数字通信 第5版PDF电子书下载

第1章 绪论 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 7

1.4数字通信发展的回顾与展望 8

1.5本书概貌 11

1.6文献注释与参考资料 11

第2章 确定信号与随机信号分析 12

2.1带通信号与低通信号的表示 13

2.1.1带通信号与低通信号 13

2.1.2带通信号的等效低通 15

2.1.3能量考虑 17

2.1.4带通系统的等效低通 19

2.2波形的信号空间表示 19

2.2.1矢量空间概念 20

2.2.2信号空间概念 21

2.2.3信号的正交展开 22

2.2.4格拉姆-施密特（Gram-Schmidt）过程 23

2.3常用的随机变量 29

2.4尾部概率的边界 41

2.5随机变量和的极限定理 47

2.6复随机变量 47

2.7随机过程 49

2.7.1广义平稳随机过程 50

2.7.2循环平稳随机过程 52

2.7.3本征与环随机过程 53

2.7.4马尔可夫链 53

2.8随机过程的级数展开 55

2.8.1带限随机过程的抽样定理 56

2.8.2 K-L（Karhunen-Loeve）展开式 57

2.9带通和低通随机过程 59

2.10文献注释与参考资料 61

习题 61

第3章 数字调制方法 71

3.1数字调制信号的表示 71

3.2无记忆调制方法 73

3.2.1脉冲幅度调制（PAM） 73

3.2.2相位调制 76

3.2.3正交幅度调制 77

3.2.4多维信号传输 80

3.3有记忆信号传输方式 84

3.3.1连续相位频移键控（CPFSK） 86

3.3.2连续相位调制（CPM） 87

3.4数字调制信号的功率谱 95

3.4.1有记忆数字调制信号的功率谱密度 96

3.4.2线性调制信号的功率谱密度 97

3.4.3有限记忆数字调制信号的功率谱密度 99

3.4.4马尔可夫结构调制方式的功率谱密度 99

3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度 101

3.5文献注释与参考资料 107

习题 108

第4章 AWGN信道的最佳接收机 116

4.1波形与矢量信道的模型 116

4.2波形与矢量AWGN信道 121

4.2.1矢量AWGN信道的最佳检测 123

4.2.2 AWGN信道最佳接收机的实现 127

4.2.3最大似然检测差错概率的一致边界 131

4.3带限信号的最佳检测和差错概率 135

4.3.1 ASK或PAM信号的最佳检测和差错概率 135

4.3.2 PSK信号的最佳检测和差错概率 136

4.3.3 QAM信号的最佳检测和差错概率 140

4.3.4解调与检测 144

4.4功限信号的最佳检测和差错概率 146

4.4.1正交信号的最佳检测和差错概率 146

4.4.2双正交信号的最佳检测和差错概率 149

4.4.3单纯信号的最佳检测和差错概率 150

4.5不确定情况下的最佳检测：非相干检测 150

4.5.1载波调制信号的非相干检测 152

4.5.2 FSK调制信号的最佳非相干检测 154

4.5.3正交信号非相干检测的差错概率 154

4.5.4相关二进制信号包络检测的差错概率 157

4.5.5差分PSK（DPSK） 158

4.6数字信号调制方法的比较 161

4.7格和基于格的星座图 163

4.7.1格的介绍 164

4.7.2基于格的信号星座图 169

4.8有记忆信号的检测 172

4.9 CPM信号的最佳接收机 175

4.9.1 CPM信号的最佳解调和检测 175

4.9.2 CPM信号的性能 178

4.9.3 CPM信号的次最佳解调和检测 184

4.10有线通信系统和无线通信系统的性能分析 184

4.10.1再生中继器 184

4.10.2无线通信系统中链路预算分析 185

4.11文献注释与参考资料 188

习题 188

第5章 载波和符号同步 207

5.1信号参数估计 207

5.1.1似然函数 208

5.1.2信号解调中的载波恢复与符号同步 209

5.2载波相位估计 211

5.2.1最大似然载波相位估计 212

