數(shù)字通信原理（第3版）

第1章 緒論 1
1.1 近代與現(xiàn)代通信技術的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 1
1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成 3
1.3 數(shù)字通信的特點 4
1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本性能指標及其度量參數(shù) 6
1.5 本書的內(nèi)容安排 7
習題 8
主要參考文獻 9
第2章 信號分析基礎 10
2.1 引言 10
2.2 確定信號分析方法回顧 10
2.3 信號的向量表示 14
2.4 希爾伯特變換及應用 16
2.5 隨機信號的基本概念和特點 21
2.6 隨機過程的主要統(tǒng)計特性 24
2.7 隨機變量函數(shù)的分布及數(shù)字特征 25
2.8 平穩(wěn)隨機信號 26
2.9 信號功率譜密度 28
2.10 通信系統(tǒng)中幾種常用的隨機過程 30
2.11 平穩(wěn)隨機過程與時不變線性系統(tǒng) 35
2.12 循環(huán)平穩(wěn)隨機過程 38
2.13 匹配濾波器 41
2.14 信號的帶寬 45
2.15 常用的幾種特殊函數(shù) 49
2.16 本章小結(jié) 49
習題 50
主要參考文獻 51
第3章 模擬信號的數(shù)字編碼 52
3.1 引言 52
3.2 低通和帶通信號抽樣定理 52
3.2.1 低通信號理想抽樣 52
3.2.2 低通信號自然抽樣 53
3.2.3 混疊現(xiàn)象與低通抽樣定理 54
3.2.4 帶通抽樣定理 56
3.3 模擬信號的量化 58
3.3.1 標量量化 59
3.3.2 向量量化 61
3.3.3 均勻量化 61
3.3.4 非均勻量化 64
3.3.5 對數(shù)量化 69
3.4 脈沖編碼調(diào)制 74
3.4.1 常用的PCM編碼方式 75
3.4.2 A律與? 律PCM編碼 75
3.4.3 對數(shù)PCM與線性PCM間的變換 79
3.5 差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM） 81
3.5.1 預測編碼的基本概念 81
3.5.2 信號預測的基本方法 82
3.5.3 自適應差分脈沖編碼調(diào)制 86
3.6 增量調(diào)制（ 調(diào)制） 89
3.6.1 簡單增量調(diào)制 89
3.6.2 增量總和調(diào)制——?-Σ調(diào)制 92
3.6.3 數(shù)字壓擴自適應增量調(diào)制 94
3.7 不同編碼方式的誤碼性能分析 96
3.7.1 增量調(diào)制編碼的誤碼性能分析 96
3.7.2 線性PCM編碼的誤碼性能分析 98
3.7.3 兩種編碼的抗誤碼性能比較 99
3.8 本章小結(jié) 100
習題 100
主要參考文獻 101
第4章 信息論基礎 102
4.1 引言 102
4.2 信息的度量 102
4.2.1 離散信源信息的度量 103
4.2.2 離散信源的平均信息量——信源的熵 104
4.2.3 熵的化 104
4.2.4 離散信源的聯(lián)合熵與條件熵 108
4.3 離散信道及容量 109
4.3.1 信道的模型 109
4.3.2 互信息量 109
4.3.3 熵函數(shù)與平均互信息量之間的關系 111
4.3.4 離散信道的容量 112
4.3.5 離散無記憶對稱信道及特性 116
4.4 連續(xù)信源、信道及容量 117
4.4.1 連續(xù)信源的相對熵 117
4.4.2 連續(xù)信源的相對條件熵和互信息量 119
4.4.3 連續(xù)信源的相對熵的化 121
4.4.4 加性高斯噪聲干擾信道的容量 123
4.4.5 信道容量和信道帶寬的歸一化分析 126
4.5 信源編碼的基本概念與方法 128
4.5.1 離散無記憶信源 129
4.5.2 離散無記憶信源的等長編碼 130
4.5.3 離散無記憶信源的不等長編碼 138
4.5.4 霍夫曼編碼 144
4.6 信道編碼的基本概念與方法 148
4.6.1 離散無記憶信道的轉(zhuǎn)移矩陣與后驗概率矩陣 148
4.6.2 后驗概率譯碼準則 150
4.6.3 似然譯碼準則 152
4.6.4 費諾不等式 153
4.6.5 信道編碼定理 154
4.7 率失真理論 160
4.7.1 平均失真度 160
4.7.2 率失真函數(shù) 161
4.8 本章小結(jié) 169
習題 170
