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第1章 绪论1

1.1信息化社会中的数字通信1

1.2通信系统和通信信道1

1.2.1通信系统的基本结构1

1.2.2通信信道2

1.3通信数字化4

1.4本书的主要内容和教学方法5

第2章 数字通信的数学基础6

2.1信号6

2.2信号的空间表示7

2.2.1信号的复数形式表示7

2.2.2带通线性系统的复数形式描述9

2.2.3矢量及其内积空间9

2.2.4矩阵11

2.2.5连续波信号的空间表示14

2.3描述信号和系统最常用的两种正交变换16

2.3.1傅里叶变换16

2.3.2Z变换18

2.4随机变量及其统计特性19

2.4.1随机变量及其函数的概率分布19

2.4.2随机变量的统计特性20

2.4.3随机变量的特征函数22

2.4.4随机变量截尾概率的上界22

2.4.5中心极限定理23

2.4.6一些重要随机变量的概率分布23

2.5随机过程28

2.5.1随机过程及其平稳性28

2.5.2高斯分布随机过程29

2.5.3循环平稳过程30

2.5.4带通随机信号的描述31

2.5.5非平稳过程的分析与表示32

习题34

第3章 通信信源与信源编码36

3.1信源概述36

3.1.1信源的分类及其基本特性36

3.1.2连续信号的离散化——采样定理36

3.2信息的度量和信源熵39

3.2.1信息量的度量39

3.2.2信源熵40

3.3离散信源信息的编码41

3.3.1定长编码41

3.3.2变长编码41

3.3.3Huffman编码算法42

3.3.4Lempel-Ziv编码算法43

3.4无记忆序列的压缩编码45

3.4.1率失真函数45

3.4.2采样信号的量化编码46

3.4.3矢量量化47

3.5有记忆序列的压缩编码49

3.5.1线性预测编码50

3.5.2有记忆序列的其他编码方法54

习题55

第4章 数字调制及基带传输技术57

4.1传输符号的形成和矢量表示57

4.1.1数字基带传输的码型设计57

4.1.2用矢量表示符号60

4.2基带调制60

4.2.1基带调制与基带传输60

4.2.2实现无码间干扰传输的成形波设计62

4.2.3成形波函数的平移正交性64

4.2.4码间干扰受控的波形成形技术66

4.3载波调制70

4.4常用的数字调制方式71

4.4.1数字调制的描述71

4.4.2无记忆数字调制73

4.4.3有记忆线性调制77

4.4.4有记忆非线性调制78

4.5数字调制信号的功率谱84

4.5.1线性调制信号的功率谱84

4.5.2连续相位调制信号的功率谱85

习题87

第5章 AWGN信道下的数字解调89

5.1数字解调的分解描述89

5.1.1载波解调89

5.1.2基带解调91

5.1.3符号判决93

5.1.4有记忆线性调制信号的解调和最佳检测96

5.2无记忆调制方式传输的误码特性98

5.2.1相干解调器误码特性的一种通用计算方法98

5.2.2M元PAM调制方式及其误码特性101

5.2.3MPSK调制的误码特性102

5.2.4DPSK调制信号的解调及其误码特性104

5.2.5M元正交波形调制的误码特性106

5.2.6QAM调制的误码特性111

5.2.7APSK调制的误码特性112

5.2.8各种数字调制方式的性能比较112

5.3连续相位调制信号的解调与检测113

5.3.1连续相位调制信号的特点113

5.3.2连续相位调制信号解调检测过程的分解描述114

5.3.3连续相位调制信号解调判决的Viterbi算法115

5.3.4连续相位调制的性能116

习题116

第6章 载波跟踪与符号同步118

6.1载波同步误差与符号同步误差的估计118

6.1.1载波同步误差与符号同步误差的影响118

6.1.2两种参数估计方法119

6.1.3最佳估计的性能特点121

6.1.4载波频率与相位的估计121

6.2数字解调中的载波同步技术125

6.2.1模拟锁相环125

6.2.2数字锁相环127

6.2.3数字锁相环的闭环响应及参数设计129

6.2.4数字锁相环的性能131

6.2.5数字锁频环132

6.3符号定时同步135

6.3.1引言135

6.3.2最大似然定时误差估计及符号定时同步环135

6.3.3数字式符号定时同步环137

6.3.4基于可变群延迟滤波器的高精度定时同步139

6.4载波相位和符号定时的联合估计140

习题141

第7章 通信信道与无线链路142

7.1信道模型与信道容量142

7.1.1信道的划分和定义142

7.1.2信道容量144

7.1.3各种波形信道的容量及其逼近香农限的方法147

7.1.4信道可靠性函数E（R）148

7.2线性滤波器信道149

7.2.1线性滤波器信道的成因149

7.2.2线性滤波器信道条件下的最佳接收149

7.2.3噪声白化与等效有记忆离散AWGN信道模型150

7.3多径衰落信道152

7.3.1多径效应和多径衰落信道152

7.3.2多径衰落的幅度统计特性154

7.3.3多径衰落信道的时频特性155

7.3.4多径衰落特性的分类158

7.4无线通信链路分析160

7.4.1中继系统的传输性能160

7.4.2无线通信系统的链路预算160

习题161

第8章 数字通信中的信道编码163

8.1编译码器设计中多种因素的权衡163

8.1.1编码增益及其极限163

8.1.2不同误码率下码率与信噪比的关系164

8.1.3编译码器设计中各种因素的权衡165