5.2.2锁相环 213

5.2.3加性噪声对相位估计的影响 215

5.2.4面向判决环 216

5.2.5非面向判决环 220

5.3符号定时估计 225

5.3.1最大似然定时估计 226

5.3.2非面向判决定时估计 227

5.4载波相位和符号定时的联合估计 229

5.5最大似然估计器的性能特征 231

5.6文献注释与参考资料 233

习题 234

第6章 信息论基础 237

6.1信源的数学模型 237

6.2信息的对数度量 238

6.3信源的无损编码 241

6.3.1无损信源编码定理 241

6.3.2无损编码算法 243

6.4有损数据压缩 250

6.4.1连续随机变量的熵和互信息 250

6.4.2率失真函数 251

6.5信道模型和信道容量 254

6.5.1信道模型 255

6.5.2信道容量 258

6.6用正交信号集获取信道容量 264

6.7信道可靠性函数 265

6.8信道截止速率 267

6.8.1 Bhattacharyya界和Chemov界 267

6.8.2随机编码 269

6.9文献注释与参考资料 272

习题 273

第7章 线性分组码 287

7.1基本定义 288

7.1.1有限域的结构 289

7.1.2矢量空间 295

7.2线性分组码的一般性质 295

7.2.1生成矩阵和校验矩阵 296

7.2.2线性分组码的重量与距离特性 297

7.2.3重量分布多项式 298

7.2.4线性分组码的差错概率 299

7.3一些特殊的线性分组码 301

7.3.1重复码 301

7.3.2汉明码 301

7.3.3最大长度码 302

7.3.4 Reed-Muller码 302

7.3.5哈达玛码 303

7.3.6高莱码 304

7.4线性分组码的最佳软判决译码 304

7.5线性分组码的硬判决译码 308

7.5.1分组码的检错和纠错能力 310

7.5.2硬判决译码的码组和比特差错概率 311

7.6硬判决译码与软判决译码的性能比较 313

7.7线性分组码最小距离的边界 316

7.7.1辛格尔顿界 316

7.7.2汉明界 317

7.7.3普洛特金界 318

7.7.4埃利斯界 318

7.7.5 McEliece-Rodemich-Rumsey-Welch（MRRW）界 318

7.7.6乌沙莫夫-吉尔伯特界 319

7.8修改的线性分组码 320

7.8.1缩短和伸长 320

7.8.2删余和扩展 321

7.8.3删信和增广 321

7.9循环码 321

7.9.1循环码定义和基本性质 321

7.9.2系统循环码 326

7.9.3循环码编码器 328

7.9.4循环码的译码 330

7.9.5循环码实例 331

7.10 BCH码 334

7.10.1 BCH码的结构 334

7.10.2 BCH码译码 337

7.11里德-所罗门码 339

7.12突发差错信道的编码 342

7.13组合码 343

7.13.1乘积码 344

7.13.2级联码 345

7.14文献注释与参考资料 347

习题 347

第8章 基于网格和图形的编码 354

8.1卷积码的结构 354

8.1.1树图、网格图和状态图 357

8.1.2卷积码的转移函数 360

8.1.3系统卷积码、非递归卷积码和递归卷积码 363

8.1.4卷积码编码器的逆与恶性码 365

8.2卷积码的译码 366

8.2.1卷积码的最大似然译码——维特比算法 366

8.2.2卷积码最大似然译码的差错概率 368

8.3二进制卷积码的距离特性 370

8.4删余卷积码 373

8.5卷积码的其他译码算法 377

8.6卷积码应用的实际考虑 383

8.7非二进制的双k码和级联码 386

8.8卷积码的最大后验概率译码——BCJR算法 389

8.9 Turbo码和迭代译码 394

8.9.1 Turbo码的性能边界 395

8.9.2 Turbo码的迭代译码 397

8.9.3迭代译码的EXIT图研究 399

8.10因子图与和-积算法 401

8.10.1 Tanner图 401

8.10.2因子图 403

8.10.3和-积算法 405

