第0章 通信系统概论 1
0.1先说点对点通信 1
0.1.1通信最简单模型 1
0.1.2基于最简单模型的发展 2
0.1.3如何给通信系统打分 4
0.2再论网络级通信 4
0.3聚焦无线通信系统发展 5
第一部分 信号表示与分析 10
第1章 什么是信号 10
1.1到时别忘了给个信号 10
1.2信号的能耗度量 10
1.3信号的简单表示——冲激分解 11
第2章 信号表示论第一场 14
2.1傅里叶级数——并非一鸣惊人的登场 14
2.1.1发表论文不容易啊 14
2.1.2周期信号的傅里叶级数 15
2.2傅里叶变换——不就是计算坐标吗 20
2.2.1晋级——从傅里叶级数到傅里叶变换 20
2.2.2方波信号和sinc信号——专访这对儿金童玉女 23
2.2.3信号频谱——看你是否有男高音潜质 25
2.2.4周期信号的傅里叶变换 27
2.3其他变换形式——不只是傅里叶 28
第3章 线性系统简介 30
3.1线性系统基础 30
3.1.1什么是线性系统 30
3.1.2什么是线性时不变系统 30
3.2无失真系统 31
3.2.1不仅仅这样才叫无失真 31
3.2.2线性系统如何做到无失真 31
第4章 信号表示论第二场 33
4.1采样定理——联系模拟与数字的纽带 33
4.1.1从信号频谱跟踪采样带来的变化 33
4.1.2发现信号的DNA——特殊的采样点序列 34
4.1.3拿信号的DNA克隆原信号 35
4.1.4最经济的采样——以奈奎斯特率采样 38
4.1.5落实现实信号的采样与重建 40
4.2离散傅里叶变换——不仅仅是两串序列变来变去 45
4.2.1离散时间序列的傅里叶变换（DTFT） 45
4.2.2离散傅里叶变换（DFT/IDFT）——完美的蜕变 46
4.3 OFDM基本原理——是否出场太早？决不！ 47
4.3.1正交信号是基础 47
4.3.2简化信号接收与DFT 49
4.3.3简化信号发射与IDFT 49
4.3.4一段话总结 50
第一部分小结 51
第二部分 基本通信原理 54
第5章 从理想通信开始 54
5.1理想模拟信号通信 54
5.2理想数字信号通信 55
5.2.1生成——从声音如何得到数字信号 55
5.2.2发射——数字信号如何发射出去 56
5.2.3接收——接收端接收到什么信号 57
5.2.4恢复——数字信号在接收端如何无失真恢复 57
5.2.5极限——理想信道下的极限传输能力 60
5.2.6回归——理想回归现实的一点说明 64
5.3数中有模，模中有数 64
5.3.1数—模转换 64
5.3.2模—数转换 64
第6章 总要面对现实 66
6.1高斯分布——标致又实用 66
6.2白噪声——最无章可循 67
6.3加性高斯白噪声（AWGN） 69
第7章 信号调制与解调 70
7.1浅谈其基本思想 70
7.1.1调制方法简介 70
7.1.2解调及性能考虑 72
7.2 I/Q正交调制 73
7.2.1天生I路与Q路 73
7.2.2调制符号也分星座 76
第8章 信号接收判决基本方法 77
8.1加性噪声信道性能分析 77
8.1.1相关接收判决 77
8.1.2匹配滤波判决 78
8.1.3先验与后验概率判决 79
8.1.4平均错误概率最小化判决 83
8.2乘性噪声也来凑热闹 84
8.3加法和乘法不分家 84
第二部分小结 85
第三部分 信息论基础 88
第9章 香农熵 88
9.1熵的提出——和香农不一样的思考 88
9.2数据压缩极限——熵的一个重要应用 90
9.3也谈条件熵与互信息 91
第10章 有失真系统的无失真通信 93
10.1问题具体化——章标题矛盾，是不是写错了 93
10.2怎么无误通信——标题没错，一切皆有可能 93
第11章 信道容量：噪声信道的极限传输能力 96
11.1解读香农在1948年开山之作中的思考 96
11.1.1将模拟信号直观几何模型化 96
11.1.2想办法让随机性稳定下来 97
11.1.3就这么得到AWGN信道容量 97
11.1.4几何模型化很有意思的应用 99
11.2另一个角度得到AWGN信道容量 101
11.2.1有失真系统无失真通信的延续 101
11.2.2关键是如何完成最后一步的华丽转身 102
11.3非AWGN信道的信道容量 102
11.3.1非高斯但仍为加性白噪声信道 102
11.3.2别老是白噪声啊，给点颜色看看 103
11.4从香农信道容量公式出发 105
11.4.1带宽与功率的此消彼长 106
11.4.2矛盾——频谱效率与功率效率 106
11.4.3香农编码定理及冷落的另一半 108
11.5达到信道容量现实工艺问题 108
第12章 信道编码 109
