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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6

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10

第2章 概率论与随机过程11

2-1 概率11

2-1-1 随机变量、概率分布和概率密度14

2-1-2 随机变量的函数18

2-1-3 随机变量的统计平均21

2-1-4 某些有用的概率分布24

2-1-5 尾部概率的上边界35

2-1-6 随机变量之和与中心极限定理39

2-2 随机过程42

2-2-1 统计平均43

2-2-2 功率密度谱45

2-2-3 线性时不变系统对随机输入信号的响应46

2-2-4 带限随机过程的抽样定理49

2-2-5 离散时间随机信号与系统50

2-2-6 循环平稳过程51

2-3 文献与参考资料52

习题53

第3章 信源编码57

3-1 信源的数学模型57

3-2 信息的对数量度58

3-2-1 平均互信息和熵60

3-2-2 连续随机变量信息的度量62

3-3 离散信源编码63

3-3-1 离散无记忆信源的编码64

3-3-2 平衡离散信源70

3-3-3 Lempel-Ziv编码算法71

3-4-1 率失真函数73

3-4 模拟信源的编码--最优量化73

3-4-2 标量量化76

3-4-3 矢量量化80

3-5 模拟信源的编码技术84

3-5-1 时间波形编码84

3-5-2 频谱波形编码92

3-5-3 模型基信源编码93

习题98

3-6 文献与参考资料98

第4章 通信信号与系统的表征105

4-1 带通信号与系统的表示法105

4-1-1 带通信号的表示法105

4-1-2 线性带通系统的表示法108

4-1-3 带通系统对带通信号的响应109

4-1-4 带通平稳随机过程的表示法109

4-2-1 向量空间概念112

4-2 信号空间表示法112

4-2-2 信号空间概念114

4-2-3 信号的正交展开114

4-3 数字调制信号的表示法120

4-3-1 无记忆调制120

4-3-2 有记忆线性调制128

4-3-3 有记忆非线性调制131

4-4 数字调制信号的频谱特性141

4-4-1 线性调制信号的功率谱141

4-4-2 CPFSK和CPM信号功率谱145

4-4-3 有记忆调制信号功率谱152

4-5 文献与参考资料154

习题155

第5章 加性高斯白噪声信道的最佳接收机163

5-1 受加性高斯白噪声恶化信号的最佳接收机163

5-1-1 相关解调器164

5-1-2 匹配滤波器解调器167

5-1-3 最佳检测器171

5-1-4 最大似然序列检测器175

5-1-5 有记忆信号的逐个符号MAP检测器178

5-2 无记忆调制的最佳接收机性能179

5-2-1 二进制调制的错误概率180

5-2-2 M元正交信号的错误概率182

5-2-3 M元双正交信号的错误概率185

5-2-4 单纯信号的错误概率186

5-2-5 M元二进制编码信号的错误概率186

5-2-6 M元PAM的错误概率186

5-2-7 M元PSK的错误概率188

5-2-8 差分PSK(DPSK)及其性能191

5-2-9 QAM错误概率193

5-2-10 数字调制方法的比较196

5-3 CPM信号的最佳接收机198

5-3-1 CPM的最佳解调和检测198

5-3-2 CPM信号的性能201

5-3-3 CPM信号的逐个符号检测206

5-4 AWGN信道中随机相位信号的最佳接收机208

5-4-1 二进制信号的最佳接收机209

5-4-2 M元正交信号的最佳接收机213

5-4-3 M元正交信号包络检测的错误概率213

5-4-4 相关二进制信号包络检测的错误率216

5-5 再生中继器和链路预算分析217

5-5-1 再生中继器217

5-5-2 通信链路预算分析218

5-6 文献与参考资料221

习题222

第6章 载波和符号同步233

6-1 信号参数估计233

6-1-1 似然函数234

6-1-2 信号解调中的载波恢复与符号同步234

6-2 载波相位估计236

6-2-1 最大似然载波相位估计237

6-2-2 锁相环239

6-2-3 加性噪声对相位估计的影响240

6-2-4 面向判决环242

6-2-5 非面向判决环245

6-3 符号定时估计250

6-3-1 最大似然定时估计251

6-3-2 非面向判决定时估计252

6-4 载波相位和符号定时的联合估计255

6-5 最大似然估计器的性能特牲256

6-6 文献与参考资料258

习题259

第7章 信道容量和信道编码262

7-1 信道模型和信道容量262

7-1-1 信道模型262

7-1-2 信道容量265

7-1-3 以正交信号获取信道容量270

7-1-4 信道可靠性函数271

7-2 随机选择的码272

7-2-1 基于M元二进制信号的随机编码272

7-2-2 基于M元多幅度信号的随机编码277

7-2-3 R？与AWGN信道容量的比较278

7-3 基于截止速率的通信系统的设计279

7-4 文献与参考资料283

习题283

第8章 分组码和卷积信道码289

8-1 线性分组码289

8-1-1 生成矩阵和奇偶校验矩阵291

8-1-2 一些特殊的线性分组码294

8-1-3 循环码296

8-1-4 线性分组码的最佳软判决译码306

8-1-5 硬判决译码311

8-1-6 硬判决译码和软判决译码性能的比较318

8-1-7 线性分组码最小距离的边界321

8-1-8 非二进制分组码和级联分组码323

8-1-9 突发差错信道中编码数据的交织326

8-2 卷积码327

8-2-1 卷积码的转移函数332

