（1）內容覆蓋面廣泛，涵蓋了現代通信的信源編碼和信道編碼理論、信息傳輸理論、通信網理論，使讀者對現代通信繫統和現代通信網有全面的認識；


（2）介紹新的通信理論和技術及應用，如5G移動通信中的新型編碼與調制理論和技術。


（3）豐富的應用案例和仿真實例，使讀者能深刻理解現代通信理論及應用。

本書為“十三五”普通高等教育規劃教材。
本書共分7章,主要內容包括現代通信概論、信源編碼理論、數字基帶傳輸理論、數字帶通傳輸理論、復用
與多址、信道編碼理論、通信網理論等。本書內容豐富,覆蓋範圍廣,密切跟蹤現代通信發展,注重理論和實際
應用的結合,每章附有習題,並包含部分仿真實例和視頻等數字資源。

孔英會，女，河北冀縣人，1965年6月生，碩士研究生導師。1987年畢業於西安電子科技大學無線通信專業，獲學士學位；1993年畢業於華北電力大學北京研究生部電力繫統自動化專業，獲碩士學位；2009年畢業於華北電力大學電工理論與新技術專業，獲博士學位。
多年來從事信息與通信繫統領域的教學和研究工作，主持的教改項目“以核心課程和工程實踐平臺建設為重點，構建全過程專業創新人纔培養體繫”2013年獲河北省教學成果二等獎。2015年獲校“教學名師”稱號。曾獲“河北省師德先進個人”稱號;獲校“教學十佳青年教師”、校“教學優秀”一等獎、“151人纔工程—青年學術骨干培養對像”、“南瑞繼保獎教金”等獎勵。目前主持校研究生《現代通信理論》優質課程建設項目。



