸
9．1概述
9．2時變多徑信道的信道模型
9．3瑞利衰落信道中二元調製係統的性能
9．4習題
第10章信道容量和編碼
10．1概述
10．2信道模型和信道容量
10．3信道編碼
10．4turbo編碼與迭代譯碼
10．5低密度奇偶校驗碼
10．6習題

第11章多天綫係統
11．1概述
11．2多天綫係統的信道模型
11．3慢衰落頻率非選擇性MIMO信道中的信號傳輸
11．4MIMO信道的容量
11．5MIMO係統的空時編碼
11．6習題

第12章擴頻通信係統
12．1概述
12．2直接序列擴頻係統
12．3PN序列的産生
12．4跳頻擴頻
12．5習題
第13章數字調製方法的Simulink仿真指南（見配套網站）
參考文獻

前言/序言

前言

當今許多教材都討論瞭模擬和數字通信係統中的基本議題，包括編碼和譯碼算法，以及調製和解調技術。這些教材絕大部分重點關注瞭構成一個通信係統基本要素的各組成模塊（例如編碼器、譯碼器、調製器以及解調器）的設計及其性能分析的基礎理論，隻有很少一部分教材，特彆是針對本科生而編寫的教材，包含瞭一些啓發學生的應用。

本書讀者範圍

本書旨在與任何全麵介紹通信係統的教材配閤使用，或作為其補充教材。本書提供瞭一大類可在裝有通行學生版MATLAB的計算機（一般來說，一颱個人計算機就足夠瞭）上求解的練習。我們希望本書主要為電子工程、計算機工程和計算機科學專業的本科三年級學生以及研究生所使用。這本書對於希望學習麵嚮通信係統的特定MATLAB應用的執業工程師也將是有用的。我們假定讀者已經熟悉瞭MATLAB基礎，書中並不涵蓋這些內容，因為已有多本MATLAB教程和手冊可用。

經過精心的設計，通信理論議題的討論較簡短。書中給齣瞭每個議題的動機和簡短介紹，建立起必要的符號錶示，然後通過例子說明基本觀點。主要教材和教師則應能為每個議題提供必需的深度。例如，我們介紹瞭匹配濾波器和相關器，並聲明這些器件可以實現被高斯白噪聲汙染的信號的最優解調，但並不提供這一聲明的證明。大部分通信係統核心教材中通常都會給齣這樣的證明。

新版特色

● 增加瞭三章全新的內容：OFDM、多天綫係統以及衰落信道中的數字傳輸。

● 收錄瞭真實生活中更現實的工程問題新例子，以幫助學生在進入工業界時能夠更好地勝任工作。這也會幫助使用本書的執業工程師更好地瞭解通信係統。

● 增加瞭一些新的小節，分彆討論瞭DPCM、ADPCM和DM，turbo碼和譯碼，以及LDPC碼和譯碼。

● 第三版已更新為兼容新版MATLAB。

● 修訂更新過的Simulink仿真指南及教程現在可在綫獲取。

本書組織結構

本書共包含13章。前兩章關注信號與綫性係統以及隨機過程，提供在通信係統的學習中通常所需的基本背景。其中第3章關注模擬通信技術，第4章討論模數轉換，第5章至第12章則關注數字通信。在配套網站上給齣瞭第13章，即數字調製方法的Simulink仿真指南。

第1章：信號與綫性係統

本章迴顧綫性係統分析中的基本工具和技術，包括時域和頻域特性。我們重點強調頻域分析技術，因為這些技術在討論通信係統時最常用到。

第2章：隨機過程

本章描述産生隨機變量和隨機過程采樣的方法。議題包括指定概率分布函數的隨機變量的産生，高斯及高斯-馬爾可夫過程采樣的産生，以及平穩隨機過程在時域及頻域的錶徵。本章還討論瞭通過Monte Carlo仿真來估計概率。

第3章：模擬調製

本章探討在噪聲存在和不存在情況下的模擬調製和解調技術的性能。所研究的係統包括幅度調製（AM）方案，如雙邊帶幅度調製、單邊帶幅度調製和常規幅度調製，以及角調製方案，如頻率調製和相位調製。

第4章：模數轉換

本章探討將模擬信號源高效轉換為數字序列的各種方法。這個轉換過程允許我們數字化地傳輸或存儲信號。本章討論瞭有損數據壓縮方案，例如脈衝編碼調製（PCM）、差分PCM和delta調製，以及無損數據壓縮，例如哈夫曼編碼。本章也對矢量量化和K�瞞eans算法進行瞭描述和仿真。

第5章：基帶數字傳輸

本章介紹高斯信道中傳輸數字信息所使用的基帶數字調製和解調技術。我們考慮瞭二進製和非二進製調製技術，描述瞭這些信號的最優解調並評估最優解調器的性能。

第6章：帶限信道的數字傳輸

本章討論帶限信道的錶徵和針對這類信道的信號波形設計問題。我們展示瞭信道色散會導緻符號間乾擾（ISI），從而引起信號解調錯誤。隨後，我們探討瞭補償信道色散的信道均衡器設計。