12.1基础讨论 110
12.1.1两届奥运会都错失射击冠军的兄弟 110
12.1.2编码的检错纠错能力 110
12.2具体信道编码简介 111
12.2.1分组码及应用 112
12.2.2卷积码及应用 114
12.2.3都差香农限一截，怎么选 115
12.3循环冗余校验（CRC） 117
12.3.1 CRC为什么能判断对错 118
12.3.2哪些错误逃不过CRC的法眼 118
12.3.3顺路提提奇偶校验 120
第三部分小结 121
第四部分 无线通信原理 124
第13章 无线信道——无线通信就围着她转 124
13.1无线信道基本传播特性 124
13.2理想无线信道——自由空间 127
13.2.1静态信道——理想中的理想 127
13.2.2相对运动与多普勒频移 128
13.2.3自由空间信道就不变吗 129
13.3现实环境无线信道 130
13.3.1条条道路通罗马——也谈多径传播 130
13.3.2信道变化有多快——相干时间来抢答 132
13.3.3时频同步与时频相干性 134
13.4无线传输基带通用模型 134
13.4.1频带信号的基带表示——I/Q调制风云再起 134
13.4.2无线信道的基带特征——斩断载频的枷锁 136
13.4.3信号追尾如何处理——码间串扰 136
13.4.4基带通用离散系统模型一统江湖 137
13.4.5推广及小结 143
第14章 各类具体信道模型分析 144
14.1信道容量分析及应用 144
14.1.1固定慢衰落信道——存银行固定收益 144
14.1.2随机慢衰落信道——一锤子买卖 145
14.1.3快衰落信道——长线操作 145
14.1.4单发多收（SIMO）之最大比合并 146
14.1.5多发单收（MISO）之波束成型 148
14.2常用接收算法介绍 148
14.2.1最大似然接收算法——直观又合理的想法 149
14.2.2线性接收之MRC算法——偏心有用信号 150
14.2.3线性接收之ZF算法——只管消灭干扰 152
14.2.4线性接收之LMMSE算法——做一个和事老 153
14.2.5带循环前缀的频域均衡——简单了，但是有代价的 154
14.3分集思想及应用 155
14.3.1分集思想——别把鸡蛋放同一个篮子里 155
14.3.2时间分集及应用举例 156
14.3.3频率分集及应用举例 158
14.3.4空间分集及应用举例 161
第15章 OFDM技术进阶 162
15.1再回首 162
15.2如何对付多径环境 164
15.3时频偏移的影响 165
15.3.1对迟到/早退的容忍度 165
15.3.2决不容忍频率偏移 168
15.4 OFDM技术实际系统参数选择 170
15.5信号PAPR特性——被功放看中的品质 171
15.5.1功率放大器效率问题 171
15.5.2单载波信号的PAPR特性 172
15.5.3 OFDM信号的PAPR特性 173
15.5.4如何得到PAPR合适的信号 173
第16章 多天线技术原理及应用 175
16.1先尝尝多天线能带来的甜头 175
16.2值得单独呈现的Alamouti发射分集方案 175
16.2.1发射端信息不灵通怎么办 175
16.2.2 Alamouti的精明之处 176
16.2.3 Alamouti发射分集的性能 176
16.2.4基于Alamouti思想的推广 178
16.3更大的惊喜——空间复用能力 178
16.3.1空分复用原理呈现一 179
16.3.2空分复用原理呈现二 180
16.4信道矩阵的SVD分解及快速应用 181
16.4.1信道矩阵的SVD分解及性质 181
16.4.2从SVD另眼相看MISO之波束成型 183
16.4.3趁热打铁谈MIMO之波束成 184
16.4.4还有惊喜吗——透过SVD再看空分复用能力 186
16.5 MIMO系统信道容量 187
16.5.1信道奇异向量系统的信道容量 187
16.5.2一般MIMO系统的极限传输能力 190
16.5.3博弈——分集能力和复用能力 191
16.6信号发射和接收算法讨论 192
16.6.1信号发射算法——到哪个山头唱哪支歌 192
16.6.2信号接收算法——接替发射端操心 193
16.7 MIMO原理在不同场景下的具体应用 193
16.7.1下行多用户MIMO——“我要挑战10个” 194
16.7.2上行多用户MIMO——以多欺少 196
第四部分小结 197
第五部分 LTE关键技术选讲 200
第17章 LTE概述及多址接入技术 200
17.1 LTE概述 200
17.2常见多址方式及应用 201
17.2.1 I/Q正交复用——开个头 201
