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第1章 引言1

1.1 数字通信系统的基本组成部分1

1.2 通信信道及其特征2

1.3 通信信道的数学模型7

1.4 数字通信发展的回顾与展望8

1.5 本书概貌10

1.6 文献与参考资料11

2.1 概率12

第2章 概率论与随机过程12

2.1.1 随机变量、概率分布和概率密度15

2.1.2 随机变量的函数19

2.1.3 随机变量的统计平均22

2.1.4 某些有用的概率分布26

2.1.5 尾部概率的上边界37

2.1.6 随机变量之和与中心极限定理40

2.2 随机过程44

2.2.1 统计平均45

2.2.2 功率密度谱47

2.2.3 线性时不变系统对随机输入信号的响应48

2.2.4 带限随机过程的抽样定理51

2.2.5 离散时间随机信号与系统52

2.2.6 循环平稳过程53

2.3 文献与参考资料54

习题55

第3章 信源编码59

3.1 信源的数学模型59

3.2 信息的对数量度60

3.2.1 平均互信息和熵62

3.2.2 连续随机变量信息的度量64

3.3 离散信源编码65

3.3.1 离散无记忆信源的编码66

3.3.2 平稳离散信源72

3.3.3 Lempel-Ziv 算法73

3.4 模拟信源的编码——最优量化75

3.4.1 率失真函数75

3.4.2 标量量化78

3.4.3 矢量量化82

3.5 模拟信源的编码技术87

3.5.1 时间波形编码88

3.5.2 频谱波形编码96

3.5.3 模型基信源编码97

3.6 文献与参考资料101

习题102

4.1.1 带通信号的表示法108

4.1 带通信号与系统的表示法108

第4章 通信信号与系统的表征108

4.1.2 线性带通系统的表示法111

4.1.3 带通系统对带通信号的响应112

4.1.4 带通平稳随机过程的表示法113

4.2 信号空间表示法115

4.2.1 向量空间概念116

4.2.2 信号空间概念117

4.2.3 信号的正交展开117

4.3.1 无记忆调制123

4.3 数字调制信号的表示法123

4.3.2 有记忆线性调制132

4.3.3 有记忆非线性调制—CPFSK 和 CPM135

4.4 数字调制信号的频谱特性147

4.4.1 线性调制信号的功率谱147

4.4.2 CPFSK 和 CPM 信号功率谱151

4.4.3 有记忆调制信号功率谱157

4.5 文献与参考资料160

习题161

第5章 加性高斯白噪声信道的最佳接收机169

5.1 受加性高斯白噪声恶化信号的最佳接收机169

5.1.1 相关解调器169

5.1.2 匹配滤波器解调器173

5.1.3 最佳检测器177

5.1.4 最大似然序列检测器181

5.1.5 有记忆信号的逐个符号 MAP 检测器184

5.2.1 二进制调制的错误概率186

5.2 无记忆调制的最佳接收机性能186

5.2.2 M 元正交信号的错误概率188

5.2.3 M 元双正交信号的错误概率191

5.2.4 单纯信号的错误概率192

5.2.5 M 元二进制编码信号的错误概率192

5.2.6 M 元 PAM 的错误概率192

5.2.7 M 元 PSK 的错误概率194

5.2.8 差分 PSK(DPSK)及其性能198

5.2.9 QAM 错误概率200

5.2.10 数字调制方法的比较203

5.3 CPM 信号的最佳接收机205

5.3.1 CPM 的最佳解调和检测205

5.3.2 CPM 信号的性能208

5.3.3 CPM 信号的逐个符号检测213

5.3.4 CPM 信号的准最佳解调和检测215

5.4 AWGN 信道中随机相位信号的最佳接收机216

5.4.1 二进制信号的最佳接收机216

5.4.2 M 元正交信号的最佳接收机220

5.4.3 M 元正交信号包络检测的错误概率221

5.4.4 相关二进制信号包络检测的错误概率223

5.5 有线和无线通信系统性能分析224

5.5.1 再生中继器225

5.5.2 无线通信系统中链路预算分析226

5.6 文献与参考资料229

习题229

第6章 载波和符号同步241

6.1 信号参数估计241