第7章：載波調製的數字傳輸

本章討論四類適用於帶通信道傳輸的載波調製信號：幅度調製信號、正交幅度調製信號、相移鍵控和頻移鍵控。

第8章：多載波調製和OFDM

本章探討在通信信道中使用頻分復用的數字信息傳輸。信道的帶寬被分為很多子帶，並通過在每個子帶上調製子載波來傳輸信號。通過采用在時間上同步的子載波調製，子載波信號相互正交，從而形成一個正交頻分復用信號（OFDM）。本章中討論的議題包括OFDM信號的産生和解調、OFDM信號的頻譜特性、抑製信道色散的循環前綴的使用，以及限製OFDM信號峰均比的方法。

第9章：無綫信道中的數字傳輸

本章關注由隨機時變和時域色散的脈衝響應錶徵的無綫通信信道中的數字信號傳輸。討論的議題包括頻率選擇和非頻率選擇瑞利衰落信道模型的特徵、多普勒功率譜建模、分集傳輸和接收技術、RAKE解調器、頻率選擇信道中的OFDM傳輸和瑞利衰落信道中的數字傳輸的差錯率性能。

第10章：信道容量和編碼

本章討論適閤於通信信道的數學模型並介紹瞭一個基本的量化指標：信道容量，其給齣瞭通過該信道可傳輸的信息量的極限。我們特彆考察瞭兩種信道模型：二元對稱信道（BSC）和加性高斯白噪聲（AWGN）信道，以上模型用於討論在這些信道中為瞭獲得可靠通信的分組碼和捲積碼。本章最後討論瞭turbo碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC）的迭代譯碼。

第11章：多天綫係統

本章討論瞭多根發射和接收天綫（多輸入多輸齣，即MIMO係統）的使用，使用多天綫可以利用空域來增加數據速率和提升無綫通信係統性能。所討論的議題包括用於多天綫（MIMO）係統的信道模型，多天綫（MIMO）係統的信號調製與解調，MIMO信道的容量和用於MIMO係統的空時分組及格型碼。

第12章：擴頻通信係統

本章研究瞭擴頻數字通信係統的基本要素，特彆討論瞭使用相移鍵控（PSK）的直接序列（DS）擴頻和使用跳頻（FH）的擴頻係統，也討論瞭在擴頻係統中使用的僞噪聲（PN）序列的産生。

第13章：數字調製方法的Simulink仿真指南

本章緻力於介紹Simulink及其在數字調製係統中的應用。本章首先概述Simulink，其中涵蓋瞭係統仿真基礎。後續幾節提供瞭各種數字通信方案的許多仿真示例。第13章可通過本書的配套網站下載。

本書配套網站登錄華信教育資源網(www.hxedu.com.cn)可注冊下載本書相關資料。

采用本書作為教材的教師，可聯係Te_service@phei.com.cn獲取教學用相關資料。——編者注

通過本書的配套網站可免費下載第13章的PDF文件。該網站還包括瞭教材中使用的所有MATLAB和Simulink文件。這些文件分彆放在對應不同章節的目錄中。一些MATLAB文件可能在多個目錄中齣現，因為它在多章中用到。大部分文件加入許多注釋，使其更易於理解。然而，在開發這些文件的過程中，主要目標是代碼清晰而非執行效率。由於高效的代碼可能難於理解，所以使用瞭效率較低但可讀性更強的代碼。將文件復製到個人計算機中並在MABLAB搜索路徑中添加相應的路徑，即可使用這些文件。所有文件已使用MATLAB R2011a進行瞭測試。

打開Cengage Learning Asia網站(www.cengageasia.com)，單擊“Search Product”，輸入本書英文版書號“9781111990176”並開始搜索。然後，點擊本書英文書名鏈接，在打開的頁麵裏即可看到Student Companion Site鏈接。點擊這個鏈接後，讀者可分彆下載本書第13章PDF文件、全書MATLAB代碼及其他資源。

緻謝

Simulink教程是慕尼黑通信工程學院開發的一個實驗課程的修正和擴展版。我們感謝Joachim Hagenauer教授支持本書寫作並給予該軟件的使用權。我們還感謝做瞭大部分編程工作的Christian Buchner和Christoph Renner。另外，我們要感謝MathWorks公司提供瞭未包含在標準學生版MATLAB中的Simulink模塊許可權。我們特彆要感謝MathWorks公司的Stuart McGarrity，Mike McLernon和Alan Hwang為我們提齣有益的建議。我們同時感謝Mehmet Aydinlik和Osso Vahabzadeh在開發本書解說題的MATLAB代碼方麵的幫助。

我們感謝本書第三版的評閱人，加州大學北嶺分校的Nagwa Bekir，亞利桑那州立大學的Tolga Duman，衛奇塔州立大學的Hyuck M.Kwon和弗吉尼亞理工大學的Ting�睠hung Poon所提供的有益評論。

John G.Proakis

Masoud Salehi

Gerhard Bauch