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第一章 概论 1

1.1 无线通信技术的重大变革 1

1.2 通信信号处理的主要研究领域 5

1.3 本书的结构与内容安排 8

1.4 对读者使用本书的几点建议 9

第二章 通信信号的表示及特征 11

2.1 平稳过程与循环平稳过程 11

2.1.1 平稳过程 11

2.1.2 循环平稳过程 13

2.2 复信号 17

2.2.1 解析信号 18

2.2.2 基带信号 20

2.3 窄带信号与系统的复基带表示 22

2.3.1 窄带信号的复基带表示 22

2.3.2 信道及其输出的复基带表示 26

2.4 随机信号的复基带表示 30

2.4.1 广义平稳信号的复基带表示 30

2.4.2 广义循环平稳信号的复基带表示 33

2.5 带限信号与带限信道 35

2.6 周期信号的相关函数 37

本章小结 39

3.1 引言 40

第三章 无线信道 40

3.2 自由空间的无线信号传播模型 41

3.3 反射、绕射与散射 44

3.3.1 反射 44

3.3.2 绕射 48

3.3.3 散射 51

3.4 阴影衰落 54

3.5 多径传输信道的冲激响应模型 56

3.5.1 影响多径衰落的因素 56

3.5.2 冲激响应模型 57

3.6.1 衰落信道的动态特性 60

3.6 衰落信道的动态特性 60

3.6.2 信道的特征参数 65

3.7 慢衰落和快衰落 67

3.7.1 慢衰落 68

3.7.2 快衰落 68

3.8 选择性衰落 72

3.8.1 多普勒扩展(时间选择性衰落) 73

3.8.2 时延扩展(频率选择性衰落) 75

3.8.3 角度扩展(空间选择性衰落) 79

3.9 干扰 80

3.9.1 信道畸变和码间干扰 80

3.9.2 同信道干扰 84

3.9.3 邻信道干扰 86

3.10 信号模型 87

3.11 时变信道的计算机仿真 89

3.11.1 无线信道仿真的两类方法 89

3.11.2 无线信道仿真的谐波分解算法 90

本章小结 93

第四章 移动通信的调制技术 94

4.1 调幅 94

4.1.1 双边带抑制载波 95

4.1.2 单边带调幅 95

4.1.3 调幅信号的解调 97

4.2.1 调频 98

4.2 调频与调相 98

4.2.2 调相 100

4.2.3 调频信号的解调 101

4.3 脉冲成形技术 102

4.3.1 码间干扰对消的Nyquist准则 102

4.3.2 升余弦脉冲成形滤波器 104

4.3.3 具有匹配滤波的Nyquist准则 107

4.4 二进制数字调制 108

4.4.1 线性调制信号的功率谱 108

4.4.2 二进制幅度键控(BASK) 111

4.4.3 二进制频移键控(BFSK) 112

4.4.4 二进制相移键控(BPSK) 113

4.4.5 二进制差分相移键控(DPSK) 114

4.5 多进制数字调制 116

4.5.1 多进制幅度键控(MASK)与脉冲幅度调制(PAM) 116

4.5.2 正交幅度调制(QAM) 118

4.5.3 多进制相移键控(MPSK) 119

4.5.4 四相相移键控(QPSK) 120

4.5.5 多进制频移键控(MFSK) 123

4.6 恒包络调制 123

4.6.1 偏移四相相移键控(OQPSK) 124

4.6.2 π/4四相相移键控(π/4 QPSK) 126

4.6.3 最小频移键控(MSK) 129

4.6.4 高斯最小频移键控(GMSK) 132

本章小结 133

第五章 分集接收与最佳接收机 134

5.1 分集接收 134

5.1.1 几种基本的空间分集技术 135

5.1.2 极化分集 138

5.2 相关接收机 139

5.2.1 最佳判决 139

5.2.2 Karhunen-Loeve展开 141

5.2.3 相关接收机 142

5.2.4 使用相关接收机的通信系统模型 144

5.3 匹配滤波接收机 146

5.3.1 匹配滤波器的一般原理 146

5.3.2 单用户信道的匹配滤波检测 149

5.3.3 多址通信的匹配滤波接收机 151

5.3.4 匹配滤波检测器的最佳判决区 153

5.4 RAKE接收机 154

5.4.1 RAKE接收机的工作原理 154

