本书为“十三五”普通高等教育规划教材。
本书共分7章,主要内容包括现代通信概论、信源编码理论、数字基带传输理论、数字带通传输理论、复用
与多址、信道编码理论、通信网理论等。本书内容丰富,覆盖范围广,密切跟踪现代通信发展,注重理论和实际
应用的结合,每章附有习题,并包含部分仿真实例和视频等数字资源。

（1）内容覆盖面广泛，涵盖了现代通信的信源编码和信道编码理论、信息传输理论、通信网理论，使读者对现代通信系统和现代通信网有全面的认识；


（2）介绍新的通信理论和技术及应用，如5G移动通信中的新型编码与调制理论和技术。


（3）丰富的应用案例和仿真实例，使读者能深刻理解现代通信理论及应用。

人类已迈入信息时代,信息化建设促进了通信学科的飞速发展,与此相关的通信理论、
通信技术等也得到迅猛发展,其应用也越来越广泛。“现代通信理论”在很多学校作为信息
与通信工程和电子与通信专业的学位课开设,该课程对于培养学生扎实的基础理论及利用现
代通信基本理论和技术解决工程实际问题至关重要。
现代通信涉及内容丰富,覆盖面宽,更新迅速,但教学过程中往往多门相关课程独立讲
授,且很多学生本科专业为非通信专业,学生得到的是零散的知识,缺少完整的知识体系。
本书旨在梳理知识体系,建立现代通信理论的框架,并紧密结合各种应用,在多门课程之间
建立联系,实现多门课程的协同。
在本书编写过程中,编者一方面结合多年来讲授“现代通信理论”课程的教学经验,同
时考虑新的需求,广泛吸取了国内外相关教材及其他出版物的精华。突出强调了以下几点:
梳理知识体系的同时,密切跟踪现代通信新技术的研究成果,并注重理论与实际的结合,如
本书多个章节紧密结合无线通信4G、5G中的应用,介绍先进的编码和调制技术、多址技
术,使读者学习过程中可以对最新的进展增进了解。
全书共分7章,内容如下:
第1章介绍现代通信的概念和信息理论基础。先介绍通信系统的基本概念和组成、分
类、主要性能指标等,强调现代通信系统已不再是简单的点对点的传输系统,而是形成通信
网;再介绍信息的度量,引出信息量、平均信息量、信道容量、香农编码定理,为后续章节
打下基础。
第2章介绍信源编码理论。现代通信以数字通信为主,必需的基础是进行信源编码。先
介绍基本的语音编码,包括波形编码、参数编码、混合编码、感知音频编码;再介绍图像压
缩编码,包括JPEG、MPEG、H.26x原理;最后介绍各种信源编码技术在实际中的应用。
第3章介绍数字基带传输理论。首先介绍数字基带传输的概念和系统组成,分析基带信
号的传输码型和基带信号的功率谱特性;然后针对频带受限系统的波形设计问题展开研究,
从时域和频域两个方面对无码间串扰传输的条件进行了分析,引出Nyquist准则,给出了无
码间串扰波形设计和部分响应波形设计;最后,针对信道不理想产生码间串扰的问题,介绍
了几种时域均衡方法。
第4章介绍数字带通传输理论。相对于基带传输而言,频带传输在信息传输中更为常
用,各种调制方式对于传输效率和质量的提高发挥了重要作用,也是现代通信的关键技术,
在无线通信中,调制技术是空口波形设计的关键部分之一。首先介绍调制的概念、作用、分
类,引出基本的二进制数字调制,再介绍MQAM、OFDM、F-OFDM 等各种现代数字调
制方式。
第5章介绍了复用与多址技术及其在现代通信中的应用。包括频分复用与频分多址、同
步时分复用与统计时分复用、码分复用与码分多址、正交频分复用与正交频分多址、空分复
用与空分多址、非正交多址与稀疏码多址、波分复用、载波侦听多址等。它们的应用不断提
升信道在频域、时域、空域、码域的资源利用效率。
第6章介绍信道编码理论。首先介绍信道编码的基本思想、常用的差错控制方法;接着
论述了几种常用的简单信道编码,详细介绍了线性分组码、循环码、卷积码和几种复合编
码;最后介绍了先进的LDPC码和Polar码,各种编码设计保障了高可靠通信的实现。
第7章介绍通信网理论。首先简要介绍通信网的概念、构成、业务和分类等;其次对通
信网络中的时延分析、最短径问题、流量优化、拥塞控制和可靠性等关键技术进行介绍;继
而对组网中的路由算法和交换技术详细分析;然后从支撑网、传输网方面对通信网中的关键
组网技术进行介绍;最后给出了移动互联网、物联网和电力通信网几种典型案例。
本书第1章由孔英会、余萍编写,第2章由孔英会编写,第3章由李星蓉编写,第4、5
章由孔英会和韩东升编写,第6章由余萍和陈智雄编写,第7章由李保罡、高强、鲍慧、李
然编写,全书由孔英会统稿。本书提供部分仿真实例和视频等数字资源,其中mp4、PPT、
word、PDF文件可以直接手机打开运行,而提供部分仿真实例以.m文件源代码形式给出,
需要先下载,通过在电脑安装MATLAB平台打开运行。需要多媒体课件可联系出版社。
本书由河北大学王振朝教授担任主审,他为本书提出了许多宝贵意见。本书的编写和出
版得到华北电力大学研究生优质课程建设项目“现代通信理论”的资助,编写过程中参考了
大量的文献资料,在此一并致谢。
限于作者的水平,书中不妥及疏漏之处在所难免,敬请同仁与读者批评指正。
编者
2019年5月

