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第1章 绪论1

1.1通信系统的结构图3

1.2信道的特性4

1.2.1各种噪声源4

1.2.2传输信道的类型5

1.3系统分析技术概述10

1.3.1时域分析与频域分析10

1.3.2调制及其传输理论10

1.4系统优化的概率统计方法11

1.4.1信号的统计检测和估计理论11

1.4.2信息论与编码11

1.4.3领域内的最新进展12

1.5本书内容的概要介绍12

补充书目13

第2章 信号与线性系统简要分析14

2.1信号的各种模型14

2.1.1确知信号与随机信号14

2.1.2周期性信号与非周期性信号14

2.1.3相量信号与频谱15

2.1.4奇异函数17

2.2信号的分类19

2.3傅里叶级数21

2.3.1复指数傅里叶级数21

2.3.2傅里叶系数的对称性22

2.3.3傅里叶级数的三角函数表示形式22

2.3.4帕塞瓦尔定理23

2.3.5傅里叶级数的例子23

2.3.6线谱24

2.4傅里叶变换28

2.4.1幅度谱与相位谱29

2.4.2对称性29

2.4.3能量谱密度30

2.4.4卷积31

2.4.5傅里叶变换的各项定理：证明及其应用32

2.4.6周期信号的傅里叶变换39

2.4.7泊松求和公式40

2.5功率谱密度与相关性41

2.5.1时间平均的自相关函数41

2.5.2 R （τ）的性质42

2.6信号与线性系统45

2.6.1线性时不变系统的定义45

2.6.2冲激响应与叠加积分法45

2.6.3稳定性46

2.6.4传输函数（频率响应函数）46

2.6.5因果性47

2.6.6 H（f）的对称性48

2.6.7频谱密度的输入-输出关系50

2.6.8周期性输入信号的响应50

2.6.9无失真传输51

2.6.10群时延与相位时延52

2.6.11非线性失真54

2.6.12理想滤波器55

2.6.13用可实现的滤波器逼近理想低通滤波器57

2.6.14脉冲的精度、上升沿的持续时间与带宽的关系60

2.7采样定理63

2.8希尔伯特变换66

2.8.1定义66

2.8.2希尔伯特变换的性质68

2.8.3解析信号69

2.8.4带通信号的复包络表示70

2.8.5带通系统的复包络表示72

2.9离散傅里叶变换与快速傅里叶变换73

补充书目77

本章内容小结77

疑难问题80

习题84

计算机仿真练习98

第3章 线性调制技术100

3.1双边带调制100

3.2幅度调制103

3.2.1包络检波104

3.2.2调制梯形108

3.3单边带调制110

3.4残留边带调制117

3.5变频与混频119

3.6线性调制中的干扰122

3.7脉冲幅度调制124

3.8数字脉冲调制126

3.8.1增量调制126

3.8.2脉冲编码调制128

3.8.3时分复用129

3.8.4实例：数字电话系统130

补充书目131

本章内容小结131

疑难问题132

习题133

计算机仿真练习136

第4章 角度调制与复用137

4.1调相与调频的定义137

4.1.1窄带角度调制139

4.1.2角度调制信号的频谱141

4.1.3角度调制信号中包含的功率146

4.1.4角度调制信号的带宽146

4.1.5窄带调频信号转换为宽带调频信号151

4.2角度调制信号的解调152

4.3反馈式解调器：锁相环156

4.3.1将锁相环用于调频信号与调相信号的解调156

4.3.2工作在跟踪模式的锁相环：线性模型158

4.3.3工作在捕获模式的锁相环163

4.3.4科斯塔斯锁相环167

4.3.5倍频与分频168

4.4角度调制系统中的干扰169

4.5模拟脉冲调制173

4.5.1脉冲宽度调制174

4.5.2脉冲位置调制175

4.6复用175

4.6.1频分复用176

4.6.2频分复用的实例：调频立体声广播176

4.6.3正交复用178

4.6.4各种复用方案的比较179

补充书目179

本章内容小结179

疑难问题181

习题181

计算机仿真练习185

第5章 基带数字数据传输的原理187

5.1带通数字数据传输系统187

5.2各种线路码及其功率谱188

5.2.1线路码简介188

5.2.2完成线路编码之后数据的功率谱189

5.3对数字数据进行滤波处理之后的效果——码间干扰195

5.4脉冲的整形：码间干扰为零时的奈奎斯特准则198

5.4.1具有零码间干扰特性的脉冲198

5.4.2奈奎斯特脉冲整形准则199

5.4.3码间干扰为零时的发送滤波器与接收滤波器201

5.5迫零均衡202

5.6眼图205

5.7同步207

5.8基带数字信号的载波调制210

补充书目211

本章内容小结211

疑难问题212

习题213

计算机仿真练习217

第6章 概率与随机变量简介218

6.1什么是概率218

6.1.1事件等概率发生时的结果218

6.1.2相对频率218

