【现货速发】现代通信技术

当今世界，通信技术与各行各业深度融合，通信设备随处可见，这些设备已成为21世纪重要的标志，它无时无刻不提示着： 现代通信技术正改变着人们的生活方式和生产方式。

然而，现有的通信系统正变得越来越复杂，面对5G技术，即使是通信相关专业的学生也感到无所适从。我们一直在思考如何让学生在较短的时间轻松入门现代通信技术。事实上，这个问题已经引起了社会的关注，《大话通信》、《大话无线通信》和《大话移动通信》等成为畅销书就是明证。

多年的教学实践让我们逐步悟出了一些道理： 

(1) 回顾历史是为了理解“当下”。虽然旧技术不能满足人们的需要，已经被新技术淘汰了，但是新技术往往是在旧技术的基础上发展起来的，如果鄙视旧技术，就无法理解新技术。

(2) 尽量引入更多的PK，在对比中讨论。通过多个维度的比较，能够活跃思维，发现问题所在，很快找准切入点，甚至是创新点。

(3) 直观的教育是引导学习者自己“走”一遍。“是不是懂了，去试一下。”考试也是“试”，但不如自测，而虚拟的自测更舒服。

因此，我们形成了一套有效的教学方案： 从原始的通信系统谈起，细致地勾勒出数字通信技术的发展脉络； 立足当前时代，多角度比较微波通信系统、卫星通信系统、光纤通信系统和移动通信系统，展示它们的各自特点； 采用易于动手的程序，由易到难地安排PCM技术、基带传输技术、二进制数字调制技术、卷积码编译码技术、高阶调制技术、CDMA技术、光纤传输技术、正交频分复用（OFDM）技术和Polar码编译码技术的仿真实验，从而直观地讨论现代通信的基本原理、基本方法和关键技术，帮助学习者快速把握现代通信技术的特点，轻松理解5G技术，从而弄清楚现代通信技术的发展趋势。

本书在编写过程中得到了重庆大学胡学斌、谭晓衡、曾浩、于彦涛等领导的关怀和支持，在此表示由衷的谢意。

由于我们水平有限，书中肯定存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

2023年4月

本书从原始的通信系统谈起，细致地勾勒出数字通信技术的发展脉络；注重通信技术发展的内在逻辑，多角度呈现微波通信系统、卫星通信系统、光纤通信系统的基本特征，并阐明它们的关键技术，后把这些技术归结到移动通信系统的讨论，从而突破5G关键技术的学习难点。
本书采用易于动手的程序，由易到难地安排PCM技术、基带传输技术、二进制数字调制技术、卷积码编译码技术、高阶调制技术、CDMA技术、光纤传输技术、OFDM技术和Polar码编译码技术的仿真实验，帮助读者快速把握现代通信技术的特点，轻松理解5G关键技术，从而弄清现代通信技术的发展趋势。
本书可作为电子信息类等专业的“现代通信技术”课程教材，也可供相关领域的兴趣爱好者、工程技术人员参考。

刘丹平，重庆大学副教授、硕士生导师。2005年于电子科技大学获得博士学位。长期从事卫星激光通信、深度学习和机器视觉等方面的教学和科研工作，讲授“现代通信系统”“信息论与编码”等课程。国家科技专家库专家、  学位与研究生教育中心评阅专家、四川省科委评议专家、广西省科委评议专家、中国电子学会高级会员。主持/参与完成国家863计划、国防重点装备基金、国防预研基金、科技部重大专项以及国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年项目等。发表论文30多篇，授权专利20余项。 
唐明春，重庆大学教授、博士生导师。2013年于电子科技大学获得博士学位，2011—2012年在美国亚利桑那大学进行学术访问。长期致力于微波毫米波集成电路与系统、天线及相控阵技术、宽带无线通信技术等方向的研究。国家优秀青年基金获得者、重庆市杰出青年基金获得者、重庆市学术技术带头人、重庆市科技创新领军人才、重庆市高等学校青年骨干教师、重庆大学弘深优秀学者。主持/参与国家863计划、国家自然科学基金、国防预研基金、航空科技基金、国家重点实验室基金、中央高校基本科研业务费学校科技创新专项重点项目等。发表论文260余篇，Google学术引用1700余次，申请专利50项，已授权16项。
贾云健,重庆大学教授、博士生导师。2006年于日本大阪大学获得博士学位，2006—2012年就职于日本日立公司中央研究所，任终身制研究员，移动网络先行研究组长，新一代移动通信国际标准组长。长期从事信息通信、移动网络、通信与计算协同等领域研究，在4G关键技术、5G网络智能化、车联网、工业互联网和6G方面开展深入研究。国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、重庆英才计划创新领军人才、重庆市引进海外高层次人才、重庆高校创新团队带头人。作为国家IMT-2020(5G)工作组成员以及《5G网络技术架构》白皮书主要编写者之一，积极推动我国5G研究及国际标准化工作。承担、省部级以及头部企业关键技术攻关项目20余项，发表论文100余篇，授权国内外专利40余项。获中国产学研合作创新奖、重庆市科技进步奖、IEEE VTS优秀青年学者奖、IEICE期刊论文奖、亚太通信大会论文奖等。