8.10.4利用和-积算法的MAP译码 407

8.11低密度奇偶校验码 408

8.12带限信道的编码——网格编码调制TCM 410

8.12.1格和网格编码调制 419

8.12.2 Turbo码的高带宽效率调制 421

8.13文献注释与参考资料 423

习题 424

第9章 通过带限信道的数字通信 430

9.1带限信道的特征 430

9.2带限信道的信号设计 433

9.2.1无符号间干扰的带限信号的设计——奈奎斯特准则 435

9.2.2具有受控ISI的带限信号设计——部分响应信号 439

9.2.3受控ISI的数据检测 442

9.2.4失真信道的信号设计 446

9.3 ISI和AWGN信道的最佳接收机 449

9.3.1最佳最大似然接收机 449

9.3.2 ISI信道的离散时间模型 451

9.3.3离散时间白噪声滤波器模型的维特比算法 453

9.3.4 ISI信道的MLSE性能 456

9.4线性均衡 462

9.4.1峰值失真准则 463

9.4.2均方误差（MSE）准则 467

9.4.3 MSE均衡器的性能特征 470

9.4.4分数间隔均衡器 474

9.4.5基带和带通线性均衡器 476

9.5判决反馈均衡器 478

9.5.1判决反馈均衡器系数最佳化 479

9.5.2判决反馈均衡器的性能特征 479

9.5.3预测判决反馈均衡器 482

9.5.4发送机的均衡——Tomlinson-Harashima预编码 484

9.6降低复杂性的ML检测器 485

9.7迭代均衡和译码——Turbo码均衡 486

9.8文献注释与参考资料 488

习题 489

第10章 自适应均衡 501

10.1自适应线性均衡 501

10.1.1迫零算法 501

10.1.2 LMS算法 503

10.1.3 LMS算法的收敛特性 505

10.1.4有噪梯度估计值引起的过剩MSE 506

10.1.5加速LMS算法的初始收敛速率 508

10.1.6自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法 510

10.1.7用于ML序列检测的自适应信道估计器 511

10.2自适应判决反馈均衡器 513

10.3网格编码信号的自适应均衡 514

10.4自适应均衡的递推最小二乘算法 516

10.4.1递推最小二乘（卡尔曼）算法 517

10.4.2线性预测器和格型滤波器 520

10.5自恢复（盲）均衡 524

10.5.1基于最大似然准则的盲均衡 524

10.5.2随机梯度算法 527

10.5.3基于二阶和高阶信号统计量的盲均衡算法 531

10.6文献注释与参考资料 532

习题 533

第11章 多信道和多载波系统 536

11.1 AWGN信道中的多信道数字通信 536

11.1.1二进制信号 538

11.1.2 M元正交信号 539

11.2多载波通信 541

11.2.1单载波和多载波调制 541

11.2.2非理想线性滤波器信道的容量 541

11.2.3正交频分复用（OFDM） 542

11.2.4 OFDM系统的调制和解调 544

11.2.5 OFDM系统的FFT算法实现 545

11.2.6多载波信号的谱特征 547

11.2.7多载波调制中的比特和功率的分配 549

11.2.8多载波调制中的峰均比 551

11.2.9多载波调制中的信道编码的一些思考 552

11.3文献注释与参考资料 553

习题 553

第12章 用于数字通信的扩频信号 555

12.1扩频数字通信系统的模型 556

12.2直接序列扩频信号 557

12.2.1译码器的差错概率性能 559

12.2.2 DS扩频信号的一些应用 566

12.2.3脉冲干扰对DS扩频系统的影响 570

12.2.4 DS扩频系统中窄带干扰的删除 574

12.2.5 PN序列的生成 579

12.3跳频扩频信号 582

12.3.1 AWGN信道中的FH扩频信号的性能 584

12.3.2部分频带干扰下FH扩频信号的性能 586

12.3.3基于FH扩频信号的CDMA系统 590

12.4其他类型的扩频信号 591

12.5扩频系统的同步 592

12.6文献注释与参考资料 598