5.4.2 抽头延迟线信道模型 155

5.4.3 RAKE接收机的实现 157

本章小结 158

第六章 扩频信号 159

6.1 扩频原理 159

6.1.1 扩频 160

6.1.2 相关接收与解扩 161

6.2 伪噪声序列 163

6.2.1 m序列 164

6.2.2 Gold序列与Kasami序列 166

6.3 直接序列扩频信号 169

6.3.1 特征波形 170

6.3.2 扩频因子 172

6.3.3 扩频信号 174

6.3.4 随机扩频序列的互相关函数 176

6.4 跳频扩频信号 178

6.4.1 跳频扩频信号 178

6.4.2 直接序列扩频与跳频方法的比较 179

6.5.1 码间干扰抑制 180

6.5 扩频技术的应用 180

6.5.2 多址干扰抑制 181

本章小结 182

第七章 多址通信技术 183

7.1 窄带和宽带多址系统 183

7.2 时分多址(TDMA) 185

7.3 频分多址(FDMA) 188

7.4 码分多址(CDMA) 189

7.4.1 CDMA的基本工作原理 190

7.4.2 DS-CDMA系统 192

7.5.1 远近效应与功率控制 196

7.5 CDMA系统的几个问题 196

7.5.2 捕获(粗同步) 197

7.5.3 跟踪(细同步) 198

7.6 CDMA系统的数学模型 200

本章小结 203

第八章 信源编码与信道编码 204

8.1 信源的数学模型与信息测度 204

8.1.1 信源的数学模型 204

8.1.2 熵与平均互信息 205

8.2 离散和模拟信源的编码 207

8.2.1 离散无记忆信源的编码 207

8.2.2 离散平稳信源的编码 210

8.2.3 模拟信源的编码 211

8.3 信道编码的基本概念 212

8.3.1 信道容量 212

8.3.2 检错与纠错 214

8.4 线性分组码 215

8.4.1 分组码的性质 215

8.4.2 生成矩阵与奇偶校验矩阵 218

8.4.3 几种典型的分组码 219

8.5 卷积码 223

8.5.1 卷积码及其表示 223

本章小结 225

8.5.2 卷积码的译码 225

第九章 信道辨识与均衡 226

9.1 反卷积和均衡的基本考虑 226

9.1.1 反卷积的基本考虑 226

9.1.2 盲均衡问题的数学描述 229

9.2 信道具有码间干扰时的最佳接收 232

9.2.1 字符序列的最佳估计算法 232

9.2.2 MLSE接收机 234

9.2.3 Viterbi算法 239

9.3 线性均衡器 242

9.3.1 信道的等效离散时间模型 242

9.3.2 两种线性均衡器 244

9.4 决策反馈均衡器 246

9.5 分数间隔均衡器 249

9.5.1 为什么需要分数间隔均衡器 249

9.5.2 分数间隔均衡器的系统模型 251

9.5.3 无噪声情况下的完全均衡 253

9.5.4 有噪声情况下的完全均衡 256

本章小结 257

第十章 自适应均衡 258

10.1 Kalman滤波 258

10.1.1 Kalman滤波问题 258

10.1.2 新息过程 259

10.1.3 Kalman滤波算法 260

10.2 LMS类自适应算法 261

10.2.1 LMS算法及其基本变型 262

10.2.2 解相关LMS算法 262

10.3 RLS自适应算法 265

10.3.1 RLS算法 265

10.3.2 快速RLS算法 268

10.4 Bussgang自适应均衡算法 270

10.4.1 实基带信道的Bussgang自适应均衡 270

10.4.2 复基带信道的Bussgang自适应均衡 276

10.5 基于高阶统计量的盲均衡 277

10.5.1 高阶统计量 277

10.5.2 基于倒三谱的盲均衡 280

10.5.3 自适应倒三谱均衡算法 284

10.6 基于循环倒谱的盲均衡 287

10.7 利用接收端循环平稳性的盲信道辨识与均衡 292

10.7.1 过采样信号与过采样信道 292

10.7.2 盲信道辨识与盲均衡的时域方法 297

10.7.3 盲信道辨识与盲均衡的多信道方法 299

10.8 利用发射端循环平稳性的盲信道辨识与均衡 300

10.8.1 调制产生循环平稳性 300

10.8.2 信道估计与信道均衡算法 302

