數(shù)字通信原理（第2版）

第1章   緒論 1
1．1  近代與現(xiàn)代通信技術(shù)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(diǎn) 3
1．4  數(shù)字通信系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)及其度量參數(shù) 6
1．5  本書的內(nèi)容安排 7
習(xí)題 8
主要參考文獻(xiàn) 8
第2章   信號(hào)分析基礎(chǔ) 9
2．1  引言 9
2．2  確定信號(hào)分析方法回顧 9
2．3  信號(hào)的矢量表示 13
2．4  希爾伯特變換及應(yīng)用 15
2．5  隨機(jī)信號(hào)的基本概念和特點(diǎn) 21
2．6  隨機(jī)過程的主要統(tǒng)計(jì)特性 23
2．7  隨機(jī)變量函數(shù)的分布及數(shù)字特征 25
2．8  平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào) 26
2．9  信號(hào)功率譜密度 28
2．10  通信系統(tǒng)中幾種常用的隨機(jī)過程 30
2．11  平穩(wěn)隨機(jī)過程與時(shí)不變線性系統(tǒng) 36
2．12  循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過程 39
2．13  匹配濾波器 43
2．14  信號(hào)的帶寬 47
2．15  常用的幾種特殊函數(shù) 50
2．16  本章小結(jié) 51
習(xí)題 51
主要參考文獻(xiàn) 53
第3章  模擬信號(hào)的數(shù)字編碼 54
3．1  引言 54
3．2  低通和帶通信號(hào)抽樣定理 54
3．2．1  低通信號(hào)理想抽樣 54
3．2．2  低通信號(hào)自然抽樣 55
3．2．3  混疊現(xiàn)象與低通抽樣定理 56
3．2．4  帶通抽樣定理 58
3．3  模擬信號(hào)的量化 61
3．3．1  標(biāo)量量化 61
3．3．2  矢量量化 63
3．3．3  均勻量化 64
3．3．4  非均勻量化 67
3．3．5  對(duì)數(shù)量化 72
3．4  脈沖編碼調(diào)制 77
3．4．1  常用的PCM編碼方式 77
3．4．2  A律與?律PCM編碼 78
3．4．3  對(duì)數(shù)PCM與線性PCM間的變換 81
3．5  差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM） 83
3．5．1  預(yù)測(cè)編碼的基本概念 84
3．5．2  信號(hào)預(yù)測(cè)的基本方法 85
3．5．3  自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制 89
3．6  增量調(diào)制（ 調(diào)制） 91
3．6．1  簡單增量調(diào)制 92
3．6．2  增量總和調(diào)制――?-Σ調(diào)制 95
3．6．3  數(shù)字壓擴(kuò)自適應(yīng)增量調(diào)制 97
3．7  不同編碼方式的誤碼性能分析 99
3．7．1  增量調(diào)制編碼的誤碼性能分析 99
3．7．2  線性PCM編碼的誤碼性能分析 101
3．7．3  兩種編碼的抗誤碼性能比較 102
3．8  本章小結(jié) 103
習(xí)題 103
主要參考文獻(xiàn) 104
第4章  信息論基礎(chǔ) 105
4．1  引言 105
4．2  信息的度量 105
4．2．1  離散信源信息的度量 106
4．2．2  離散信源的平均信息量――信源的熵 107
4．2．3   熵的最大化 107
4．2．4  離散信源的聯(lián)合熵與條件熵 111
4．3  離散信道及容量 112
4．3．1  信道的模型 112
4．3．2  互信息量 113
4．3．3  熵函數(shù)與平均互信息量之間的關(guān)系 114
4．3．4  離散信道的容量 116
4．3．5  離散無記憶對(duì)稱信道及特性 119
4．4  連續(xù)信源、信道及容量 121
4．4．1  連續(xù)信源的相對(duì)熵 121
4．4．2  連續(xù)信源的相對(duì)條件熵和互信息量 123
4．4．3  連續(xù)信源的相對(duì)熵的最大化 125
4．4．4  加性高斯噪聲干擾信道的容量 127
4．4．5  信道容量和信道帶寬的歸一化分析 131
4．5  信源編碼的基本概念與方法 133
4．5．1  離散無記憶信源 133
4．5．2  離散無記憶信源的等長編碼 135
4．5．3  離散無記憶信源的不等長編碼 143
4．5．4  霍夫曼編碼 149
4．6  信道編碼的基本概念與方法 154
4．6．1  離散無記憶信道的轉(zhuǎn)移矩陣與后驗(yàn)概率矩陣 154
4．6．2  最大后驗(yàn)概率譯碼準(zhǔn)則 156
4．6．3  最大似然譯碼準(zhǔn)則 157
4．6．4  費(fèi)諾不等式 158
4．6．5  信道編碼定理 160
4．7  率失真理論 166
4．7．1  平均失真度 166
4．7．2  率失真函數(shù) 167
4．8  本章小結(jié) 176
習(xí)題 176
主要參考文獻(xiàn) 179
第5章  數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 180
5．1  引言 180
5．2  基帶傳輸系統(tǒng)基本模型 180
5．3  基帶信號(hào)的波形設(shè)計(jì)與編碼 181
5．3．1  基帶信號(hào)的波形設(shè)計(jì)原則 181
5．3．2  基帶信號(hào)的基本波形 182
5．3．3  常用的基帶信號(hào)傳輸碼型 183
