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1.1　通信技术发展历史1

1.1.1　电报与电话1

第1章　绪论1

1.1.2　无线通信2

1.1.3　近50年来通信的发展2

1.1.4　通信系统理论3

1.2　不确定性与信息量4

1.2.1　消息、信号与信息4

1.2.2　熵和互信息5

1.3.1　基本概念8

1.3　数字通信系统8

1.3.2　数字通信系统的组成9

1.3.3　数字通信系统的主要性能指标11

1.4　本书结构12

1.5　小结13

参考文献13

习题14

第2章　确定性信号、随机变量与随机过程15

2.1　确知信号的频域描述15

2.1.1　Fourier级数和Fourier变换15

2.1.2　周期信号的Fourier变换21

2.1.3　能量型信号和功率型信号22

2.1.4　窄带信号（带通信号）和窄带系统（带通系统）24

2.2　随机变量29

2.2.1　随机变量与分布函数29

2.2.2　两个随机变量的联合分布与条件分布31

2.2.3　随机变量的函数32

2.2.4　随机变量的数字特征33

2.2.5　几个常用的随机变量35

2.2.6　切比雪夫（Chebychev）不等式与契尔诺夫（Chernof）界40

2.3　平稳随机过程41

2.3.1　随机过程的定义与描述42

2.3.2　平稳随机过程44

2.3.3　各态历经过程（ergodic process）45

2.3.4　相关函数与功率谱46

2.3.5　平稳随机过程通过线性系统49

2.3.6　高斯过程51

2.3.7　带限过程及其采样52

2.3.8　平稳带通（窄带）过程53

2.3.9　正弦波加窄带高斯噪声信号57

2.3.10　循环平稳过程（cyclostationary process）60

2.4　小结62

习题64

参考文献64

第3章　通信信道71

3.1　通信信道的定义和数学模型71

3.1.1　通信信道的定义71

3.1.2　信道模型71

3.2　恒参信道及其特征73

3.2.1　有线信道73

3.2.2　无线恒参信道74

3.2.3　恒参信道对信号传输的影响75

3.3.1　随参信道举例76

3.3　随参信道及其特征76

3.3.2　随参信道的特征及多径传输现象79

3.4　信道的加性噪声82

3.4.1　加性噪声82

3.4.2　信号中继转发链路分析84

3.5　信道容量与信道编码定理85

3.5.1　离散无记忆信道的容量85

3.5.2　高斯信道容量87

3.5.3　带限信道的容量与通信的界限89

3.6　小结91

习题92

参考文献92

第4章　模拟调制系统94

4.1　概述94

4.2　线性调制系统94

4.2.1　双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM）94

4.2.2　普通调幅（AM）97

4.2.3　单边带（SSB）调制98

4.2.4　残留边带调幅（VSB AM,vestigial-sideband AM）101

4.3　非线性调制（角度调制）103

4.3.1　一般概念103

4.3.2　角调制信号的频谱特点104

4.4　线性调制系统的抗噪声性能105

4.4.1　DSB-SC AM信号相干解调的性能106

4.4.2　SSB AM信号相干解调的性能107

4.4.3　普通AM调制的性能107

4.5　非线性调制（角调制）系统的抗噪声能力109

4.6　小结112

参考文献113

习题113

第5章　模拟信号的数字化117

5.1　模拟信号的抽样117

5.1.1　低通信号的抽样117

5.1.2　带通信号的抽样120

5.2　模拟值的量化122

5.2.1　均匀量化123

5.2.2　最佳标量量化124

5.2.3　矢量量化126

5.2.4　非均匀标量量化128

5.3　脉冲编码调制（PCM）132

5.3.1　PCM的基本原理132

5.3.2　自然二进制码与折叠二进制码133

5.3.3　PCM系统的噪声性能136

5.4.1　差分脉冲编码调制（DPCM）原理137

5.4　差分脉冲编码调制（DPCM）和增量调制（△M）137

5.4.2　增量调制（△M）139

5.5　小结141

参考文献142

习题142

第6章　数字基带传输145

6.1　数字基带信号及其频谱特征145

6.1.1　基本基带信号波形145

6.1.2　数字脉冲幅度调制（PAM）信号的功率谱146

6.1.3　具有多种基本脉冲波形的基带信号功率谱149

6.2　常用的数字序列码型151

6.2.2　HDB3（3nd order high density bipolar）码152

6.2.1　AMI（alternate mark inverse）码152

6.2.3　双相码（Manchester码）153

6.2.4　CMI（coded mark inverse）码153

6.2.5　Miller（密勒）码153

6.2.6　nBmB码154

6.3　基带信号通过加性白高斯噪声（AWGN）信道传输154

6.3.1　解调和检测154

6.3.2　信号和噪声的矢量空间表示156

6.3.3　基函数相关型解调160

6.3.4　匹配滤波器162

6.3.5　基函数匹配滤波型解调164

6.3.6　最佳检测判决器166