孔英会，女，河北冀县人，1965年6月生，硕士研究生导师。1987年毕业于西安电子科技大学无线通信专业，获学士学位；1993年毕业于华北电力大学北京研究生部电力系统自动化专业，获硕士学位；2009年毕业于华北电力大学电工理论与新技术专业，获博士学位。
多年来从事信息与通信系统领域的教学和研究工作，主持的教改项目“以核心课程和工程实践平台建设为重点，构建全过程专业创新人才培养体系”2013年获河北省教学成果二等奖。2015年获校“教学名师”称号。曾获“河北省师德先进个人”称号;获校“教学十佳青年教师”、校“教学优秀”一等奖、“151人才工程—青年学术骨干培养对象”、“南瑞继保奖教金”等奖励。目前主持校研究生《现代通信理论》优质课程建设项目。



（1）主讲《通信系统原理》,本科；


（2）主讲《通信导论》、《电子信息类专业导论》，本科；


（3）主讲《现代通信理论》，硕士研究生；


（4）主讲《Senimar:智能电网通信技术》，硕士研究生。



曾经编写的教材或专著情况：


（1）主编教材《通信系统原理》普通高等教育规划教材，2011年，机械工业出版社。


（2）第二作者参编《电力系统通信技术》十二五规划教材，2015年，中国电力出版社。


（3）第二作者书写专著《面向智能输变电的图像处理技术》，2014年，中国电力出版社。

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前言
第1章 现代通信概论…………………………………………………………………………… 1
1.1 通信的基本概念与系统构成………………………………………………………… 1
1.2 通信系统的主要性能指标…………………………………………………………… 8
1.3 信道的数学模型……………………………………………………………………… 11
1.4 现代通信的信息理论基础…………………………………………………………… 14
1.5 现代通信发展趋势…………………………………………………………………… 20
习题………………………………………………………………………………………… 21
第2章 信源编码理论………………………………………………………………………… 22
2.1 语音编码概述………………………………………………………………………… 22
2.2 波形编码……………………………………………………………………………… 23
2.3 参数编码……………………………………………………………………………… 38
2.4 混合编码……………………………………………………………………………… 42
2.5 感知音频编码………………………………………………………………………… 44
2.6 熵编码………………………………………………………………………………… 46
2.7 图像信号的压缩编码理论…………………………………………………………… 48
2.8 静止图像压缩编解码国际标准JPEG……………………………………………… 49
2.9 运动图像压缩编解码标准MPEG ………………………………………………… 51
2.10 视听通信编解码标准H.26X …………………………………………………… 53
2.11 应用案例…………………………………………………………………………… 56
习题………………………………………………………………………………………… 61
第3章 数字基带传输理论…………………………………………………………………… 62
3.1 引言…………………………………………………………………………………… 62
3.2 数字基带信号及其频谱特性………………………………………………………… 63
3.3 数字基带脉冲传输与码间串扰……………………………………………………… 72
3.4 部分响应系统………………………………………………………………………… 78
3.5 数字基带传输系统的抗噪性能分析………………………………………………… 83
3.6 时域均衡……………………………………………………………………………… 86
3.7 应用案例……………………………………………………………………………… 94
习题………………………………………………………………………………………… 95
第4章 数字带通传输理论…………………………………………………………………… 98
4.1 调制的概念…………………………………………………………………………… 98
4.2 模拟调制……………………………………………………………………………… 99
4.3 二进制数字调制…………………………………………………………………… 100
4.4 多进制数字调制…………………………………………………………………… 107
4.5 数字信号的最佳接收……………………………………………………………… 110
4.6 现代数字调制技术………………………………………………………………… 114
4.7 5G调制技术………………………………………………………………………… 126
习题………………………………………………………………………………………… 132
第5章 复用与多址…………………………………………………………………………… 133
5.1 多用户通信系统资源的分配……………………………………………………… 133
5.2 频分复用与频分多址通信系统…………………………………………………… 134
5.3 时分复用与时分多址通信系统…………………………………………………… 135
5.4 码分复用与码分多址通信系统…………………………………………………… 143
5.5 OFDM与OFDMA系统…………………………………………………………… 155
5.6 空分复用与空分多址……………………………………………………………… 157
5.7 NOMA和SCMA ………………………………………………………………… 165
5.8 随机接入ALOHA与载波侦听多址接入………………………………………… 169
5.9 光波分复用WDM ………………………………………………………………… 173
习题………………………………………………………………………………………… 174
第6章 信道编码理论………………………………………………………………………… 175
6.1 信道编码的基本原理……………………………………………………………… 175
6.2 线性分组码………………………………………………………………………… 179
6.3 卷积码……………………………………………………………………………… 186
6.4 复合编码…………………………………………………………………………… 194
6.5 Turbo码…………………………………………………………………………… 198
6.6 LDPC码…………………………………………………………………………… 201
6.7 极化码……………………………………………………………………………… 215
习题………………………………………………………………………………………… 221
第7章 通信网理论…………………………………………………………………………… 223
7.1 通信网络概论……………………………………………………………………… 223
7.2 通信网中的关键技术问题………………………………………………………… 225
7.3 路由算法…………………………………………………………………………… 237
7.4 交换技术…………………………………………………………………………… 244
7.5 支撑网技术………………………………………………………………………… 255
7.6 传输网技术………………………………………………………………………… 260
7.7 典型应用案例……………………………………………………………………… 269
习题………………………………………………………………………………………… 280
参考文献………………………………………………………………………………………… 282