17.2.2时、频、码分多址——老将 201
17.2.3正交频分复用多址——正值当年 203
17.2.4空分多址——新秀 203
17.3 LTE上下行多址方式 204
17.3.1 LTE下行多址方式：OFDMA 204
17.3.2 LTE上行多址方式：SC-FDMA 204
第18章 上下行同步机制 205
18.1网络侧无线帧时间轴——列车时刻表 205
18.1.1 FDD上下行无线帧时间轴 205
18.1.2 TDD上下行无线帧时间轴 205
18.2下行同步机制——车站接人的常识 206
18.3上行同步机制——赶车要趁早 209
第19章 主要信道设计与信令机制 215
19.1下行调度及HARQ 215
19.1.1下行物理信道串烧 215
19.1.2下行HARQ及数据重传 218
19.2上行调度及HARQ 219
19.2.1重点介绍PUCCH 219
19.2.2上行HARQ和数据重传 222
第20章 下行数据传输机制 224
20.1数据比特流处理流程 224
20.1.1添加CRC——接收对错的判断 224
20.1.2信道编码——选择合适的信号 224
20.1.3比特加扰——随机化干扰 225
20.1.4生成星座符号——机械的步骤 225
20.1.5星座符号到空间数据流——分组行动 225
20.1.6对空间数据流预编码——每组再伪装 225
20.1.7基带信号生成并上射频发送——出发 226
20.2下行参考信号设计 226
20.2.1公共参考信号——阳光普照 227
20.2.2专用解调参考信号——VIP定制 228
20.3传输模式简介——LTE招式大全 229
20.3.1第一招：单天线传输 229
20.3.2第二招：发射分集传输 230
20.3.3第三招：开环空分复用传输 231
20.3.4第四招：闭环空分复用传输 232
20.3.5第五招：单流波束成型传输 232
20.4下行功率分配 233
20.4.1功率分配的意义 233
20.4.2做了好事要让人知道 233
第21章 上行数据传输机制 234
21.1数据比特流处理流程 234
21.2上行参考信号设计 234
21.2.1数据解调参考信号 234
21.2.2信道探测参考信号 235
21.3上行功率控制 235
21.3.1功率控制的意义 235
21.3.2功率控制的实现机制 236
附录A通信原理利器之线性空间理论 237
A.1线性空间 237
A.1.1线性空间定义与理解 237
A.1.2线性空间的基与向量坐标 237
A.1.3信号组成的线性空间举例 239
A.1.4线性方程组与矩阵 239
A.2内积空间 240
A.2.1内积定义与理解 240
A.2.2重要量化关系及应用 241
A.2.3向量的坐标计算 242
A.3正交原理 244
A.3.1如何才算正交 244
A.3.2向量空间的正交基 244
A.3.3正交原理 245
A.3.4投影与夹角 247
A.4线性映射 248
A.4.1线性变换 248
A.4.2正交变换 249
附录B论应用根基之概率基础与随机过程 251
B.1概率空间 251
B.2随机变量 252
B.2.1随机变量的概率描述 253
B.2.2随机变量的统计特征 254
B.2.3随机变量的联合概率 255
B.2.4随机变量的函数 257
B.2.5随机变量间特征量刻画 258
B.3随机信号 259
B.3.1随机过程 260
B.3.2随机信号的相似性 261
B.4重要极限定理 261
B.4.1中心极限定理 261
B.4.2大数定理 261
附录C第一部分数理推导 263
C.1信号的简单表示 263
C.1.1略讲信号之间运算 263
C.1.2冲激函数与信号冲激分解 267
C.2傅里叶级数 268
C.3傅里叶变换 270
C.3.1角频率与线频率傅里叶变换关系 270
C.3.2傅里叶变换性质及其应用 270
C.3.3方波信号与sinc信号 275
C.4换个角度从头再来——再发现采样定理 277
C.5离散傅里叶变换 279
C.5.1离散序列与其傅里叶变换采样点关系 279
C.5.2离散傅里叶变换性质及应用 280
附录D第三部分数理推导 283
D.1香农熵的提出 283
D.2高斯分布的熵计算 283
D.3熵、联合熵、条件熵之间的关系 284
附录E第四部分数理推导 285
E.1 SISO快衰落信道容量计算 285
E.2常用接收算法介绍 285
E.2.1 ZF算法应用于ISI信道 285
E.2.2 LMMSE算法推导 286
E.3矩阵SVD分解性质推导 287
E.4信道奇异向量系统的信道容量 287
参考文献 289