前言 本书为战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设的新一代信息技术（新一代通信技术）系列丛书之一。 本书第1版自2008年11月发行以来，被电子科技大学和国内许多高等院校用作主讲教材与参考书，获得了大量成功应用。本书是国家级一流课程与国家精品课程的主讲教材，被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本次修订为第3版。 “通信原理”阐述电子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领域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同类书籍基础上,编写了本教材。在编写中,作者力图做好下面几点。 （1） 反映前沿工程技术与学术理论的新进展： 近年来，信息与通信领域持续快速发展，新技术与新理论不断涌现，教材要提炼最新的学术与产业成果，将先进内容用于课程教学。 （2） 经典理论与前沿技术创新相贯通： 通信前沿技术及其创新精彩纷呈，大量的创新方法根植于基础理论，凝练代表性技术并贯通基本理论，才能更好地帮助学生打牢基础，进而融会贯通，逐步建立创新能力。 （3） 知识传承与立德树人同行： 注重内容与表达方式的简明性、系统性、科学性与可读性，力图案例丰富、内容先进、重点突出与层次分明。通过专业的知识体系、严谨的科学态度与认真的编写作风，在教授知识中传承科学方法，树立科学精神。结合战略性新兴领域的国家发展需求，培育科技报国精神。 全书共11章。 第1章——绪论，介绍通信及其系统的基础概念、入门知识与简要发展。 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和VSB）与角度调制（FM和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、码率、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——数字频带传输，引入信号空间思想与星座图，说明各种数字频带调制技术，包括2PSK/OOK、QPSK/MPSK/QAM/MASK、差分PSK以及FSK/MFSK与MSK，讨论各种非相干解调方法，介绍载波同步技术，最后比较各种技术的特性与应用方向。 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，解释脉冲编码调制及其相关技术，简要说明时分复用与有关的数字体系。 第7章——信号空间理论与数字最佳接收机，介绍信号空间、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的最佳接收与性能。 第8章——现代数字传输技术，介绍几种现代数字传输中的重要技术，包括采用多个并行载波的OFDM、扩展频谱的通信、伪随机序列以及多天线传输技术。 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以及应用与发展。讨论线性分组码、循环码与卷积码等，并说明典型的代数结构码与迭代可译码，包括新近的Turbo码、LDPC码与极化码等。 书中给出了大量的例题与图示，列举了丰富的前沿应用案例，包括人工智能、量子通信、5G/6G无线移动通信、空间通信等方面，各章末附有充足的习题供练习。 本次修订广泛吸取近年来诸多院校教师与学生们的反馈意见，并结合作者新的学术与教学研究，以适应当前通信理论与技术的发展与教学需要。为了方便熟悉前版的广大师生，下面对本次所作变动予以详细说明。 第1章： 1.1节，增加时分双工与频分双工（TDD/FDD）的概念； 1.2节，历史回顾中充实移动通信发展的重要事件，增加第一代（1G）至第五代（5G）移动通信系统的基本特点与发展过程的简述，添加了几个新技术的应用案例； 1.4节，更新无线移动通信信道的说明； 1.5节，新增电磁波传播损耗的基本说明，增加无线电波的大气衰减特性曲线，更新国际电联ITU的介绍，更新FDM图例与说明； 1.6节，更新数字通信系统结构框图及其单元模块说明，增加MIMO、复用与多址的概念，更新数字化固有优势的解释； 1.7节，增加现代移动通信网络，说明移动电话的基本控制过程。 第2章： 优化文字阐述，修正几处笔误。 第3章： 3.2节，简化FM频偏比D的说明，简述窄带调频的抗噪特点； 3.5节，表3.5.1增加各种调制方式的典型应用举例。 第4章： 4.1节，更新一般PAM基带信号的产生原理，简述消息序列的格式转换处理； 4.2节，更新数字PAM信号功率谱引入，梳理单极性与双极性NRZ/RZ信号功率谱的讨论； 4.3节，优化基本接收系统的介绍，将原来的LPF与匹配滤波接收方法合并后统一说明； 优化误码分析与最佳接收机讨论，突出分析条件的普适性，归纳最佳接收机基本结论； 4.4节，更正MPAM误码率曲线； 4.5节，更新带限信道情况讨论并优化图示； 4.7节，更新异步串行通信图示，新增I2C串行通信的同步举例，加入同步时钟作用的波形与眼图解释，增加早迟门同步的自噪声说明，新增Gardner符号同步器的基本介绍。 