（1）主講《通信繫統原理》,本科；


（2）主講《通信導論》、《電子信息類專業導論》，本科；


（3）主講《現代通信理論》，碩士研究生；


（4）主講《Senimar:智能電網通信技術》，碩士研究生。



曾經編寫的教材或專著情況：


（1）主編教材《通信繫統原理》普通高等教育規劃教材，2011年，機械工業出版社。


（2）第二作者參編《電力繫統通信技術》十二五規劃教材，2015年，中國電力出版社。


（3）第二作者書寫專著《面向智能輸變電的圖像處理技術》，2014年，中國電力出版社。

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前言
第1章 現代通信概論…………………………………………………………………………… 1
1.1 通信的基本概念與繫統構成………………………………………………………… 1
1.2 通信繫統的主要性能指標…………………………………………………………… 8
1.3 信道的數學模型……………………………………………………………………… 11
1.4 現代通信的信息理論基礎…………………………………………………………… 14
1.5 現代通信發展趨勢…………………………………………………………………… 20
習題………………………………………………………………………………………… 21
第2章 信源編碼理論………………………………………………………………………… 22
2.1 語音編碼概述………………………………………………………………………… 22
2.2 波形編碼……………………………………………………………………………… 23
2.3 參數編碼……………………………………………………………………………… 38
2.4 混合編碼……………………………………………………………………………… 42
2.5 感知音頻編碼………………………………………………………………………… 44
2.6 熵編碼………………………………………………………………………………… 46
2.7 圖像信號的壓縮編碼理論…………………………………………………………… 48
2.8 靜止圖像壓縮編解碼國際標準JPEG……………………………………………… 49
2.9 運動圖像壓縮編解碼標準MPEG ………………………………………………… 51
2.10 視聽通信編解碼標準H.26X …………………………………………………… 53
2.11 應用案例…………………………………………………………………………… 56
習題………………………………………………………………………………………… 61
第3章 數字基帶傳輸理論…………………………………………………………………… 62
3.1 引言…………………………………………………………………………………… 62
3.2 數字基帶信號及其頻譜特性………………………………………………………… 63
3.3 數字基帶脈衝傳輸與碼間串擾……………………………………………………… 72
3.4 部分響應繫統………………………………………………………………………… 78
3.5 數字基帶傳輸繫統的抗噪性能分析………………………………………………… 83
3.6 時域均衡……………………………………………………………………………… 86
3.7 應用案例……………………………………………………………………………… 94
習題………………………………………………………………………………………… 95
第4章 數字帶通傳輸理論…………………………………………………………………… 98
4.1 調制的概念…………………………………………………………………………… 98
4.2 模擬調制……………………………………………………………………………… 99
4.3 二進制數字調制…………………………………………………………………… 100
4.4 多進制數字調制…………………………………………………………………… 107
4.5 數字信號的最佳接收……………………………………………………………… 110
4.6 現代數字調制技術………………………………………………………………… 114
4.7 5G調制技術………………………………………………………………………… 126
習題………………………………………………………………………………………… 132
第5章 復用與多址…………………………………………………………………………… 133
5.1 多用戶通信繫統資源的分配……………………………………………………… 133
5.2 頻分復用與頻分多址通信繫統…………………………………………………… 134
5.3 時分復用與時分多址通信繫統…………………………………………………… 135
5.4 碼分復用與碼分多址通信繫統…………………………………………………… 143
5.5 OFDM與OFDMA繫統…………………………………………………………… 155
5.6 空分復用與空分多址……………………………………………………………… 157
5.7 NOMA和SCMA ………………………………………………………………… 165
5.8 隨機接入ALOHA與載波偵聽多址接入………………………………………… 169
5.9 光波分復用WDM ………………………………………………………………… 173
習題………………………………………………………………………………………… 174
第6章 信道編碼理論………………………………………………………………………… 175
6.1 信道編碼的基本原理……………………………………………………………… 175
6.2 線性分組碼………………………………………………………………………… 179
6.3 卷積碼……………………………………………………………………………… 186
6.4 復合編碼…………………………………………………………………………… 194
6.5 Turbo碼…………………………………………………………………………… 198
6.6 LDPC碼…………………………………………………………………………… 201
6.7 極化碼……………………………………………………………………………… 215
習題………………………………………………………………………………………… 221
第7章 通信網理論…………………………………………………………………………… 223
7.1 通信網絡概論……………………………………………………………………… 223
7.2 通信網中的關鍵技術問題………………………………………………………… 225
7.3 路由算法…………………………………………………………………………… 237
7.4 交換技術…………………………………………………………………………… 244
7.5 支撐網技術………………………………………………………………………… 255
7.6 傳輸網技術………………………………………………………………………… 260
7.7 典型應用案例……………………………………………………………………… 269
習題………………………………………………………………………………………… 280
參考文獻………………………………………………………………………………………… 282