5．4  基帶信號(hào)的功率譜 186
5．4．1  二進(jìn)制純隨機(jī)序列基帶信號(hào)的功率譜 186
5．4．2  二進(jìn)制平穩(wěn)序列基帶信號(hào)的功率譜 190
5．5  碼間串?dāng)_與波形傳輸無失真的條件 192
5．5．1  基帶信道的傳輸特性與碼間串?dāng)_ 192
5．5．2  奈奎斯特第一準(zhǔn)則 193
5．5．3  奈奎斯特第二準(zhǔn)則 200
5．5．4  奈奎斯特第三準(zhǔn)則 202
5．6  部分響應(yīng)基帶傳輸系統(tǒng) 203
5．6．1  部分響應(yīng)系統(tǒng)的信號(hào)波形特性 203
5．6．2  預(yù)編碼和相關(guān)編碼 207
5．7  基帶信號(hào)的檢測(cè)與最佳接收 210
5．7．1  加性高斯白噪聲干擾下的信號(hào)檢測(cè) 210
5．7．2  基帶信號(hào)的最佳接收 215
5．7．3  基帶傳輸系統(tǒng)特性的眼圖觀測(cè)方法 219
5．8  本章小結(jié) 220
習(xí)題 220
主要參考文獻(xiàn) 223
第6章  數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 224
6．1  引言 224
6．2  數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理 225
6．2．1  數(shù)字載波調(diào)制的基本原理 225
6．2．2  數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)的功率譜分析 227
6．2．3  數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)解調(diào)的基本原理 229
6．3  二進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 232
6．3．1  2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 232
6．3．2  2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 242
6．3．3  2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 247
6．3．4  2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 252
6．3．5  二進(jìn)制調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能比較 258
6．4  多進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 259
6．4．1  信號(hào)統(tǒng)計(jì)判決的基本原理 261
6．4．2  MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 265
6．4．3  MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 268
6．4．4  MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 272
6．4．5  MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 276
6．5  恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制 280
6．5．1  MSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 280
6．5．2  GMSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 289
6．6  正交頻分復(fù)用載波調(diào)制傳輸系統(tǒng) 298
6．6．1  并行傳輸?shù)幕靖拍?298
6．6．2  OFDM的基本原理 299
6．6．3  OFDM信號(hào)的時(shí)間保護(hù)間隔與循環(huán)前綴 302
6．6．4  OFDM信號(hào)的功率譜及OFDM信號(hào)的特點(diǎn) 303
6．7  本章小結(jié) 305
習(xí)題 306
主要參考文獻(xiàn) 308
第7章  傳輸信道 309
7．1  引言 309
7．2  信道的定義和分類 309
7．2．1  信道的定義 309
7．2．2  恒參信道 310
7．2．3  隨參信道 311
7．3  信道的損耗與衰落特性 312
7．3．1  自由空間傳輸損耗模型 313
7．3．2  傳輸路徑損耗模型 313
7．3．3  傳輸信道陰影衰落模型 314
7．3．4  路徑損耗與陰影衰落綜合模型 315
7．4  信道的統(tǒng)計(jì)多徑模型 316
7．4．1  多普勒頻移與多徑接收信號(hào) 316
7．4．2  窄帶衰落模型 318
7．4．3  寬帶衰落模型* 322
7．5  信道的容量分析 329
7．5．1  平坦衰落信道的容量 329
7．5．2  頻率選擇性衰落信道容量 332
7．6  信道估計(jì)與均衡 334
7．6．1  信道估計(jì)與均衡的基本概念 334
7．6．2  最大似然序列估計(jì)法* 338
7．6．3  數(shù)字時(shí)域均衡的基本原理 339
7．6．4  數(shù)字時(shí)域均衡的常用方法 341
7．6．5  自適應(yīng)均衡器 345
7．7  本章小結(jié) 347
習(xí)題 347
主要參考文獻(xiàn) 349
第8章  差錯(cuò)控制編碼 350
8．1  引言 350
