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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/FDMA 549

13.1.2　TDM/TDMA 552

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