10.9 多信道盲辨识的子空间方法 305

10.9.1 问题的描述 305

10.9.2 子空间分解 306

10.9.3 子空间方法 308

本章小结 309

第十一章 阵列信号处理 310

11.1 平面波与阵列 310

11.2 等距线阵与均匀圆阵 312

11.2.1 等距线阵 312

11.2.2 等距线阵的阵列响应与方向图 314

11.2.3 均匀圆阵 316

11.3 阵列信号处理的统计模型 316

11.3.1 窄带信号的延迟 316

11.3.2 连续时间信道模型 317

11.3.3 阵列信号处理的统计模型 318

11.4 波束形成 320

11.4.1 波束形成的最佳权向量 321

11.4.2 Bartlett波束形成器 324

11.4.3 Capon波束形成器 325

11.5 MUSIC方法 326

11.5.1 基本MUSIC算法 327

11.5.2 MUSIC算法的改进 328

11.5.3 求根——MUSIC方法 331

11.6 ESPRIT方法 332

11.6.1 基本ESPRIT算法 332

11.6.2 TLS-ESPRIT方法 335

11.7 最大似然法 336

11.7.1 确定性最大似然法 336

11.7.2 随机性最大似然法 337

11.8 迭代二次型最大似然法 339

11.8.1 子空间拟合的一般理论 339

11.8.2 迭代二次型最大似然(IQML)法 341

11.8.3 MODE算法与加权子空间拟合 342

本章小结 344

第十二章 通信中的自适应阵列处理 345

12.1 自适应天线系统原理 345

12.1.1 向量信道冲激响应与空间特征 345

12.1.2 自适应阵列的最佳权向量 347

12.1.3 权向量更新的自适应算法 350

12.2 多径对最佳空间滤波的影响 352

12.3 随机性盲波束形成 355

12.3.1 基于高阶累积量的盲波束形成 356

12.3.2 基于循环统计量的盲波束形成 359

12.4 确定性盲波束形成 361

12.4.1 信道的齐次多输入-多输出模型 361

12.4.2 确定性盲波束形成算法 363

12.5 盲信号分离 367

12.5.1 盲可辨识性 367

12.5.2 等变化信号分离 369

12.5.3 二阶辨识方法 370

12.5.4 多个矩阵的联合对角化 372

12.6 盲信号分离的神经网络方法 374

12.6.1 独立分量分析与主分量分析 375

12.6.2 盲信号分离的神经网络结构 376

12.6.3 盲信号分离的自然梯度算法 378

12.7 最小二乘恒模算法 383

12.7.1 最陡下降恒模算法 383

12.7.2 最小二乘恒模算法 384

12.7.3 亚高斯和超高斯信号 388

12.7.4 恒模代价函数 389

12.8 恒模阵列 390

12.8.1 恒模阵列与自适应信号对消器 391

12.8.2 性能分析 393

12.8.3 多信号恢复的恒模阵列 395

12.8.4 输出信干噪比和信噪比 397

12.9 解析恒模算法 398

12.9.1 恒模分解问题 398

12.9.2 解析恒模算法 399

12.10 多目标自适应波束形成器 403

12.10.1 多目标最小二乘恒模算法 403

12.10.2 信号的分拣 405

12.10.3 多目标决策指向算法 406

12.11.1 最小二乘解扩重扩多目标阵列 408

12.11 最小二乘解扩重扩多目标阵列 408

12.11.2 最小二乘解扩重扩多目标恒模阵列 412

12.12 基于子空间的自适应阵列处理 413

12.12.1 信号模型与最佳组合 413

12.12.2 基于子空间的自适应阵列算法 415

本章小结 419

第十三章 多用户检测 420

13.1 系统模型 420

13.1.1 离散时间同步模型 421

13.1.2 离散时间非同步模型 422

13.2 性能测度 424

13.3.1 同步CDMA系统的最佳多用户检测 426

13.3 最佳多用户检测 426

13.3.2 非同步CDMA系统的最佳多用户检测 428

13.4 解相关多用户检测器 429

13.4.1 同步信道的解相关检测器 429

13.4.2 非同步信道的解相关检测器 431

13.5 线性MMSE多用户检测器 432