8.2差错类型及差错控制方式166

8.3分组码167

8.3.1有限域FG（q）167

8.3.2分组码的基本概念167

8.3.3生成矩阵与校验矩阵169

8.3.4伴随式译码170

8.3.5一些特殊的线性分组码172

8.3.6线性分组码的软判决译码174

8.4低密度奇偶校验码（LDPC码）175

8.4.1LDPC码的表示方法175

8.4.2LDPC码译码177

8.4.3LDPC译码示例180

8.4.4LDPC码性能影响因素181

8.5卷积码184

8.5.1卷积编码器的描述184

8.5.2卷积码的距离特性与编码增益186

8.5.3卷积码的维特比译码算法188

8.5.4删余卷积码192

8.5.5串行级联码194

8.5.6Turbo码（并行级联码）195

8.5.7格编码调制（TCM）203

8.6信道编码的应用205

8.6.1GSM中的编码205

8.6.2第三代移动通信中的编码205

8.6.3LTE中的编码206

8.6.4DVB中的信道编码206

8.6.5IEEE802.16中的编码207

8.6.6Turbo码在国际标准中的应用207

8.6.7信道编码在深空探测中的应用208

习题208

第9章 扩频通信概述210

9.1直接序列扩频通信系统210

9.1.1直接序列（DS）扩频通信系统的总体结构210

9.1.2DS扩频信号的产生211

9.1.3扩频信号的接收——解扩解调212

9.1.4扩频通信系统PN码的产生214

9.1.5DS扩频与编码相结合214

9.2 DS扩频通信系统的特点和应用215

9.2.1 DS扩频通信系统的主要特点215

9.2.2 DS扩频信号的频谱215

9.2.3 DS扩频通信系统的干扰容限216

9.2.4 DS扩频通信信号中窄带干扰的消除218

9.2.5 DS扩频通信的应用219

9.3跳频通信系统219

9.3.1跳频系统的原理219

9.3.2跳频系统的特点220

9.3.3跳频系统的应用221

9.4其他扩频方式221

9.5扩频通信系统的同步222

9.5.1DS扩频通信系统的同步222

9.5.2跳频通信系统的同步224

习题225

第10章 信道均衡226

10.1有记忆AWGN信道下的最佳接收检测226

10.1.1有记忆AWGN离散信道模型226

10.1.2无匹配滤波器时的最大似然检测228

10.1.3结合匹配滤波时的最大似然检测228

10.1.4最大似然序列检测的性能和实现231

10.2线性均衡232

10.2.1线性均衡的基本原理233

10.2.2峰值失真准则均衡器234

10.2.3最小均方误差（MSE）均衡器236

10.2.4单载波频域均衡241

10.2.5分数间隔均衡器（FSE）242

10.3判决反馈均衡器244

10.3.1基于判决反馈的MSE均衡器244

10.3.2发送端的均衡——Tomlinson-Harashima预编码246

10.4迭代均衡和译码——Turbo均衡247

10.5自适应均衡248

10.5.1自适应迫零均衡器248

10.5.2最小均方（LMS）迭代算法自适应均衡器249

10.5.3自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法252

10.5.4自适应判决反馈均衡器和信道估计器252

10.5.5网格编码调制信号的自适应均衡253

10.5.6最小二乘递推（RLS）自适应均衡器254

10.5.7盲均衡256

习题259

第11章 多信道协同传输技术260

11.1信道复用和分集传输260

11.2多信道分集传输中的合并方法及分集增益261

11.2.1多条AWGN信道的分集传输方法261

11.2.2等比合并法及其分集增益262

11.2.3最大比合并法及其分集增益264

11.3频分复用与多载波通信265

11.3.1非理想线性滤波器信道的容量265

11.3.2基于FFT的多载波系统266

11.3.3DFT扩展的OFDM269

11.4时分复用传输技术270

11.4.1时分复用技术的性能和应用270

11.4.2实现连续波时分复用传输的分帧交织叠接相加法271

11.4.3准正交时分复用法272

11.5利用多径分集的RAKE接收机274

11.5.1RAKE接收机的基本原理275

11.5.2符号间干扰信道的RAKE接收机结构276

11.5.3RAKE接收机的性能和应用277

11.6多输入多输出系统277

11.6.1MIMO系统模型277

11.6.2MIMO系统中空时编码算法279

11.6.3MIMO系统的信道容量279

习题280

第12章 多用户通信282

12.1多址技术与通信网络282

12.1.1多址技术概述282

12.1.2双工技术282

12.1.3通信网的拓扑结构284

12.2各种基本多址方式的主要特点和应用284

12.2.1随机接入多址（Aloha）284

12.2.2频分多址（FDMA）285

12.2.3时分多址（TDMA）286

12.2.4码分多址287

12.3 CDMA系统中多用户联合检测技术291

12.3.1 CDMA系统的接收检测291

12.3.2 CDMA系统最佳多用户联合检测293

12.3.3线性多用户检测器295

12.3.4非线性多用户检测器296

12.4用户协作通信技术297

12.4.1协作通信系统模型297

12.4.2常用的协作通信协议及其性能298

12.4.3协作通信技术的进一步发展299

习题300

参考文献301