6.1.2 信号解调中的载波恢复与符号同步242

6.1.1 似然函数242

6.2 载波相位估计244

6.2.1 最大似然载波相位估计245

6.2.2 锁相环247

6.2.3 加性噪声对相位估计的影响248

6.2.4 面向判决环250

6.2.5 非面向判决环254

6.3.1 最大似然定时估计260

6.3 符号定时估计260

6.3.2 非面向判决定时估计261

6.4 载波相位和符号定时的联合估计264

6.5 最大似然估计器的性能特征266

6.6 文献与参考资料268

习题269

第7章 信道容量和信道编码272

7.1 信道模型和信道容量272

7.1.1 信道模型272

7.1.2 信道容量275

7.1.3 以正交信号获取信道容量280

7.1.4 信道可靠性函数282

7.2 随机选择的码283

7.2.1 基于 M 元二进制编码信号的随机编码283

7.2.2 基于 M 元多幅度信号的随机编码287

7.2.3 R0与 AWGN 信道容量的比较289

7.3 基于截止速率的通信系统的设计289

7.4 文献与参考资料294

习题295

第8章 分组码和卷积信道码301

8.1 线性分组码301

8.1.1 生成矩阵和奇偶校验矩阵303

8.1.2 一些特殊的线性分组码306

8.1.3 循环码308

8.1.4 线性分组码的最佳软判决译码318

8.1.5 线性分组码的硬判决译码323

8.1.6 硬判决译码和软判决译码性能的比较330

8.1.7 线性分组码最小距离的边界333

8.1.8 非二进制分组码和级联分组码335

8.1.9 突发差错信道中编码数据的交织337

8.1.10 串行与并行级联分组码339

8.2 卷积码340

8.2.1 卷积码的转移函数345

8.2.2 卷积码的最佳译码——维特比算法349

8.2.3 软判决译码的差错概率351

8.2.4 硬判决译码的差错概率353

8.2.5 二进制卷积码的距离特性355

8.2.6 删余卷积码358

8.2.7 卷积码的其他译码算法362

8.2.8 卷积码实用中一些问题的考虑368

8.2.9 非二进制双 k 码和级联码371

8.2.10 并行与串行的级联卷积码374

8.3 带限信道的编码调制——网格编码调制376

8.4 文献与参考资料389

习题390

第9章 带限信道的信号设计395

9.1 带限信道的特征395

9.2 带限信道的信号设计399

9.2.1 无符号间干扰的带限信号的设计——奈奎斯特准则400

9.2.2 具有受控 ISI 的带限信号设计——部分响应信号404

9.2.3 受控 ISI 的数据检测407

9.2.4 有失真信道的信号设计411

9.3.1 具有零 ISI 的 PAM 检测的错误概率413

9.3 PAM 检测的错误概率413

9.3.2 部分响应信号检测的错误概率414

9.4 谱成形调制码416

9.5 文献与参考资料423

习题424

10.1 有 ISI 和 AWGN 信道的最佳接收机431

10.1.1 最佳最大似然接收机431

第10章 通过带限线性滤波器信道的通信431

10.1.2 具有 ISI 信道的离散时间模型433

10.1.3 离散时间白噪声滤波器模型的维特比算法435

10.1.4 具有 ISI 信道的 MLSE 的性能438

10.2 线性均衡444

10.2.1 峰值失真准则445

10.2.2 均方误差(MSE)准则448

10.2.3 MSE 均衡器的性能特征452

10.2.4 分数间隔均衡器455

10.2.5 基带和带通线性均衡器458

10.3 判决反馈均衡器460

10.3.1 系数最佳化460

10.3.2 DFE 的性能特征461

10.3.3 预测判决反馈均衡器464

10.3.4 发送端的均衡——Tomlinson-Harashima 预编码465

10.4 降低复杂性的 ML 检测器467

10.5 迭代均衡和译码——Turbo 均衡468

习题470

10.6 文献与参考资料470

第11章 自适应均衡477

11.1 自适应线性均衡器477

11.1.1 迫零算法477

11.1.2 LMS 算法478

11.1.3 LMS 算法的收敛特性481

11.1.4 由有噪梯度估计值引起的过剩 MSE482