6.1.3样本空间与概率的公理219

6.1.4维恩图220

6.1.5实用的概率关系式220

6.1.6树状图223

6.1.7一些较通用的关系式225

6.2随机变量及其有关的各个函数226

6.2.1随机变量226

6.2.2概率（累积）分布函数227

6.2.3概率密度函数228

6.2.4联合cdf与联合pdf230

6.2.5随机变量的变换234

6.3统计平均238

6.3.1离散随机变量的平均238

6.3.2连续随机变量的平均239

6.3.3随机变量的函数的平均239

6.3.4函数的随机变量多于一个时的平均241

6.3.5随机变量的方差242

6.3.6将N个随机变量线性组合之后的平均243

6.3.7独立随机变量的线性组合的方差244

6.3.8表示平均的另一个具体指标——特征函数245

6.3.9两个独立随机变量之和的概率密度函数245

6.3.10协方差与相关系数247

6.4实用的概率密度函数248

6.4.1二项分布248

6.4.2二项分布的拉普拉斯近似250

6.4.3泊松分布以及二项分布的泊松近似251

6.4.4几何分布252

6.4.5高斯分布252

6.4.6呈高斯分布的Q函数255

6.4.7切比雪夫不等式257

6.4.8各种概率函数及其均值、方差的汇总257

补充书目258

本章内容小结258

疑难问题260

习题263

计算机仿真练习271

第7章 随机信号与随机噪声273

7.1从相对频率的角度表示随机变量273

7.2表示随机过程的若干术语273

7.2.1样本函数与总体273

7.2.2用联合概率密度函数表示的随机过程275

7.2.3平稳性275

7.2.4局部表示方式体现随机过程的特性：各态历经性277

7.2.5各态历经过程中各种平均的含义278

7.3相关性与功率谱密度280

7.3.1功率谱密度280

7.3.2维纳-辛钦定理281

7.3.3自相关函数的性质283

7.3.4随机脉冲序列的自相关函数284

7.3.5互相关函数与互功率谱密度286

7.4线性系统与随机过程287

7.4.1输入输出之间的关系287

7.4.2滤波之后的高斯过程289

7.4.3噪声的等效带宽291

7.5窄带噪声294

7.5.1噪声的正交分量表示法、包络-相位表示法294

7.5.2 nc （t）、ns （t）的功率谱密度函数296

7.5.3莱斯概率密度函数298

补充书目300

本章内容小结300

疑难问题302

习题303

计算机仿真练习311

第8章 调制系统中的噪声313

8.1信噪比313

8.1.1基带系统314

8.1.2双边带系统315

8.1.3单边带系统316

8.1.4幅度调制系统318

8.1.5信噪比估计器323

8.2相干解调系统中的噪声误差与相位误差328

8.3角度调制系统中的噪声331

8.3.1噪声对接收机输入端的影响331

8.3.2 PM信号的解调333

8.3.3 FM信号的解调：高于门限时的处理过程334

8.3.4通过采用去加重技术提高系统的性能335

8.4 FM信号解调时的门限效应337

8.4.1 FM解调器的门限效应337

8.5脉冲编码调制中的噪声344

8.5.1检波后的信噪比344

8.5.2压缩扩张特性347

补充书目348

本章内容小结348

疑难问题350

习题351

计算机仿真练习354

第9章 噪声环境下数字数据传输的原理356

9.1高斯白噪声环境下的基带数据传输357

9.2信号为任意形状时的二进制同步数据传输362

9.2.1接收机的结构与误码率362

9.2.2匹配滤波器364

9.2.3匹配滤波器接收机的误码率368

9.2.4用相关器实现匹配滤波器接收机370

9.2.5最佳门限371

9.2.6非白噪声环境（有色噪声环境）371

9.2.7接收机实现中存在的问题372

9.2.8二进制信号相干传输系统的误码率372

9.3不需要相干参考载波的调制方案377

9.3.1差分相移键控378

9.3.2数据的差分编码与译码382

9.3.3 FSK的非相干解调384

9.4多进制脉冲幅度调制385

9.5各种数字调制系统的比较389

9.6码间干扰为零时数字数据传输系统的噪声性能391

9.7多径干扰396

9.8衰落信道400

9.8.1信道的基本模型400

9.8.2平坦衰落信道的统计特性与误码率401

9.9均衡技术406

9.9.1迫零均衡法406

9.9.2最小均方均衡法410

9.9.3抽头权值的调整413

补充书目416

本章内容小结416

疑难问题418

习题419

计算机仿真练习428

第10章 高级数据通信的原理430

10.1多进制数据通信系统430

10.1.1以正交复用为基础的多进制方案430

10.1.2偏移四相相移键控系统433

10.1.3最小频移键控434

10.1.4从信号空间的角度表示多进制数据传输440

10.1.5从信号空间的角度表示QPSK441

10.1.6多进制相移键控443