主要參考文獻 172
第5章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 173
5.1 引言 173
5.2 基帶傳輸系統(tǒng)基本模型 173
5.3 基帶信號的波形設計與編碼 174
5.3.1 基帶信號的波形設計原則 174
5.3.2 基帶信號的基本波形 175
5.3.3 常用的基帶信號傳輸碼型 176
5.4 基帶信號的功率譜 179
5.4.1 二進制純隨機序列基帶信號的功率譜 179
5.4.2 二進制平穩(wěn)序列基帶信號的功率譜 183
5.5 碼間串擾與波形傳輸無失真的條件 184
5.5.1 基帶信道的傳輸特性與碼間串擾 184
5.5.2 奈奎斯特準則 185
5.5.3 奈奎斯特第二準則 192
5.5.4 奈奎斯特第三準則 194
5.6 部分響應基帶傳輸系統(tǒng) 195
5.6.1 部分響應系統(tǒng)的信號波形特性 195
5.6.2 預編碼和相關編碼 198
5.7 基帶信號的檢測與接收 201
5.7.1 加性高斯白噪聲干擾下的信號檢測 201
5.7.2 基帶信號的接收 205
5.7.3 基帶傳輸系統(tǒng)特性的眼圖觀測方法 209
5.8 本章小結(jié) 210
習題 211
主要參考文獻 213
第6章 數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 214
6.1 引言 214
6.2 數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理 215
6.2.1 數(shù)字載波調(diào)制的基本原理 215
6.2.2 數(shù)字載波調(diào)制信號的功率譜分析 217
6.2.3 數(shù)字載波調(diào)制信號解調(diào)的基本原理 219
6.3 二進制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 222
6.3.1 2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 222
6.3.2 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 231
6.3.3 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 235
6.3.4 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 240
6.3.5 二進制調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能比較 246
6.4 多進制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 247
6.4.1 信號統(tǒng)計判決的基本原理 249
6.4.2 MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 252
6.4.3 MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 255
6.4.4 MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 258
6.4.5 MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 262
6.5 恒包絡連續(xù)相位調(diào)制 266
6.5.1 MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 266
6.5.2 GMSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 274
6.6 正交頻分復用載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 282
6.6.1 并行傳輸?shù)幕靖拍?282
6.6.2 OFDM的基本原理 283
6.6.3 OFDM信號的時間保護間隔與循環(huán)前綴 286
6.6.4 OFDM信號的功率譜及OFDM信號的特點 287
6.7 本章小結(jié) 289
習題 289
主要參考文獻 291
第7章 傳輸信道 292
7.1 引言 292
7.2 信道的定義和分類 292
7.2.1 信道的定義 292
7.2.2 恒參信道 293
7.2.3 隨參信道 294