6.3.7　AWGN信道上信号检测的错误（误符号）概率计算170

6.4　数字基带信号通过带限信道传输178

6.4.1　数字信号通过带限信道传输178

6.4.2　码间干扰180

6.4.3　眼图181

6.4.4　无码间干扰带限信号设计准则——奈奎斯特（Nyquist）准则182

6.4.5　升余弦频谱信号185

6.4.6　具有零码间干扰的数字PAM系统的差错概率186

6.5　部分响应系统——具有受控码间干扰的带限系统186

6.5.1　双二元信号脉冲186

6.5.2　带有受控码间干扰数据的检测188

6.5.3　采用部分响应信号的数字PAM差错概率190

6.5.4　其他部分响应系统192

6.6　在出现信道失真情况下的系统设计192

6.6.1　信道特性已知时，发送和接收滤波器的设计193

6.6.2　信道均衡器195

6.7　小结201

参考文献202

习题203

第7章　数字通带传输211

7.1　正弦波数字调制211

7.1.2　正弦波数字幅度调制方式（ASK）212

7.1.1　正弦波数字调制信号的谱分析212

7.1.3　正交载波幅度调制（QAM）214

7.1.4　正弦波数字相位调制（PSK）215

7.1.5　正弦波差分相位偏移键控调制（DPSK）217

7.1.6　正弦波数字频率调制220

7.1.7　正交FSK信号及其频率间隔222

7.1.8　各种调制方式的频谱利用率比较223

7.2　二元数字调制信号的相干解调223

7.2.1　OOK信号的相干解调224

7.2.2　BPSK信号的相干解调226

7.2.3　DBPSK的相干解调227

7.2.4　2FSK信号的相干解调228

7.2.5　二元数字调制信号相干解调的性能比较230

7.3　M元数字调制信号的相干解调230

7.3.1　MASK相干解调231

7.3.2　MPSK的相干解调232

7.3.3　MQAM的相干解调236

7.3.4　MFSK相干解调238

7.3.5　M元数字调制信号相干解调性能比较240

7.4　数字调制信号的非相干解调241

7.4.1　OOK信号的非相干解调242

7.4.2　2FSK信号非相干解调245

7.4.3　DPSK信号的差分相干解调（相位比较解调）250

7.4.4　二元数字调制信号的非相干解调性能比较252

7.5　连续相位调制253

7.5.1　连续相位FSK调制（CPFSK）253

7.5.2　最小偏移键控（MSK）调制256

7.5.3　高斯最小偏移键控（GMSK）263

7.5.4　多h连续相位调制266

7.6　正交频分复用调制（OFDM）269

7.6.1　OFDM的基本模型与DFT实现270

7.6.2　保护时间与循环前缀272

7.6.3　OFDM的符号检测与功率谱274

7.7　小结276

参考文献278

习题278

第8章　数字通信中的同步技术282

8.1　锁相环282

8.1.1　锁相环的组成和工作原理282

8.1.2　加性噪声对于锁相环相位估计的影响285

8.2　载波同步287

8.2.1　直接法287

8.2.2　插入导频法291

8.2.3　载波跟踪相位误差对解调误码率的影响292

8.3　位同步294

8.3.1　开环滤波法位同步294

8.3.2　闭环锁定法位同步296

8.3.3　符号同步误差对误码性能的影响300

8.4　小结301

参考文献302

习题302

第9章　基本的信道编码技术304

9.1 分组纠错编码的基本概念304

9.1.1　用于纠错和检错的信道编码304

9.1.2　二元对称信道的差错概率和差错分布305

9.1.3　检错和纠错306

9.1.4 自动重发请求（ARQ）编码307

9.1.5　最大似然译码和最小Hamming距离译码309

9.1.6　最小Hamming距离与检错、纠错能力的关系310

9.2　线性分组纠错编码312

9.2.1　线性分组编码的生成矩阵和校验矩阵312

9.2.2　对偶码314

9.2.3　线性分组码的最小Hamming距离和最小Hamming重量315

9.2.4　线性分组码的译码317

9.2.5　译码错误概率计算320

9.2.6　二元Hamming码321

9.2.7　从一个已知线性分组码来构造一个新的线性分组码322

9.3　线性分组码的纠错能力325

9.4　循环码的定义和性质328

9.4.1　循环码定义与码字的多项式表示328

9.4.2　循环码的性质329

9.5　系统循环码的编码及译码332

9.5.1　系统循环码的编码332

9.5.2　多项式运算的电路实现334

9.5.3　循环码编码的电路实现338

9.5.4　循环码的译码及其实现339

9.6.1　Hamming循环码345

9.6　几个重要的循环码345

9.6.2　BCH码347

9.6.3　Reed-Solomon码（RS码）350

9.7　卷积码的结构353

9.7.1　卷积码的构成和代数描述353

9.7.2　卷积码的图形描述和重量计数359

9.7.3　卷积码的重量计数362

9.7.4　恶性码364

9.8　卷积码的Viterbi译码算法365

9.8.1　分支度量、路径度量和最大似然译码365

9.8.2　Viterbi译码算法368

9.8.3　作为前向动态规划解的Viterbi算法369

9.8.4　实现Viterbi译码算法的一些具体考虑372