第5章： 全章重新编写。前版侧重于传统路线： 按照AM、FM向PM的主线，以二元与QPSK为主，而后差分PSK，再简介一般多元情况； 突出波形特点，从非相干到相干接收，最后简要引入星座图的概念。本版的路线是： 直观引入信号空间思想，以星座图为主线，系统讨论单载波与多载波两类基本方式，并说明差分PSK、非相干接收，以及载波同步。 本版具体做法是： 第一，先简要地引入信号矢量概念与信号空间思想，建立频带信号空间。第二，以星座图为主线，重点讨论两类方式： 一方面，先二元BPSK/OOK，再QPSK/MPSK/QAM/MASK，先二元最佳接收理论与带限传输，再扩展到一般多元情况； 另一方面，从BFSK到MFSK，进而说明连续相位与紧致带宽的MSK。第三，中间插入几种典型的差分PSK，以及OOK与FSK的非相干解调方法，稍后说明基本的载波同步方法，最后系统地比较各种方式的特点与应用方向。本章新增了三节内容： 信号空间分析基础、MSK与GMSK、载波同步，另外，还加入了5G与DVB等工程应用案例。 第6章： 6.1节，充实带通采样部分，更新采样率公式与例题讨论； 6.2节，梳理均匀量化器误差讨论，充实其一般性结论； 6.3节，结合两种折线标准，强调工程技术思维与创新； 6.4节，结合PCM系统误码率，突出复杂工程问题的分析思路。 第7章： 更新名称。7.2节，基于前面章节内容简化模型讨论，删除图7.2.1，更新表7.2.1，简化云图说明； 7.5节，更新FSK基函数公式与最佳接收机框图。 第8章： 原8.1节MSK内容提前到第5章； 8.1节为原8.2节的OFDM，并新增5G应用案例； 8.2节为原8.3节的扩展频谱技术； 8.3节，多天线传输技术（新增），包括空间复用与VBLAST、空间分集与STBC、智能天线与5G应用案例。 第9章： 9.1节，新增图9.1.2多址与复用技术的图示，增加中国标准TDSCDMA案例； 9.2节，增加中国“天通一号”卫星与华为手机链路预算分析案例。 第10章： 10.2节，简化内容，删除典型序列与信道编码定理的解释； 10.4节，更新典型序列内容与信源编码定理的定性解释。 第11章： 全章重新编写。本版沿用了前版以原理阐述为主并辅以关键方法介绍的风格，重新梳理并细化了相关原理及方法的叙述，形成“通信的编码传输原理、纠错码机理与一般方法、经典纠错码概念和案例注解、现代实用纠错码及其机理、通信传输差错控制及其应用途径”的简明结构。特别地，增加了最新的Turbo码、LDPC码和Polar码机理阐释； 充实了主要的通信实用纠错码类的研究、发展及其应用的历程和状态介绍。 最后，梳理与丰富前沿应用案例，包括人工智能、量子通信、5G/6G无线移动通信、空间通信等方面的前沿应用案例； 充实各章的关键词、例题与习题并更新参考文献。 本书以高等数学、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研究生的教学参考书。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“*”； 还特意将烦琐的计算、数学证明、部分深度阐述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）： 基本方案 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章数字频带传输 第6章模拟信号数字化与PCM 第8章*现代数字传输技术（部分节） 完整教学方案（64~96学时） 第1~6章 第7章信号空间理论与数字最佳接收机 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 （1） 作为一个学期课程的基本教学方案： 建议教学学时数为48~64学时。 （2） 作为两学期课程的完整教学方案： 建议教学学时数为64~96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4、5章可以选择基础内容讲解； ④第8章中可以选择部分节讲授； ⑤第10、11章的信息论与纠错编码可以留给专门课程讲授； ⑥选择性地跳过各处标有“*”的节与楷体排版的可选内容。 本次修订由李晓峰教授统编定稿。李晓峰、周亮、孔令讲、周宁、凌翔、邵怀宗、傅志中、邵士海教授参与了相关章节的编写。 本书的出版得到电子科技大学“通信原理”课程组同仁们的帮助，以及学校教务处、信息与通信工程学院和众多师生的大力支持。冯钢、陈智教授对部分应用案例的编写给予了指导，吴廷勇教授对符号同步与载波同步等内容的编写给予了详细建议。在教材的使用过程中，许多院校的教师和学生提出了大量宝贵的意见。清华大学出版社的文怡、李晔编辑等花费了不少精力，作者在此一并表示衷心感谢。 书中不当之处在所难免，敬请批评指正。 作者 2024年11月

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