通信系统 第4版PDF电子书下载

背景与预览 1

第1章 随机过程 23

1.1 简介 23

1.2 随机过程的数学定义 23

1.3 平稳过程 24

1.4 均值、相关函数和协方差函数 26

1.4.1 自相关函数的特性 27

1.4.2 互相关函数 29

1.5 遍历过程 30

1.6 随机过程通过一个线性时不变滤波器 31

1.7 功率谱密度 32

1.7.1 功率谱密度的特性 33

1.7.2 输入和输出随机过程功率谱密度的关系 36

1.7.3 样本函数的功率谱密度与幅度谱的关系 36

1.7.4 互功率谱密度 37

1.8 高斯过程 39

1.8.1 中心极限定理 40

1.8.2 高斯过程的性质 40

1.9 噪声 42

1.9.1 散弹噪声 43

1.9.2 热噪声 43

1.9.3 白噪声 44

1.10 窄带噪声 46

1.11 基于同相和正交分量的窄带噪声表示法 47

1.12 基于包络和相位分量的窄带噪声表示法 48

1.13 正弦信号加窄带噪声 50

1.14 计算机实验：平衰落信道 52

1.14.1 实验1：高斯分布 53

1.14.2 实验2：瑞利分布 53

1.15 总结与讨论 55

注释与参考 56

习题 57

第2章 连续波调制 64

2.1 引言 64

2.2 幅度调制 65

2.2.1 幅度调制的优缺点 67

2.3 线性调制方案 67

2.3.1 DSB-SC调制 68

2.3.2 相干检测 69

2.3.3 科斯塔接收机 70

2.3.4 正交载波复用 71

2.3.5 SSB调制 72

2.3.6 VSB调制 73

2.3.7 电视信号 74

2.4 频率搬移 75

2.5 频分复用 76

2.6 角度调制 78

2.6.1 基本定义 78

2.7 频率调制 79

2.7.1 窄带FM 80

2.7.2 宽带FM 82

2.7.3 FM信号的传输带宽 85

2.7.4 FM信号的产生 87

2.7.5 FM信号的解调 88

2.7.6 FM立体声复用 90

2.8 调频系统中的非线性影响 92

2.9 超外差接收机 93

2.10 连续波调制系统中的噪声 94

2.10.1 信噪比：基本定义 95

2.11 相干检测线性接收机中的噪声 96

2.12 包络检波调幅接收机的噪声 98

2.12.1 阈值效应 100

2.12.2 包络检波中（SNR ）0的通式 100

2.13 调频接收机中的噪声 104

2.13.1 捕获效应 108

2.13.2 FM阈值效应 109

2.13.3 FM阈值的降低 111

2.13.4 FM系统中的预加重和去加重 112

2.14 计算机实验：锁相环 114

2.14.1 锁相环的模型 115

2.14.2 实验1：捕获模型 117

2.14.3 实验2：相位平面图 117

2.15 总结与讨论 118

2.15.1 幅度调制 118

2.15.2 角度调制 119

2.15.3 噪声分析 119

注释与参考 120

习题 121

第3章 脉冲调制 134

3.1 引言 134

3.2 抽样过程 134

3.3 脉冲幅度调制 138

3.4 其他脉冲调制形式 140

3.5 带宽-噪声权衡 141

3.6 量化过程 142

3.6.1 量化噪声 143

3.6.2 标量量化器最优化的条件 145

3.7 脉冲编码调制 147

3.7.1 抽样 147

3.7.2 量化 148

3.7.3 编码 149

3.7.4 线路码 150

3.7.5 差分编码 152

3.7.6 再生 153

3.7.7 译码 153

3.7.8 滤波 153

3.8 脉冲编码调制系统中的噪声 153

3.8.1 差错阈值 154

3.9 时分复用 155

3.9.1 同步 156

3.10 数字复接器 157

3.11 脉冲编码调制的优点、局限性和改进 160

3.12 增量调制 161

3.12.1 增量-总和调制 163

3.13 线性预测 164

3.13.1 线性自适应预测 166

3.14 差分脉冲编码调制 167

3.14.1 处理增益 169

3.15 自适应差分脉冲编码调制 169

3.16 计算机实验：自适应增量调制 171

3.17 MPEG音频编码标准 173

3.18 总结与讨论 175

注释与参考 176

习题 177

第4章 基带脉冲传输 184

4.1 引言 184

4.2 匹配滤波器 184

4.2.1 匹配滤波器的性质 187

4.3 噪声引起的差错率 189

4.4 码间干扰 193

4.5 无失真基带二进制传输的奈奎斯特准则 195

4.5.1 理想奈奎斯特信道 196

4.5.2 升余弦频谱 198

4.6 相关电平编码 200

4.6.1 双二进制信号 200

4.6.2 改进的双二进制信号 204

4.6.3 相关电平编码的一般形式（部分响应信号） 206

4.7 基带M进制PAM传输 207

4.8 数字用户线 209

4.8.1 用于DSL的线路码 211

4.8.2 非对称数字用户线 212

4.9 最佳线性接收机 213

4.9.1 实际考虑 216