11.1.5 加速 LMS 算法的初始收敛速率484

11.1.6 自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法486

11.1.7 用于 ML 序列检测的自适应信道估计器487

11.2 自适应判决反馈均衡器489

11.3 网格编码信号的自适应均衡490

11.4 自适应均衡的递推最小二乘算法492

11.4.1 递推最小二乘(卡尔曼)算法493

11.4.2 线性预测和格型滤波器496

11.5 自恢复(盲)均衡500

11.5.1 基于最大似然准则的盲均衡500

11.5.2 随机梯度算法503

11.5.3 基于二阶和高阶信号统计量的盲均衡算法507

11.6 文献与参考资料508

习题509

第12章 多信道和多载波系统512

12.1 在 AWGN 信道中的多信道数字通信512

12.1.1 二进制信号513

12.1.2 M 元正交信号515

12.2 多载波通信516

12.2.1 非理想线性滤波器信道的容量516

12.2.2 基于 FFT 的多载波系统518

12.2.3 多载波系统的峰值平均比最小化521

12.3 文献与参考资料522

习题522

第13章 数字通信用扩频信号524

13.1 扩频数字通信系统的模型525

13.2 直接序列扩频信号526

13.2.1 译码器的差错率性能528

13.2.2 DS 扩频信号的应用535

13.2.3 脉冲干扰对 DS 扩频系统的影响543

13.2.4 DS 扩频系统中窄带干扰的删除547

13.2.5 PN 序列的生成552

13.3 跳频扩频信号556

13.3.1 AWGN 信道中的 FH 扩频信号的性能558

13.3.2 部分频带干扰下 FH 扩频信号的性能559

13.3.3 基于 FH 扩频信号的 CDMA 系统564

13.4 其他类型的扩频信号565

13.5 扩频系统的同步566

13.6 文献与参考资料572

习题572

第14章 通过多径衰落信道的数字通信577

14.1 多径衰落信道的特征577

14.1.1 信道相关函数和功率谱579

14.1.2 衰落信道的统计模型584

14.2 信号特征对信道模型选择的影响587

14.3 频率非选择性慢衰落信道588

14.4 多径衰落信道的分集技术591

14.4.1 二进制信号592

14.4.2 多相信号598

14.4.3 M 元正交信号600

14.5 在频率选择性慢衰落信道中的数字信号传输604

14.5.1 抽头延时线信道模型604

14.5.2 RAKE 解调器606

14.5.3 RAKE 接收机的性能608

14.5.4 符号间干扰信道的接收机结构612

14.6 用于衰落信道的编码波形613

14.6.1 线性二进制分组码软判决译码的差错率615

14.6.2 线性二进制分组码硬判决译码的差错率616

14.6.3 用于瑞利衰落信道的卷积码性能的上边界617

14.6.4 衰落信道中恒重码和级联码的应用619

14.6.5 基于截止率的系统设计624

14.6.6 编码相位相干通信系统的性能——比特交织编码调制626

14.6.7 网格编码调制628

14.7 多天线系统629

14.8 文献与参考资料636

习题637

第15章 多用户通信643

15.1 多址技术643

15.2 多址方式的容量645

15.3 码分多址649

15.3.1 CDMA 信号与信道模型649

15.3.2 最佳接收机650

15.3.3 次最佳检测器653

15.3.4 连续干扰抵消658

15.3.5 检测器的性能特征659

15.4 随机接入方式662

15.4.1 ALOHA 系统和协议662

15.4.2 载波侦听系统和协议665

15.5 文献与参考资料669

习题669

附录 A 列文森-杜宾算法675

附录 B 多信道二进制信号的差错率677

C.1 M 相信号通信系统的数学模型681

附录 C M 相信号自适应接收的差错率681

C.2 相位θ的特征函数的概率密度函数682

C.3 瑞利慢衰落信道的差错率684

C.4 时不变与赖斯衰落信道的差错率686

附录 D 平方根分解690

文献与参考资料692

中英文人名对照表722

词汇表729