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