大纲 课件

源代码 测试题

第1章现代通信概述

1．1通信系统的概念

1．2通信的历史回顾

1．2．1远古通信系统

1．2．2近代通信系统

1．2．3现代通信系统

1．3现代通信的概念

1．4现代通信的特点

1．5仿真实验

1．5．1通信仿真概述

1．5．2基于频分复用的通信系统仿真

习题

第2章数字通信系统

2．1数字通信系统模型

2．2模拟信号数字化

2．2．1脉冲编码调制技术

2．2．2差值编码调制技术

2．3信道编码技术

2．3．1重复码

2．3．2线性分组码

2．3．3卷积码

2．4数字基带信号及其传输

2．4．1数字基带信号

2．4．2数字基带信号传输

2．5数字调制与解调

2．5．1二进制数字调制

2．5．2数字信号的解调

2．5．3数字调制系统性能比较

2．6复接技术

2．6．1时分复用

2．6．2脉冲编码调制基群帧

2．6．3PDH复接

2．7仿真实验

2．7．1通信系统性能评价

2．7．2A律13折线的脉冲编码调制仿真

2．7．3基带传输系统仿真

2．7．4基于2ASK的通信系统仿真

2．7．5基于2FSK的通信系统仿真

2．7．6基于2PSK的通信系统仿真

2．7．7线性分组码的标准阵列译码

2.7.8卷积码和分组码的性能比较

习题

第3章微波通信系统

3．1微波通信的概述

3．1．1微波通信的概念

3．1．2微波通信系统基本构成

3．1．3微波通信的发展历史

3．1．4微波通信的特点

3．2微波通信中继方式

3．2．1微波通信线路构成

3．2．2中继方式

3．3微波天线

3．3．1天线的效率

3．3．2天线增益

3．4微波传输特性

3．4．1自由空间传播

3．4．2反射模型

3．4．3菲涅尔区概念

3．4．4大气折射

3．4．5大气的吸收和散射

3．5关键技术

3．5．1抗衰落技术 

3．5．2高阶调制技术

3．6跳频技术

3．6．1跳频概念

3．6．2帧跳频和时隙跳频

3．7仿真实验

3．7．1基于多进制数字相位调制的通信系统仿真

3．7．2基于16 QAM的通信系统仿真

习题

第4章卫星通信系统

4．1卫星通信概述

4．1．1卫星通信概念

4．1．2卫星运行轨道

4．1．3静止卫星的观察参数

4．1．4卫星通信系统组成

4．1．5卫星通信历史 

4．1．6静止卫星通信特点

4．2卫星通信系统的结构

4．2．1通信卫星

4．2．2地球站

4．3卫星通信的工作频率

4．3．1大气吸收的影响

4．3．2噪声的影响

4．3．3常用工作频段

4．3．4中国的“鹊桥”中继卫星

4．4复用和多址

4．4．1多路复用

4．4．2卫星多址技术

4．5频分多址

4．5．1频分多址原理

4．5．2典型的频分多址系统

4．6时分多址

4．6．1时分多址原理

4．6．2时分多址典型的制式

4．6．3时分多址的帧结构

4．7码分多址

4．7．1码分复用原理

4．7．2码分多址原理

4．8仿真实验

4．8．1基于载波调制的通信系统仿真

4．8．2基于CDM的通信系统仿真

习题

第5章光纤通信系统

5．1光纤通信概述

5．1．1光纤通信的概念

5．1．2光纤通信系统组成

5．1．3光纤通信历史

5．1．4光纤通信特点

5．2光纤及其导光

5．2．1光纤结构

5．2．2光纤结构参数

5．2．3光纤的导光原理

5．3光纤的衰减特性

5．3．1损耗的定义 

5．3．2损耗系数

5．3．3损耗机理

5．3．4吸收损耗

5．3．5散射损耗

5．3．6光纤的损耗谱

5．4光纤色散特性

5．4．1色散的定义

5．4．2模间色散

5．4．3材料色散

5．4．4波导色散

5．4．5三种色散的比较

5．4．6光纤的带宽

5．4．7光纤的非线性特性

5．5半导体激光器和光发射机

5．5．1半导体激光原理

5．5．2LD的特性

5．5．3光调制技术

5．5．4光发射机

5．6光电探测技术

5．6．1光接收机

5．6．2光电二极管

5．6．3PIN光电二极管

5．6．4雪崩光电二极管

5．6．5光电检测器的特性

5．7掺铒光纤放大器 

5．8光波分复用技术

5．9光纤相干通信技术

5．10仿真实验

5．10．1光纤内脉冲信号传输仿真

5．10．2光纤通信系统仿真

习题

第6章移动通信系统