8．2  差錯(cuò)控制編碼的主要類型和方式 350
8．2．1  差錯(cuò)控制編碼的主要類型 350
8．2．2  差錯(cuò)控制的方式 350
8．3  簡單的差錯(cuò)控制方法 351
8．3．1  奇偶校驗(yàn)碼 351
8．3．2  重復(fù)碼 352
8．3．3  水平奇偶校驗(yàn)碼 353
8．4  線性分組碼的代數(shù)基礎(chǔ)* 354
8．5  線性分組碼的基本性質(zhì) 362
8．5．1  碼距的概念 363
8．5．2  碼距與檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力的關(guān)系 364
8．5．3  線性分組碼的生成矩陣與監(jiān)督矩陣 366
8．5．4  線性分組碼的最小碼距與最小碼重的關(guān)系 371
8．5．5  線性分組碼的標(biāo)準(zhǔn)陣、陪集首和陪集 373
8．5．6  漢明碼 375
8．5．7  線性分組碼糾錯(cuò)能力分析 379
8．6  循環(huán)碼 381
8．6．1  循環(huán)碼的基本概念和定理 381
8．6．2  系統(tǒng)碼結(jié)構(gòu)的循環(huán)碼 386
8．6．3  循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 393
8．6．4  漢明循環(huán)碼 394
8．6．5  BCH碼* 396
8．7  卷積碼 406
8．7．1  卷積碼編碼器的構(gòu)造和表示方法 406
8．7．2  卷積碼的卷積關(guān)系、生成矩陣與生成多項(xiàng)式 407
8．7．3  卷積碼的監(jiān)督矩陣與監(jiān)督多項(xiàng)式矩陣 414
8．7．4  卷積碼的伴隨式與代數(shù)譯碼 416
8．7．5  卷積碼的狀態(tài)圖、樹圖與網(wǎng)格圖描述 421
8．7．6  卷積碼的距離特性與轉(zhuǎn)移函數(shù) 425
8．7．7  卷積碼的概率譯碼原理 430
8．7．8  卷積碼的維特比譯碼 433
8．7．9  維特比譯碼器的性能分析* 443
8．7．10  卷積碼的碼率變換操作――鑿孔卷積碼* 446
8．8  調(diào)制與編碼的權(quán)衡 450
8．8．1  調(diào)制方式的權(quán)衡問題 450
8．8．2  帶寬受限系統(tǒng)與功率受限系統(tǒng) 452
8．8．3  帶寬與功率均受限系統(tǒng) 454
8．9  本章小結(jié) 458
習(xí)題 458
主要參考文獻(xiàn) 460
第9章  同步原理與技術(shù) 461
9．1  引言 461
9．2  鎖相環(huán) 461
9．2．1  鎖相環(huán)的組成 461
9．2．2  鎖相環(huán)的工作原理 462
9．2．3  鎖相環(huán)的基本性能分析 463
9．3  載波同步 467
9．3．1  直接提取法 467
9．3．2  插入導(dǎo)頻法 472
9．3．3  載波相位的似然估計(jì)法* 473
9．4  符號(hào)同步 477
9．4．1  直接提取法 477
9．4．2  插入導(dǎo)頻法 479
9．4．3  符號(hào)同步的似然估計(jì)法* 480
9．4．4  載波相位和符號(hào)同步的聯(lián)合估計(jì)* 481
9．5  幀同步 482
9．5．1  幀同步標(biāo)識(shí)符的周期性插入法 483
9．5．2  幀同步標(biāo)識(shí)符的相關(guān)搜索法 486
9．6  本章小結(jié) 489
習(xí)題 489
主要參考文獻(xiàn) 491
第10章  擴(kuò)展頻譜通信技術(shù) 492
10．1  引言 492
10．2  擴(kuò)頻系統(tǒng)的基本概念 492
10．2．1  擴(kuò)頻系統(tǒng)的基本原理 492
10．2．2  擴(kuò)頻系統(tǒng)的分類 493
10．2．3  擴(kuò)頻系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 496
10．2．4  擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) 497
10．3  偽隨機(jī)序列 498
10．3．1  m序列 499
10．3．2  Gold序列 503
10．4  直接序列擴(kuò)頻技術(shù) 505
10．5  跳頻技術(shù) 506
10．5．1  跳頻系統(tǒng)工作原理 506
10．5．2  跳頻器 508
10．6  擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步 510
10．6．1  擴(kuò)頻碼的捕獲 510
10．6．2  擴(kuò)頻碼的跟蹤 513
10．7  擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用 515
10．7．1  擴(kuò)頻技術(shù)在軍事通信中的應(yīng)用 515
10．7．2  擴(kuò)頻技術(shù)在民用通信中的應(yīng)用 516
10．8  本章小結(jié) 518
習(xí)題 518
主要參考文獻(xiàn) 519
第11章   信道復(fù)用與多址技術(shù) 520
11．1  引言 520
11．2  頻分復(fù)用與頻分多址 521
11．3  時(shí)分復(fù)用與時(shí)分多址 522
11．4  碼分復(fù)用與碼分多址 523
11．5  空分復(fù)用與空分多址 526
11．6  統(tǒng)計(jì)復(fù)用與隨機(jī)多址 527
11．7  綜合復(fù)用 533
11．8  本章小結(jié) 534
習(xí)題 534
主要參考文獻(xiàn) 534
附錄   縮寫索引表 535