10.1.7正交幅度调制445

10.1.8相干FSK447

10.1.9非相干FSK448

10.1.10差分相干相移键控452

10.1.11把误符号率转换为误比特率452

10.1.12各种多进制通信系统的误比特率比较454

10.1.13以带宽为基础将各种多进制通信系统进行比较457

10.2数字调制的功率谱458

10.2.1正交调制技术458

10.2.2频移键控调制462

10.2.3小结464

10.3同步464

10.3.1载波同步464

10.3.2符号同步467

10.3.3字同步469

10.3.4伪随机噪声序列471

10.4扩频通信系统474

10.4.1直接序列扩频476

10.4.2在连续波干扰环境下DSSS的性能478

10.4.3扩频在多用户环境下的性能479

10.4.4跳频扩频481

10.4.5码同步482

10.4.6结论484

10.5多载波调制与正交频分复用484

10.6蜂窝无线通信系统488

10.6.1蜂窝无线的基本原理489

10.6.2蜂窝无线系统中的信道干扰493

10.6.3多入多出系统————预防衰落493

10.6.4 1G与2G蜂窝系统的特性495

10.6.5 cdma2000和W-CDMA的特性496

10.6.6过渡到4G497

补充书目497

本章内容小结498

疑难问题499

习题500

计算机仿真练习506

第11章 最佳接收机与信号空间的基本思想507

11.1贝叶斯优化507

11.1.1信号的检测与估计507

11.1.2优化准则507

11.1.3贝叶斯检测器508

11.1.4贝叶斯检测器的性能511

11.1.5奈曼-皮尔森检测器514

11.1.6检测器的最小差错概率514

11.1.7最大后验概率检测器514

11.1.8 Minimax检测器515

11.1.9 M进制假定的情形515

11.1.10以各个向量的观测值为基础的判决515

11.2信号的向量空间表示515

11.2.1信号空间的结构516

11.2.2标量积517

11.2.3准则517

11.2.4许瓦兹不等式517

11.2.5用傅里叶系数表示的两个信号的标量积519

11.2.6基函数单元的选择：格拉姆-施密特正交化过程520

11.2.7随信号持续时间变化的信号度量指标522

11.3数字数据传输的最大后验概率接收机523

11.3.1从信号空间的角度分析相干系统的判决准则523

11.3.2充分性统计量528

11.3.3多进制正交信号的检测529

11.3.4非相干系统的实例531

11.4估计理论534

11.4.1贝叶斯估计534

11.4.2最大似然估计536

11.4.3根据多次观测进行的估计537

11.4.4最大似然估值的其他各项性质539

11.4.5最大似然估计的渐进性540

11.5估计理论在通信中的应用540

11.5.1脉冲幅度调制540

11.5.2信号相位的估计：再次用到锁相环541

补充书目543

本章内容小结544

疑难问题545

习题545

计算机仿真练习553

第12章 信息论与编码554

12.1基本概念554

12.1.1信息555

12.1.2熵555

12.1.3离散信道的各种模型557

12.1.4联合熵与条件熵558

12.1.5信道容量559

12.2信源编码563

12.2.1信源编码的例子563

12.2.2几个定义566

12.2.3扩展之后的二进制信源的熵567

12.2.4香农-费诺信源编码568

12.2.5霍夫曼信源编码568

12.3噪声环境下的通信：基本思想569

12.4噪声信道上的通信：分组码572

12.4.1汉明距离与纠错572

12.4.2单比特的奇偶校验码573

12.4.3重复码573

12.4.4纠正一个差错的奇偶校验码574

12.4.5汉明码578

12.4.6循环码579

12.4.7 Golay码580

12.4.8 BCH码与RS码581

12.4.9各种技术的性能比较581

12.4.10分组码实例583

12.5在噪声信道上实现通信：卷积码589

12.5.1树图与篱笆图590

12.5.2维特比算法593

12.5.3卷积码的性能比较595

12.6兼顾带宽与功率效率的调制技术598

12.7反馈信道603

12.8调制与带宽效率606

12.8.1带宽与信噪比606

12.8.2各种调制系统的比较607

12.9概要介绍608

12.9.1交织技术与纠正突发差错608

12.9.2 Turbo码的编译码609

12.9.3信源编码的实例611

12.9.4数字电视613

补充书目614

本章内容小结614

疑难问题616

习题616

计算机仿真练习621

附录A通信中的实际噪声源622

附录B 联合高斯随机变量640

附录C窄带噪声模型的证明642

附录D过零点的统计特性与包含原点的统计特性644

附录E卡方统计分析法650

附录F通用的数学表、数值表652