4.10 自适应均衡 217

4.10.1 LMS算法（回顾） 217

4.10.2 均衡器的工作 219

4.10.3 判决反馈均衡器 220

4.11 计算机实验：眼图 221

4.11.1 实验1：信道噪声的影响 222

4.11.2 实验2：带宽限制的影响 224

4.12 总结与讨论 225

注释与参考 226

习题 228

第5章 信号空间分析 235

5.1 引言 235

5.2 信号的几何表示 236

5.2.1 Gram-Schmidt正交过程 240

5.3 连续AWGN信道到矢量信道的变换 242

5.3.1 相关器输出的统计特性 243

5.4 似然函数 245

5.5 噪声中信号的相干检测：最大似然译码 246

5.6 相干接收机 248

5.6.1 相干接收机与匹配滤波接收机的等价 249

5.7 差错概率 250

5.7.1 差错概率的旋转不变性和平移不变性 250

5.7.2 最小能量信号 253

5.7.3 差错概率的联合边界 253

5.7.4 误比特率与符号差错概率 256

5.8 总结与讨论 257

注释与参考 257

习题 258

第6章 通带数据传输 263

6.1 引言 263

6.1.1 数字调制技术系列 264

6.1.2 差错概率 265

6.1.3 功率谱 265

6.1.4 带宽效率 266

6.2 通带传输模型 266

6.3 相干PSK 267

6.3.1 二进制PSK 267

6.3.2 二进制PSK的差错概率 268

6.3.3 相干二进制PSK信号的产生和检测 269

6.3.4 二进制PSK信号的功率谱 270

6.3.5 QPSK 271

6.3.6 QPSK的信号空间图 271

6.3.7 QPSK的差错概率 273

6.3.8 相干QPSK信号的产生和检测 275

6.3.9 QPSK信号的功率谱密度 276

6.3.10 偏移QPSK 277

6.3.11 π /4移相QPSK 278

6.3.12 π /4移相DQPSK信号的检测 279

6.3.13 M进制PSK 280

6.3.14 M进制PSK信号的功率谱密度 282

6.3.15 M进制PSK信号的带宽效率 282

6.4 幅度/相位混合调制方案 283

6.4.1 M进制QAM 283

6.4.2 QAM正方形星座图 284

6.4.3 QAM十字形星座图 286

6.4.4 CAP 286

6.4.5 通带同相和正交脉冲的性质 288

6.4.6 CAP发射机基本结构 290

6.4.7 CAP接收机的数字实现 291

6.4.8 CAP的一种应用 292

6.5 相干FSK 292

6.5.1 二进制FSK 292

6.5.2 二进制FSK的差错概率 293

6.5.3 相干二进制FSK信号的产生和检测 295

6.5.4 二进制FSK信号的功率谱 296

6.5.5 MSK 297

6.5.6 相位网格图 298

6.5.7 MSK的信号空间图 299

6.5.8 MSK的差错概率 303

6.5.9 MSK信号的产生和检测 304

6.5.10 MSK信号的功率谱密度 305

6.5.11 高斯滤波MSK 305

6.5.12 M进制FSK 308

6.5.13 M进制FSK信号的功率谱 309

6.5.14 M进制FSK信号的带宽效率 310

6.6 未知相位信号的检测 310

6.6.1 最佳二次接收机 311

6.6.2 二次接收机的两种等价形式 312

6.7 非相干正交调制 314

6.7.1 式（6.163）的推导 316

6.8 非相干二进制FSK 318

6.9 差分相移键控 319

6.9.1 DPSK的产生和检测 320

6.10 单载波数字调制方式的比较 322

6.10.1 差错概率 322

6.10.2 M进制数字调制技术的带宽效率 323

6.11 语音频带调制解调器 324

6.11.1 调制解调器的对称配置 324

6.11.2 调制解调器的非对称配置 328

6.11.3 数字调制解调器 328

6.11.4 数字调制解调器的一种实现 329

6.11.5 数字调制解调器的另一种实现 330

6.11.6 模拟调制解调器 331

6.11.7 V.90调制解调器 332

6.12 多信道调制 332

6.12.1 加性高斯白噪声信道的容量 333

6.12.2 连续时间信道分割 333

6.12.3 几何信噪比 336

6.12.4 多信道传输系统的加载 337

6.12.5 优化问题的注水解释 337

6.13 离散多音 339

6.13.1 离散傅里叶变换 341

6.13.2 信道的频域描述 342

6.13.3 基于DFF的DMT系统 342

6.13.4 DMT的应用 344

6.13.5 DSL与音频调制解调器之间的比较 344

6.13.6 OFDM技术 345

6.14 同步 346

6.14.1 相位恢复的直接判决递归算法 347

6.14.2 对载波相位进行最大似然估计的递归算法 350

6.14.3 符号定时的无数据辅助递归算法 351

6.15 计算机实验：载波恢复与符号定时 354

6.15.1 实验1：载波相位恢复 354