8-2-2 卷积码的最佳译码--维特比算法335

8-2-3 软判决译码的差错概率337

8-2-4 硬判决译码的差错概率340

8-2-5 二进制卷积码的距离特性341

8-2-6 非二进制双k码和级联码345

8-2-7 卷积码的其他译码算法347

8-2-8 卷积码实用中一些问题的考虑351

8-3 带限信道的编码调制354

8-4 文献与参考资料364

习题365

第9章 带限信道的信号设计370

9-1 带限信道的特征370

9-2 带限信道的信号设计373

9-2-1 无符号间干扰的带限信号的设计--奈奎斯特准则375

9-2-2 具有受控ISI的带限信号设计--部分响应信号379

9-2-3 受控ISI的数据检测381

9-2-4 有失真信道的信号设计385

9-3 PAM检测的错误概率388

9-3-1 具有零ISI的PAM检测的错误概率388

9-3-2 部分响应信号检测的错误概率389

9-3-3 有失真信道中最佳信号的错误概率391

9-4 谱成形调制码391

9-5 文献与参考资料398

习题398

第10章 通过带限线性滤波器信道的通信404

10-1 有ISI和AWGN信道的最佳接收机404

10-1-1 最佳最大似然接收机404

10-1-2 具有ISI信道的离散时间模型406

10-1-3 离散时间白噪声滤波器模型的维特比算法408

10-1-4 具有ISI信道的MLSE的性能411

10-2 线性均衡417

10-2-1 峰值失真准则418

10-2-2 均方误差(MSE)准则421

10-2-3 MSE均衡器的性能特征424

10-2-4 分数间隔均衡器427

10-3 判决反馈均衡器431

10-3-1 系数最佳化431

10-3-2 DFE的性能特征432

10-3-3 预测判决反馈均衡器435

10-4 文献与参考资料436

习题436

第11章 自适应均衡443

11-1 自适应线性均衡443

11-1-1 迫零算法443

11-1-2 LMS算法444

11-1-3 LMS算法的收敛特性447

11-1-4 由有噪梯度估计的过剩MSE448

11-1-5 基带和带通线性均衡器450

11-2 自适应判决反馈均衡器451

11-2-1 网格编码信号的自适应均衡452

11-3 用于ML序列检测的自适应信道估计器453

11-4 自适应均衡的递推最小二乘算法455

11-4-1 递推最小二乘(卡尔曼)算法456

11-4-2 线性预测和格型滤波器459

11-5 自恢复(盲)均衡461

11-5-1 基于最大似然准则的盲均衡462

11-5-2 随机梯度算法464

11-5-3 基于二阶和高阶信号统计特征的盲均衡算法468

11-6 文献与参考资料469

习题469

第12章 多信道和多载波系统473

12-1 在AWGN信道中的多信道数字通信473

12-1-1 二进制信号474

12-1-2 M元正交信号476

12-2 多载波通信477

12-2-1 非理想线性滤波器信道的容量477

12-2-2 基于FFT的多载波系统479

12-3 文献与参考资料481

习题482

第13章 数字通信用的扩频信号484

13-1 扩频数字通信系统的模型485

13-2 直接序列扩频信号486

13-2-1 译码器的差错率性能488

13-2-2 DS扩频信号的应用495

13-2-3 脉冲干扰对DS扩频系统的影响499

13-2-4 PN序列的生成503

13-3 跳频扩频信号507

13-3-1 AWGN信道中的FH扩频信号的性能508

13-3-2 部分频带干扰下FH扩频信号的性能510

13-3-3 基于FH扩频信号的CDMA系统515

13-4 其他类型的扩频信号516

13-5 扩频信号的同步517

13-6 文献与参考资料522

习题523

第14章 通过多径衰落信道的数字通信528

14-1 多径衰落信道的特征528

14-1-1 信道相关函数和功率谱530

14-1-2 衰落信道的统计模型533

14-2 信号特征对信道模型选择的影响535

14-3 频率非选择性慢衰落信道537

14-4 多径衰落信道的分集技术540

14-4-1 二进制信号540

14-4-2 多相信号545

14-4-3 M元正交信号548

14-5 在频率选择性慢衰落信道中的数字信号传输552

14-5-1 抽头延时线信道模型552

14-5-2 RAKE解调器554

14-5-3 RAKE接收机的性能556

14-6 用于衰落信道的编码波形560

14-6-1 线性二进制分组码软判决译码的错误概率562

14-6-2 线性二进制分组码硬判决译码的错误概率563

14-6-3 用于瑞利衰落信道的卷积码性能的上边界564

14-6-4 衰落信道中恒重码和级联码的应用565

14-6-5 基于截止率的系统设计571

14-6-6 网格编码调制574

14-7 文献与参考资料576

习题577

第15章 多用户通信583

15-1 多址技术583

15-2 多址方式的容量585

15-3 码分多址588

15-3-1 CDMA信号与信道模型588

15-3-2 最佳接收机589

15-3-3 次最佳检测器592

15-3-4 检测器的性能特征596

15-4 随机接入方式598

15-4-1 ALOHA系统和协议598

15-4-2 载波侦听系统和协议601

15-5 文献与参考资料604

习题605

附录A 列文森-杜宾算法611

附录B 多信道二进制信号的错误概率613

附录C M相信号自适应接收的错误概率617

C-1 M相信号通信系统的数学模型617

C-2 相位θ的特征函数和概率密度函数618

C-3 瑞利慢衰落信道的错误概率620

C-4 时不变与赖斯衰落信道的错误概率622

附录D 平方根分解626

文献与参考资料628

中英文人名对照表645

词汇表651