数字通信理论与系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1信息化社会中的数字通信 1

1.2通信系统和通信信道 1

1.2.1通信系统的基本结构 1

1.2.2通信信道 2

1.3通信数字化 4

1.4本书的主要内容和教学方法 5

第2章 数字通信的数学基础 6

2.1信号 6

2.2信号的空间表示 7

2.2.1信号的复数形式表示 7

2.2.2带通线性系统的复数形式描述 9

2.2.3矢量及其内积空间 9

2.2.4矩阵 11

2.2.5连续波信号的空间表示 14

2.3描述信号和系统最常用的两种正交变换 16

2.3.1傅里叶变换 16

2.3.2Z变换 18

2.4随机变量及其统计特性 19

2.4.1随机变量及其函数的概率分布 19

2.4.2随机变量的统计特性 20

2.4.3随机变量的特征函数 22

2.4.4随机变量截尾概率的上界 22

2.4.5中心极限定理 23

2.4.6一些重要随机变量的概率分布 23

2.5随机过程 28

2.5.1随机过程及其平稳性 28

2.5.2高斯分布随机过程 29

2.5.3循环平稳过程 30

2.5.4带通随机信号的描述 31

2.5.5非平稳过程的分析与表示 32

习题 34

第3章 通信信源与信源编码 36

3.1信源概述 36

3.1.1信源的分类及其基本特性 36

3.1.2连续信号的离散化——采样定理 36

3.2信息的度量和信源熵 39

3.2.1信息量的度量 39

3.2.2信源熵 40

3.3离散信源信息的编码 41

3.3.1定长编码 41

3.3.2变长编码 41

3.3.3Huffman编码算法 42

3.3.4Lempel-Ziv编码算法 43

3.4无记忆序列的压缩编码 45

3.4.1率失真函数 45

3.4.2采样信号的量化编码 46

3.4.3矢量量化 47

3.5有记忆序列的压缩编码 49

3.5.1线性预测编码 50

3.5.2有记忆序列的其他编码方法 54

习题 55

第4章 数字调制及基带传输技术 57

4.1传输符号的形成和矢量表示 57

4.1.1数字基带传输的码型设计 57

4.1.2用矢量表示符号 60

4.2基带调制 60

4.2.1基带调制与基带传输 60

4.2.2实现无码间干扰传输的成形波设计 62

4.2.3成形波函数的平移正交性 64

4.2.4码间干扰受控的波形成形技术 66

4.3载波调制 70

4.4常用的数字调制方式 71

4.4.1数字调制的描述 71

4.4.2无记忆数字调制 73

4.4.3有记忆线性调制 77

4.4.4有记忆非线性调制 78

4.5数字调制信号的功率谱 84

4.5.1线性调制信号的功率谱 84

4.5.2连续相位调制信号的功率谱 85

习题 87

第5章 AWGN信道下的数字解调 89

5.1数字解调的分解描述 89

5.1.1载波解调 89

5.1.2基带解调 91

5.1.3符号判决 93

5.1.4有记忆线性调制信号的解调和最佳检测 96

5.2无记忆调制方式传输的误码特性 98

5.2.1相干解调器误码特性的一种通用计算方法 98

5.2.2M元PAM调制方式及其误码特性 101

5.2.3MPSK调制的误码特性 102

5.2.4DPSK调制信号的解调及其误码特性 104

5.2.5M元正交波形调制的误码特性 106

5.2.6QAM调制的误码特性 111

5.2.7APSK调制的误码特性 112

5.2.8各种数字调制方式的性能比较 112

5.3连续相位调制信号的解调与检测 113

5.3.1连续相位调制信号的特点 113

5.3.2连续相位调制信号解调检测过程的分解描述 114

5.3.3连续相位调制信号解调判决的Viterbi算法 115

5.3.4连续相位调制的性能 116

习题 116

第6章 载波跟踪与符号同步 118

6.1载波同步误差与符号同步误差的估计 118

6.1.1载波同步误差与符号同步误差的影响 118

6.1.2两种参数估计方法 119

6.1.3最佳估计的性能特点 121

6.1.4载波频率与相位的估计 121

6.2数字解调中的载波同步技术 125

6.2.1模拟锁相环 125

6.2.2数字锁相环 127

6.2.3数字锁相环的闭环响应及参数设计 129

6.2.4数字锁相环的性能 131

6.2.5数字锁频环 132

6.3符号定时同步 135

6.3.1引言 135

6.3.2最大似然定时误差估计及符号定时同步环 135

6.3.3数字式符号定时同步环 137

6.3.4基于可变群延迟滤波器的高精度定时同步 139

6.4载波相位和符号定时的联合估计 140

习题 141

第7章 通信信道与无线链路 142

7.1信道模型与信道容量 142

7.1.1信道的划分和定义 142

7.1.2信道容量 144

7.1.3各种波形信道的容量及其逼近香农限的方法 147

7.1.4信道可靠性函数E（R） 148

7.2线性滤波器信道 149

7.2.1线性滤波器信道的成因 149

7.2.2线性滤波器信道条件下的最佳接收 149

7.2.3噪声白化与等效有记忆离散AWGN信道模型 150

7.3多径衰落信道 152

7.3.1多径效应和多径衰落信道 152

7.3.2多径衰落的幅度统计特性 154

7.3.3多径衰落信道的时频特性 155

7.3.4多径衰落特性的分类 158

7.4无线通信链路分析 160

7.4.1中继系统的传输性能 160

7.4.2无线通信系统的链路预算 160

习题 161

第8章 数字通信中的信道编码 163

8.1编译码器设计中多种因素的权衡 163

8.1.1编码增益及其极限 163

8.1.2不同误码率下码率与信噪比的关系 164

8.1.3编译码器设计中各种因素的权衡 165