7.3 信道的損耗與衰落特性 295
7.3.1 自由空間傳輸損耗模型 296
7.3.2 傳輸路徑損耗模型 296
7.3.3 傳輸信道陰影衰落模型 297
7.3.4 路徑損耗與陰影衰落綜合模型 298
7.4 信道的統(tǒng)計多徑模型 298
7.4.1 多普勒頻移與多徑接收信號 298
7.4.2 窄帶衰落模型 300
7.4.3 寬帶衰落模型* 305
7.5 信道的容量分析 311
7.5.1 平坦衰落信道的容量 311
7.5.2 頻率選擇性衰落信道容量 314
7.6 信道估計與均衡 316
7.6.1 信道估計與均衡的基本概念 316
7.6.2 數(shù)字時域均衡的基本原理 319
7.6.3 數(shù)字時域均衡的常用方法 321
7.6.4 自適應均衡器 325
7.7 本章小結(jié) 327
習題 327
主要參考文獻 328
第8章 差錯控制編碼 329
8.1 引言 329
8.2 差錯控制編碼的主要類型和方式 329
8.2.1 差錯控制編碼的主要類型 329
8.2.2 差錯控制的方式 329
8.3 簡單的差錯控制方法 330
8.3.1 奇偶校驗碼 330
8.3.2 重復碼 331
8.3.3 水平奇偶校驗碼 332
8.4 線性分組碼的代數(shù)基礎* 333
8.5 線性分組碼的基本性質(zhì) 341
8.5.1 碼距的概念 341
8.5.2 碼距與檢錯、糾錯能力的關系 342
8.5.3 線性分組碼的生成矩陣與監(jiān)督矩陣 344
8.5.4 線性分組碼的小碼距與小碼重的關系 349
8.5.5 線性分組碼的標準陣、陪集首和陪集 351
8.5.6 漢明碼 353
8.5.7 線性分組碼糾錯能力分析 357
8.6 循環(huán)碼 359
8.6.1 循環(huán)碼的基本概念和定理 359
8.6.2 系統(tǒng)碼結(jié)構(gòu)的循環(huán)碼 364
8.6.3 循環(huán)冗余校驗碼 370
8.6.4 漢明循環(huán)碼 371
8.6.5 BCH碼* 373
8.7 卷積碼 383
8.7.1 卷積碼編碼器的構(gòu)造和表示方法 383
8.7.2 卷積碼的卷積關系、生成矩陣與生成多項式 384
8.7.3 卷積碼的監(jiān)督矩陣與監(jiān)督多項式矩陣 391
8.7.4 卷積碼的伴隨式與代數(shù)譯碼 392
8.7.5 卷積碼的狀態(tài)圖、樹圖與網(wǎng)格圖描述 398
8.7.6 卷積碼的距離特性與轉(zhuǎn)移函數(shù) 401
8.7.7 卷積碼的概率譯碼原理 407
8.7.8 卷積碼的維特比譯碼 409
8.7.9 維特比譯碼器的性能分析* 419
8.7.10 卷積碼的碼率變換操作——鑿孔卷積碼* 422
8.8 調(diào)制與編碼的權(quán)衡 426
8.8.1 調(diào)制方式的權(quán)衡問題 426
8.8.2 帶寬受限系統(tǒng)與功率受限系統(tǒng) 428
8.8.3 帶寬與功率均受限系統(tǒng) 429
8.9 本章小結(jié) 433
習題 433
主要參考文獻 436
第9章 同步原理與技術 437
9.1 引言 437
9.2 鎖相環(huán) 437
9.2.1 鎖相環(huán)的組成 437
9.2.2 鎖相環(huán)的工作原理 438
9.2.3 鎖相環(huán)的基本性能分析 439
9.3 載波同步 443
9.3.1 直接提取法 443
9.3.2 插入導頻法 447
9.3.3 載波相位的似然估計法* 448
9.4 符號同步 451
9.4.1 直接提取法 452
9.4.2 插入導頻法 454
9.4.3 符號同步的似然估計法* 455
9.4.4 載波相位和符號同步的聯(lián)合估計* 455
9.5 幀同步 457
9.5.1 幀同步標識符的周期性插入法 457
9.5.2 幀同步標識符的相關搜索法 460
9.6 本章小結(jié) 463
習題 463
主要參考文獻 465
第10章 擴展頻譜通信技術 466
10.1 引言 466
10.2 擴頻系統(tǒng)的基本概念 466
10.2.1 擴頻系統(tǒng)的基本原理 466
10.2.2 擴頻系統(tǒng)的分類 467
10.2.3 擴頻系統(tǒng)的主要技術指標 470
10.2.4 擴頻系統(tǒng)的特點 471
10.3 偽隨機序列 472
10.3.1 m序列 473
10.3.2 Gold序列 477
10.4 直接序列擴頻技術 478
10.5 跳頻技術 479
10.5.1 跳頻系統(tǒng)工作原理 480
10.5.2 跳頻器 481
10.6 擴頻系統(tǒng)