人類已邁入信息時代,信息化建設促進了通信學科的飛速發展,與此相關的通信理論、
通信技術等也得到迅猛發展,其應用也越來越廣泛。“現代通信理論”在很多學校作為信息
與通信工程和電子與通信專業的學位課開設,該課程對於培養學生扎實的基礎理論及利用現
代通信基本理論和技術解決工程實際問題至關重要。
現代通信涉及內容豐富,覆蓋面寬,更新迅速,但教學過程中往往多門相關課程獨立講
授,且很多學生本科專業為非通信專業,學生得到的是零散的知識,缺少完整的知識體繫。
本書旨在梳理知識體繫,建立現代通信理論的框架,並緊密結合各種應用,在多門課程之間
建立聯繫,實現多門課程的協同。
在本書編寫過程中,編者一方面結合多年來講授“現代通信理論”課程的教學經驗,同
時考慮新的需求,廣泛吸取了國內外相關教材及其他出版物的精華。突出強調了以下幾點:
梳理知識體繫的同時,密切跟蹤現代通信新技術的研究成果,並注重理論與實際的結合,如
本書多個章節緊密結合無線通信4G、5G中的應用,介紹先進的編碼和調制技術、多址技
術,使讀者學習過程中可以對最新的進展增進了解。
全書共分7章,內容如下:
第1章介紹現代通信的概念和信息理論基礎。先介紹通信繫統的基本概念和組成、分
類、主要性能指標等,強調現代通信繫統已不再是簡單的點對點的傳輸繫統,而是形成通信
網;再介紹信息的度量,引出信息量、平均信息量、信道容量、香農編碼定理,為後續章節
打下基礎。
第2章介紹信源編碼理論。現代通信以數字通信為主,必需的基礎是進行信源編碼。先
介紹基本的語音編碼,包括波形編碼、參數編碼、混合編碼、感知音頻編碼;再介紹圖像壓
縮編碼,包括JPEG、MPEG、H.26x原理;最後介紹各種信源編碼技術在實際中的應用。
第3章介紹數字基帶傳輸理論。首先介紹數字基帶傳輸的概念和繫統組成,分析基帶信
號的傳輸碼型和基帶信號的功率譜特性;然後針對頻帶受限繫統的波形設計問題展開研究,
從時域和頻域兩個方面對無碼間串擾傳輸的條件進行了分析,引出Nyquist準則,給出了無
碼間串擾波形設計和部分響應波形設計;最後,針對信道不理想產生碼間串擾的問題,介紹
了幾種時域均衡方法。
第4章介紹數字帶通傳輸理論。相對於基帶傳輸而言,頻帶傳輸在信息傳輸中更為常
用,各種調制方式對於傳輸效率和質量的提高發揮了重要作用,也是現代通信的關鍵技術,
在無線通信中,調制技術是空口波形設計的關鍵部分之一。首先介紹調制的概念、作用、分
類,引出基本的二進制數字調制,再介紹MQAM、OFDM、F-OFDM 等各種現代數字調
制方式。
第5章介紹了復用與多址技術及其在現代通信中的應用。包括頻分復用與頻分多址、同
步時分復用與統計時分復用、碼分復用與碼分多址、正交頻分復用與正交頻分多址、空分復
用與空分多址、非正交多址與稀疏碼多址、波分復用、載波偵聽多址等。它們的應用不斷提
升信道在頻域、時域、空域、碼域的資源利用效率。
第6章介紹信道編碼理論。首先介紹信道編碼的基本思想、常用的差錯控制方法;接著
論述了幾種常用的簡單信道編碼,詳細介紹了線性分組碼、循環碼、卷積碼和幾種復合編
碼;最後介紹了先進的LDPC碼和Polar碼,各種編碼設計保障了高可靠通信的實現。
第7章介紹通信網理論。首先簡要介紹通信網的概念、構成、業務和分類等;其次對通
信網絡中的時延分析、最短徑問題、流量優化、擁塞控制和可靠性等關鍵技術進行介紹;繼
而對組網中的路由算法和交換技術詳細分析;然後從支撐網、傳輸網方面對通信網中的關鍵
組網技術進行介紹;最後給出了移動互聯網、物聯網和電力通信網幾種典型案例。
本書第1章由孔英會、餘萍編寫,第2章由孔英會編寫,第3章由李星蓉編寫,第4、5
章由孔英會和韓東升編寫,第6章由餘萍和陳智雄編寫,第7章由李保罡、高強、鮑慧、李
然編寫,全書由孔英會統稿。本書提供部分仿真實例和視頻等數字資源,其中mp4、PPT、
word、PDF文件可以直接手機打開運行,而提供部分仿真實例以.m文件源代碼形式給出,
需要先下載,通過在電腦安裝MATLAB平臺打開運行。需要多媒體課件可聯繫出版社。
本書由河北大學王振朝教授擔任主審,他為本書提出了許多寶貴意見。本書的編寫和出
版得到華北電力大學研究生優質課程建設項目“現代通信理論”的資助,編寫過程中參考了
大量的文獻資料,在此一並致謝。
限於作者的水平,書中不妥及疏漏之處在所難免,敬請同仁與讀者批評指正。
編者
2019年5月