8.2差错类型及差错控制方式 166

8.3分组码 167

8.3.1有限域FG（q） 167

8.3.2分组码的基本概念 167

8.3.3生成矩阵与校验矩阵 169

8.3.4伴随式译码 170

8.3.5一些特殊的线性分组码 172

8.3.6线性分组码的软判决译码 174

8.4低密度奇偶校验码（LDPC码） 175

8.4.1LDPC码的表示方法 175

8.4.2LDPC码译码 177

8.4.3LDPC译码示例 180

8.4.4LDPC码性能影响因素 181

8.5卷积码 184

8.5.1卷积编码器的描述 184

8.5.2卷积码的距离特性与编码增益 186

8.5.3卷积码的维特比译码算法 188

8.5.4删余卷积码 192

8.5.5串行级联码 194

8.5.6Turbo码（并行级联码） 195

8.5.7格编码调制（TCM） 203

8.6信道编码的应用 205

8.6.1GSM中的编码 205

8.6.2第三代移动通信中的编码 205

8.6.3LTE中的编码 206

8.6.4DVB中的信道编码 206

8.6.5IEEE802.16中的编码 207

8.6.6Turbo码在国际标准中的应用 207

8.6.7信道编码在深空探测中的应用 208

习题 208

第9章 扩频通信概述 210

9.1直接序列扩频通信系统 210

9.1.1直接序列（DS）扩频通信系统的总体结构 210

9.1.2DS扩频信号的产生 211

9.1.3扩频信号的接收——解扩解调 212

9.1.4扩频通信系统PN码的产生 214

9.1.5DS扩频与编码相结合 214

9.2 DS扩频通信系统的特点和应用 215

9.2.1 DS扩频通信系统的主要特点 215

9.2.2 DS扩频信号的频谱 215

9.2.3 DS扩频通信系统的干扰容限 216

9.2.4 DS扩频通信信号中窄带干扰的消除 218

9.2.5 DS扩频通信的应用 219

9.3跳频通信系统 219

9.3.1跳频系统的原理 219

9.3.2跳频系统的特点 220

9.3.3跳频系统的应用 221

9.4其他扩频方式 221

9.5扩频通信系统的同步 222

9.5.1DS扩频通信系统的同步 222

9.5.2跳频通信系统的同步 224

习题 225

第10章 信道均衡 226

10.1有记忆AWGN信道下的最佳接收检测 226

10.1.1有记忆AWGN离散信道模型 226

10.1.2无匹配滤波器时的最大似然检测 228

10.1.3结合匹配滤波时的最大似然检测 228

10.1.4最大似然序列检测的性能和实现 231

10.2线性均衡 232

10.2.1线性均衡的基本原理 233

10.2.2峰值失真准则均衡器 234

10.2.3最小均方误差（MSE）均衡器 236

10.2.4单载波频域均衡 241

10.2.5分数间隔均衡器（FSE） 242

10.3判决反馈均衡器 244

10.3.1基于判决反馈的MSE均衡器 244

10.3.2发送端的均衡——Tomlinson-Harashima预编码 246

10.4迭代均衡和译码——Turbo均衡 247

10.5自适应均衡 248

10.5.1自适应迫零均衡器 248

10.5.2最小均方（LMS）迭代算法自适应均衡器 249

10.5.3自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法 252

10.5.4自适应判决反馈均衡器和信道估计器 252

10.5.5网格编码调制信号的自适应均衡 253

10.5.6最小二乘递推（RLS）自适应均衡器 254

10.5.7盲均衡 256

习题 259

第11章 多信道协同传输技术 260

11.1信道复用和分集传输 260

11.2多信道分集传输中的合并方法及分集增益 261

11.2.1多条AWGN信道的分集传输方法 261

11.2.2等比合并法及其分集增益 262

11.2.3最大比合并法及其分集增益 264

11.3频分复用与多载波通信 265

11.3.1非理想线性滤波器信道的容量 265

11.3.2基于FFT的多载波系统 266

11.3.3DFT扩展的OFDM 269

11.4时分复用传输技术 270

11.4.1时分复用技术的性能和应用 270

11.4.2实现连续波时分复用传输的分帧交织叠接相加法 271

11.4.3准正交时分复用法 272

11.5利用多径分集的RAKE接收机 274

11.5.1RAKE接收机的基本原理 275

11.5.2符号间干扰信道的RAKE接收机结构 276

11.5.3RAKE接收机的性能和应用 277

11.6多输入多输出系统 277

11.6.1MIMO系统模型 277

11.6.2MIMO系统中空时编码算法 279

11.6.3MIMO系统的信道容量 279

习题 280

第12章 多用户通信 282

12.1多址技术与通信网络 282

12.1.1多址技术概述 282

12.1.2双工技术 282

12.1.3通信网的拓扑结构 284

12.2各种基本多址方式的主要特点和应用 284

12.2.1随机接入多址（Aloha） 284

12.2.2频分多址（FDMA） 285

12.2.3时分多址（TDMA） 286

12.2.4码分多址 287

12.3 CDMA系统中多用户联合检测技术 291

12.3.1 CDMA系统的接收检测 291

12.3.2 CDMA系统最佳多用户联合检测 293

12.3.3线性多用户检测器 295

12.3.4非线性多用户检测器 296

12.4用户协作通信技术 297

12.4.1协作通信系统模型 297

12.4.2常用的协作通信协议及其性能 298

12.4.3协作通信技术的进一步发展 299

习题 300

参考文献 301