9.8.5　卷积码Viterbi译码算法的性能界374

9.8.6　卷积码在BSC和AWGN信道上的性能378

9.9　凿孔卷积码380

9.10　小结383

参考文献384

习题385

第10章　先进的信道编码技术389

10.1　软判决译码和软输出译码389

10.1.1　软判决和软输出译码方法389

10.1.2　卷积码的软输出译码394

10.2　乘积码和级联编码397

10.2.1　乘积码397

10.2.2　级联编码399

10.2.3　交织技术400

10.2.4　并行级联编码和Turbo码402

10.3　迭代译码技术404

10.3.1　迭代译码原理404

10.3.2　二维乘积码的迭代译码406

10.3.3　Turbo码的迭代译码410

10.4　LDPC码及其软判决译码411

10.4.1　Tanner图412

10.4.2　LDPC码的构造方法413

10.4.3　LDPC的译码414

10.5　编码调制424

10.5.1　多电平调制信道的信道容量425

10.5.2　网格编码调制（TCM）的编码427

10.5.3　网格编码调制（TCM）的译码430

10.6　小结432

参考文献433

习题434

11.1.1　扩展频谱技术的历史回顾436

第11章　扩展频谱通信技术436

11.1　扩展频谱技术概述436

11.1.2　扩展频谱技术的优点437

11.1.3　扩展频谱技术的分类438

11.1.4　扩展频谱数字通信系统的模型440

11.2　直接序列（DS）扩谱通信系统441

11.2.1　直接序列扩谱信号及其功率谱441

11.2.2　直接序列解扩对于窄带干扰的抑制作用445

11.2.3　差错概率计算445

11.2.4　干扰容限（interference margin）449

11.2.5　带有编码的直接序列扩谱系统450

11.2.6　脉冲干扰对于直接序列扩谱通信系统的影响454

11.2.7　DS扩谱技术的某些应用462

11.3　伪随机（PN）扩谱序列465

11.3.1　二进制序列465

11.3.2　m序列（最长线性移位寄存器序列）466

11.3.3　m序列的随机性质469

11.3.4　m序列波形信号的自相关函数和功率谱471

11.3.5　m序列的安全性472

11.3.6　Gold序列和Kasami序列473

11.4　跳频（FH）扩谱通信系统476

11.4.1　跳频扩谱的概念476

11.4.2　慢跳频扩谱系统478

11.4.3　快跳频（FFH）扩谱系统480

11.4.4　跳频扩谱的应用485

11.5　扩谱信号的捕获与跟踪485

11.5.1　扩谱信号的捕获485

11.5.2　扩谱信号的跟踪488

11.6　小结492

参考文献494

习题494

12.1　衰落信道的数学模型497

12.1.1　衰落信道的随机时变脉冲响应497

第12章　衰落信道上的数字通信497

12.1.2　信道相关函数与功率谱密度498

12.1.3　衰落信道描述函数之间关系501

12.1.4　信道特征参数及其意义503

12.1.5　信号特征对选择信道模型的影响504

12.2　二元信号在非频率选择性慢衰落信道上的传输506

12.2.1　Rayleigh衰落信道506

12.2.2　Nakagami衰落508

12.2.3　Ricean信道509

12.3　多径衰落信道上的分集接收技术510

12.3.1　分集方式510

12.3.2　分集技术中的合并方式511

12.3.3　二元信号分集接收的性能分析515

12.4　频率选择性慢衰落信道上数字信号传输的Rake接收技术522

12.4.1　抽头延时线信道模型522

12.4.2　Rake接收技术523

12.4.3　Rake接收机的性能524

12.5　编码对分集的影响528

12.5.1　无编码L重时间分集528

12.5.2　带旋转编码的时间分集530

12.5.3　时间分集码设计的一般准则532

12.6　多天线分集与空时编码533

12.6.1　接收分集534

12.6.2　发送分集535

12.6.3　空时码设计的秩准则和行列式准则540

12.6.4　MIMO系统541

12.7　小结543

参考文献544

习题545

第13章　通信中的多用户技术548

13.1　通信资源的分配548

13.1.1　FDM/FDMA549

13.1.2　TDM/TDMA552

13.1.3　码分多址（CDMA）555

13.2　数字移动通信的接续技术558

13.2.1　数字移动通信系统概述558

13.2.2　数字移动通信系统的接续技术559

13.3　数字移动通信系统中多址技术的应用及其容量564

13.3.1　空分多址564

13.3.2　频分多址（FDMA）571

13.3.3　时分多址（TDMA）572

13.3.4　码分多址（CDMA）573

13.4　直接序列码分多址576

13.4.1　CDMA信号和信道模型577

13.4.2　直接序列CDMA的接收技术580

13.5　随机接入及其协议589

13.5.1　ALOHA系统和协议589

13.5.2　载波侦听（CSMA）系统和协议596

13.6　小结598

参考文献599

习题600

附录A　正态积分曲线与正态积分表602

附录B　有限域代数的基本知识605

附录C　缩略语612

部分习题答案616