习题 598

第13章 衰落信道Ⅰ：信道特征与信号传输 603

13.1多径衰落信道的特征 603

13.1.1信道相关函数和功率谱 605

13.1.2衰落信道的统计模型 610

13.2信号特征对信道模型选择的影响 612

13.3频率非选择性慢衰落信道 614

13.4多径衰落信道的分集技术 617

13.4.1二进制信号 617

13.4.2多相信号 623

13.4.3 M元正交信号 624

13.5频率选择性慢衰落信道中的信号传输：RAKE解调器 628

13.5.1抽头延迟线信道模型 629

13.5.2 RAKE解调器 630

13.5.3 RAKE解调器的性能 632

13.5.4符号间干扰信道的接收机结构 638

13.6多载波调制（OFDM） 639

13.6.1多普勒扩展引起的OFDM系统性能的减损 640

13.6.2 OFDM系统中ICI的抑制 643

13.7文献注释与参考资料 644

习题 644

第14章 衰落信道Ⅱ：容量与编码 651

14.1衰落信道的容量 652

14.2遍历与中断容量 655

14.2.1瑞利衰落信道的遍历容量 657

14.2.2瑞利衰落信道的中断容量 662

14.3衰落信道的编码 664

14.4衰落信道中编码系统的性能 666

14.5衰落信道的网格编码调制 672

14.5.1衰落信道的TCM系统 673

14.5.2多重网格编码调制（MTCM） 675

14.6比特交织编码调制 677

14.7频率域编码 682

14.7.1线性二进制分组码软判决译码的差错概率 682

14.7.2线性分组码硬判决译码的差错概率 684

14.7.3用于瑞利衰落信道的卷积码性能的上边界 684

14.7.4衰落信道中恒重码和级联码的应用 685

14.8衰落信道的信道截止速率 691

14.9文献注释与参考资料 694

习题 695

第15章 多天线系统 698

15.1多天线系统的信道模型 698

15.1.1慢衰落频率非选择性MIMO信道中的信号传输 699

15.1.2 MIMO系统中数据符号检测 700

15.1.3通过慢衰落频率选择性MIMO信道的信号传输 704

15.2 MIMO信道的容量 709

15.2.1数学准备知识 709

15.2.2频率非选择性确定性MIMO信道的容量 710

15.2.3频率非选择性遍历随机MIMO信道的容量 711

15.2.4中断容量 713

15.2.5发射机知道信道矩阵时MIMO信道的容量 715

15.3扩频信号与多码传输 716

15.3.1正交扩频序列 717

15.3.2复用增益与分集增益 719

15.3.3多码MIMO系统 720

15.4 MIMO信道的编码 723

15.4.1瑞利衰落信道中时间编码SISO系统的性能 723

15.4.2 MIMO信道的比特交织时间编码 725

15.4.3 MIMO信道的空时分组码 727

15.4.4空时码的成对差错概率 733

15.4.5 MIMO信道的空时网格码 734

15.4.6级联空时码和Turbo码 737

15.5文献注释与参考资料 738

习题 738

第16章 多用户通信 743

16.1多址技术 743

16.2多址方式的容量 745

16.3 CDMA系统的多用户检测 749

16.3.1 CDMA信号与信道模型 749

16.3.2最佳多用户接收机 750

16.3.3次最佳检测器 753

16.3.4连续干扰抵消 757

16.3.5其他类型的多用户检测器 758

16.3.6检测器的性能特征 759

16.4广播信道的多用户MIMO系统 761

16.4.1发射信号的线性预编码 762

16.4.2发射信号的非线性预编码——QR分解 765

16.4.3非线性矢量预编码 769

16.4.4预编码的格压缩技术 770

16.5随机接入方式 772

16.5.1 ALOHA系统和协议 773

16.5.2载波侦听系统和协议 776

16.6文献注释和参考资料 779

习题 780

附录A矩阵 785

附录B多信道二进制信号的差错概率 789

附录CM相信号自适应接收的差错概率 793

附录D平方根分解 802

参考文献与资料 804