6．1移动通信概述

6．1．1移动通信的概念

6．1．2移动通信系统结构

6．1．3移动通信的发展历程

6．1．4移动通信的特点

6．2蜂窝技术

6．2．1蜂窝概念

6．2．2复用距离

6．2．3中心激励和顶点激励

6．2．4小区分裂

6．2．5信道配置 

6．2．6信令 

6．2．7移动性管理

6．2．8GSM系统的传输方式 

6．3移动环境下的电磁信号传播

6．3．1地形

6．3．2传播环境

6．3．3电磁信号传播的效应

6．4Polar码

6．4．1Polar码概述

6．4．2信道极化

6．4．3Polar码编码

6．4．4Polar码的SC译码算法

6．5正交频分复用技术

6．5．1正交频分复用概念

6．5．2子载波的正交特性

6．5．3串行与并行

6．5．4调制与映射

6．5．5OFDM的FFT实现

6．5．6保护间隔和循环前缀

6．6输入输出技术

6．6．1单输入单输出技术

6．6．2单输入多输出技术

6．6．3多输入单输出技术

6．6．4多输入多输出技术

6．7仿真实验

6．7．1多径情况下的通信系统仿真

6．7．2基于正交频分复用通信系统仿真

6．7．3基于Polar码的通信系统仿真

习题

第7章现代通信系统发展趋势

7．1引言

7．2光通信

7．3卫星通信

7．4微波光子技术

7．5移动通信

参考文献

本书从原始的通信系统谈起，细致地勾勒出数字通信技术的发展脉络；注重通信技术发展的内在逻辑，多角度呈现微波通信系统、卫星通信系统、光纤通信系统的基本特征，并阐明它们的关键技术，后把这些技术归结到移动通信系统的讨论，从而突破5G关键技术的学习难点。
本书采用易于动手的程序，由易到难地安排PCM技术、基带传输技术、二进制数字调制技术、卷积码编译码技术、高阶调制技术、CDMA技术、光纤传输技术、OFDM技术和Polar码编译码技术的仿真实验，帮助读者快速把握现代通信技术的特点，轻松理解5G关键技术，从而弄清现代通信技术的发展趋势。
本书可作为电子信息类等专业的“现代通信技术”课程教材，也可供相关领域的兴趣爱好者、工程技术人员参考。

刘丹平，重庆大学副教授、硕士生导师。2005年于电子科技大学获得博士学位。长期从事卫星激光通信、深度学习和机器视觉等方面的教学和科研工作，讲授“现代通信系统”“信息论与编码”等课程。国家科技专家库专家、  学位与研究生教育中心评阅专家、四川省科委评议专家、广西省科委评议专家、中国电子学会高级会员。主持/参与完成国家863计划、国防重点装备基金、国防预研基金、科技部重大专项以及国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年项目等。发表论文30多篇，授权专利20余项。 
唐明春，重庆大学教授、博士生导师。2013年于电子科技大学获得博士学位，2011—2012年在美国亚利桑那大学进行学术访问。长期致力于微波毫米波集成电路与系统、天线及相控阵技术、宽带无线通信技术等方向的研究。国家优秀青年基金获得者、重庆市杰出青年基金获得者、重庆市学术技术带头人、重庆市科技创新领军人才、重庆市高等学校青年骨干教师、重庆大学弘深优秀学者。主持/参与国家863计划、国家自然科学基金、国防预研基金、航空科技基金、国家重点实验室基金、中央高校基本科研业务费学校科技创新专项重点项目等。发表论文260余篇，Google学术引用1700余次，申请专利50项，已授权16项。
贾云健,重庆大学教授、博士生导师。2006年于日本大阪大学获得博士学位，2006—2012年就职于日本日立公司中央研究所，任终身制研究员，移动网络先行研究组长，新一代移动通信国际标准组长。长期从事信息通信、移动网络、通信与计算协同等领域研究，在4G关键技术、5G网络智能化、车联网、工业互联网和6G方面开展深入研究。国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、重庆英才计划创新领军人才、重庆市引进海外高层次人才、重庆高校创新团队带头人。作为国家IMT-2020(5G)工作组成员以及《5G网络技术架构》白皮书主要编写者之一，积极推动我国5G研究及国际标准化工作。承担、省部级以及头部企业关键技术攻关项目20余项，发表论文100余篇，授权国内外专利40余项。获中国产学研合作创新奖、重庆市科技进步奖、IEEE VTS优秀青年学者奖、IEICE期刊论文奖、亚太通信大会论文奖等。