6.15.2 实验2：符号定时恢复 358

6.16 总结与讨论 359

注释与参考 359

习题 362

第7章 扩频调制 371

7.1 引言 371

7.2 伪噪声序列 372

7.2.1 m序列的性质 373

7.2.2 选择m序列 374

7.3 扩频的概念 377

7.4 相干二进制PSK的直接序列扩频 378

7.4.1 分析模型 380

7.4.2 同步 380

7.5 信号空间的维度和处理增益 381

7.6 差错概率 384

7.6.1 抗干扰特性 384

7.7 跳频扩频 385

7.7.1 慢跳频 386

7.7.2 快跳频 388

7.8 计算机实验：最大长度码和Gold码 389

7.8.1 实验1： PN序列的相关性 390

7.8.2 实验2： Gold序列的相关特性 391

7.9 总结与讨论 392

注释与参考 393

习题 393

第8章 多用户无线通信 396

8.1 引言 396

8.2 多址技术 396

8.3 卫星通信 398

8.4 无线链路分析 399

8.4.1 自由空间传播模型 400

8.4.2 方向增益、方向性和功率增益 401

8.4.3 有效孔径 402

8.4.4 Friis自由空间公式 403

8.4.5 噪声系数 404

8.4.6 等价噪声温度 405

8.4.7 双端网络的级联 406

8.5 无线通信 409

8.5.1 传播影响 410

8.6 多径信道的统计特性 412

8.6.1 时延扩展和多普勒扩展 415

8.6.2 多径信道的分类 417

8.7 瑞利衰落信道上的二进制信号 417

8.7.1 分集技术 419

8.8 TDMA和CDMA无线通信系统 421

8.8.1 RAKE接收机 422

8.9 无线通信中的语音信源编码 424

8.9.1 多脉冲激励LPC 424

8.9.2 码激励LPC 425

8.10 无线通信中的自适应天线阵列 426

8.10.1 自适应天线阵列 428

8.11 总结与讨论 430

注释与参考 431

习题 432

第9章 信息论基础 437

9.1 引言 437

9.2 不确定性、信息和熵 437

9.2.1 熵的一些性质 439

9.2.2 离散无记忆信源的扩展 440

9.3 信源编码定理 441

9.4 无失真数据压缩 442

9.4.1 前缀码 442

9.4.2 霍夫曼编码 444

9.4.3 Lempel-Ziv编码 446

9.5 离散无记忆信道 447

9.6 互信息 449

9.6.1 互信息的性质 449

9.7 信道容量 452

9.8 信道编码定理 453

9.8.1 信道编码定理在二进制对称信道中的应用 454

9.9 连续信号的相对熵和互信息 456

9.9.1 互信息 458

9.10 信息容量定理 458

9.10.1 球体打包 460

9.11 信息容量定理的含义 461

9.12 有色噪声信道的信息容量 467

9.12.1 信息容量定理的注水解释 469

9.13 率失真定理 470

9.13.1 率失真函数 470

9.14 数据压缩 472

9.15 总结与讨论 473

注释与参考 474

习题 475

第10章 差错控制编码 481

10.1 引言 481

10.1.1 自动重发请求 482

10.2 离散无记忆信道 483

10.2.1 信道编码定理回顾 484

10.2.2 模2运算 484

10.3 线性分组码 485

10.3.1 校正子：定义和性质 488

10.3.2 最小距离的考虑 489

10.3.3 校正子译码 490

10.3.4 对偶码 492

10.4 循环码 493

10.4.1 生成多项式 494

10.4.2 奇偶校验多项式 495

10.4.3 生成矩阵和奇偶校验矩阵 495

10.4.4 循环码编码器 496

10.4.5 校正子的计算 496

10.4.6 其他循环码 501

10.5 卷积码 503

10.5.1 码树、网格图和状态图 505

10.6 卷积码的最大似然译码 508

10.6.1 维特比算法 509

10.6.2 卷积码的自由距离 512

10.6.3 渐近编码增益 513

10.7 网格编码调制 514

10.7.1 8-PSK的翁格博克码 516

10.7.2 渐近编码增益 517

10.8 Turbo码 519

10.8.1 Turbo码的编码 519

10.8.2 Turbo码的性能 521

10.8.3 Turbo码的译码 522

10.8.4 BCJR算法 524

10.9 计算机实验：Turbo码的译码 525

10.10 低密度奇偶校验码 526

10.10.1 LDPC码的构造 527

10.10.2 LDPC码的最小码距 530

10.10.3 LDPC的概率译码 531

10.11 不规则码 532

10.12 总结与讨论 534

注释与参考 534

习题 536

附录1概率论 542

附录2信号与系统简述 551

附录3贝塞尔函数 566

附录4汇合型超几何函数 570

附录5密码学 572

附录6表格 587

术语表 593

参考文献 599