13.6 最佳线性多用户检测器 434

13.6.1 线性检测器与线性变换 434

13.6.2 最佳线性多用户检测器 435

13.7 自适应多用户检测 437

13.7.1 自适应MMSE检测器 437

13.7.2 自适应解相关检测器 440

13.8 自适应决策反馈检测器 442

13.8.1 解相关决策反馈检测器 442

13.8.2 自适应解相关决策反馈检测器 443

13.9 支持向量机多用户检测 445

13.9.1 学习机与多用户检测器 446

13.9.2 支持向量机检测器 450

13.10 盲多用户检测的基本理论与方法 454

13.10.1 线性多用户检测器的典范表示 454

13.10.2 盲多用户检测的自适应算法 457

13.11 基于Kalman滤波的盲多用户检测 460

13.11.1 基于Kalman滤波的盲多用户检测器 460

13.11.2 Kalman自适应算法的收敛性分析 462

13.12 盲多用户检测的子空间方法 467

13.12.1 基于子空间的盲线性多用户检测器 467

13.12.2 频率选择性信道的信号模型与分集接收结构 471

13.12.3 基于子空间的线性滤波器组设计 473

13.13 盲多用户检测的统计算法 474

13.13.1 非同步多址信道的隐Markov模型 475

13.13.2 盲自适应多用户检测的统计算法 479

本章小结 482

第十四章 空时二维处理 483

14.1 一维处理的局限性 483

14.1.1 时域一维处理的局限 483

14.1.2 空域一维处理的局限 485

14.2 离散空时信道与信号模型 486

14.2.1 离散空时信道模型 487

14.2.2 离散空时信号模型 489

14.3 空时MMSE接收机 492

14.3.1 空时MMSE准则 492

14.3.2 空时MMSE均衡器 493

14.4 空时MLSE接收机 497

14.4.1 空时MLSE准则 497

14.4.2 空时MLSE方法 498

14.5 空时盲均衡 500

14.5.1 问题描述 500

14.5.2 空时盲均衡 501

14.5.3 权向量更新的恒模算法 503

14.6 空时盲波束形成 503

14.6.1 信道的FIR多输入-多输出模型 504

14.6.2 空时盲波束形成 507

14.7 空时二维RAKE接收机 512

14.7.1 信号模型 512

14.7.2 基于匹配滤波器的空时二维RAKE接收机 513

14.8 联合角度-时延估计 516

14.8.1 数据模型 516

14.8.2 联合角度-时延估计问题 517

14.8.3 联合角度-时延估计的ESPRIT算法 520

14.9 时延和空间特征估计 522

14.9.1 数据模型 523

14.9.2 最大似然算法 525

14.9.3 ESPRIT算法 527

14.10 空时编码 529

14.10.1 空时编码的问题描述 529

14.10.2 空时格形码与空时分组码的编码 530

14.10.3 空时分组码的译码 535

14.10.4 干扰抑制 537

本章小结 540

15.1 最小方差接收机 541

15.1.1 离散时间信号模型 541

第十五章 CDMA系统的信号处理 541

15.1.2 最小方差接收机 543

15.2 约束最小输出能量接收机 545

15.2.1 系统模型与问题描述 545

15.2.2 约束最小输出能量接收机 548

15.3 解相关RAKE接收机 552

15.3.1 有效特征波形 552

15.3.2 有效特征波形估计的子空间方法 553

15.3.3 解相关RAKE接收机 557

15.4 天线阵列CDMA系统的盲均衡 560

15.4.1 天线阵列CDMA系统 560

15.4.2 基于相关器的二维RAKE接收机 562

15.4.3 主分量MMSE均衡器估计 564

15.4.4 确定性盲均衡 566

15.5 多径CDMA信道的波束形成 568

15.5.1 码滤波方法 568

15.5.2 多径CDMA的波束形成 571

15.6 借助天线阵列的多径CDMA系统的盲辨识 573

15.6.1 系统模型 574

15.6.2 几个预备性引理 575

15.6.3 不使用扩频码的盲多用户检测 577

本章小结 579

参考文献 580

索引 599