数字通信（第五版 中文精简版）

本书是在《数字通信（第五版）》的基础上，根据靠前的实际教学情况进行精简和改编的。主要的精简原则为：保留信号传输理论内容，舍去信息传输理论内容，并以传统而经典的数字传输理论为主，无线通信为辅。改编的部分主要是根据靠前实际教学的常用习惯来进行的。精简后的内容主要涵盖：确定与随机信号分析，数字调制方法，AWGN信道的很好接收机，载波和符号同步，通过带限信道的数字通信，自适应均衡，多信道和多载波系统，数字通信用扩频信号，衰落信道：信道特征与信号传输，多天线系统。

第1章 绪论 1
1.1 数字通信系统的基本组成部分 1
1.2 通信信道及其特征 2
1.3 通信信道的数学模型 6
1.4 数字通信发展的回顾与展望 7

第2章 确定与随机信号分析 10
2.1 带通信号与系统的表示 10
2.1.1 带通信号的表示法 10
2.1.2 带通系统对带通信号的响应 15
2.2 波形的信号空间表示 16
2.2.1 矢量空间概念 16
2.2.2 信号空间概念 18
2.2.3 信号的正交展开 18
2.2.4 格拉姆-施密特（Gram-Schmidt）过程 20
2.3 某些有用的随机变量 25
2.4 随机过程 38
2.4.1 广义平稳随机过程 38
2.4.2 循环平稳随机过程 40
2.5 随机过程的级数展开 41
2.5.1 带限随机过程的抽样定理 41
2.5.2 K-L（Karhunen-Loève）展开式 42
2.6 带通平稳随机过程 44
习题 47

第3章 数字调制方法 55
3.1 数字调制信号的表示 55
3.2 无记忆调制方法 56
3.2.1 脉冲幅度调制（PAM） 57
3.2.2 相位调制 59
3.2.3 正交幅度调制 61
3.2.4 多维信号传输 63
3.3 有记忆信号传输方式 68
3.3.1 连续相位频移键控（CPFSK） 69
3.3.2 连续相位调制（CPM） 70
3.4 数字调制信号的功率谱 78
3.4.1 有记忆数字调制信号的功率谱密度 79
3.4.2 线性调制信号的功率谱密度 80
3.4.3 有限记忆数字调制信号的功率谱密度 82
3.4.4 马尔可夫结构调制方式的功率谱密度 82
3.4.5 CPFSK和CPM信号的功率谱密度 84
习题 90

第4章 AWGN信道的最佳接收机 99
4.1 波形与矢量信道的模型 99
4.1.1 一般矢量信道的最佳检测 100
4.2 波形与矢量AWGN信道 103
4.2.1 矢量AWGN信道的最佳检测 105
4.2.2 AWGN信道最佳接收机的实现 110
4.2.3 最大似然检测错误概率的一致边界 114
4.3 带限信号传输的最佳检测和错误概率 117
4.3.1 ASK或PAM信号传输的最佳检测和错误概率 118
4.3.2 PSK信号传输方式的最佳检测和错误概率 119
4.3.3 QAM信号传输的最佳检测和错误概率 122
4.3.4 解调与检测 125
4.4 功限信号传输的最佳检测和错误概率 127
4.4.1 正交信号传输的最佳检测和错误概率 127
4.4.2 双正交信号传输的最佳检测和错误概率 130
4.4.3 单纯信号传输的最佳检测和错误概率 131
4.5 不确定情况下的最佳检测：非相干检测 131
4.5.1 载波调制信号的非相干检测 133
4.5.2 FSK调制信号的最佳非相干检测 135
4.5.3 正交信号传输非相干检测的错误概率 135
4.5.4 相关二进制信号包络检测的错误概率 138
4.5.5 差分PSK（DPSK） 139
4.6 数字信号传输方法的比较 142
4.6.1 带宽与维度 142
4.7 格和基于格的星座图 144
4.7.1 格的介绍 145
4.7.2 基于格的信号星座图 149
4.8 有记忆信号传输方式的检测 153
4.8.1 最大似然序列检测器 153
4.9 CPM信号的最佳接收机 155
4.9.1 CPM的最佳解调和检测 156
4.9.2 CPM信号的性能 159
4.9.3 CPM信号的次最佳解调和检测 163
习题 164

第5章 载波和符号同步 180
5.1 信号参数估计 180
5.1.1 似然函数 181
5.1.2 信号解调中的载波恢复与符号同步 181
5.2 载波相位估计 183
5.2.1 最大似然载波相位估计 184
5.2.2 锁相环 186
5.2.3 加性噪声对相位估计的影响 187
5.2.4 面向判决环 189
5.2.5 非面向判决环 193
5.3 符号定时估计 198
5.3.1 最大似然定时估计 198
5.3.2 非面向判决定时估计 199
5.4 载波相位和符号定时的联合估计 202
5.5 最大似然估计器的性能特征 204
习题 206

第6章 通过带限信道的数字通信 208
6.1 带限信道的特征 208
6.2 带限信道的信号设计 211
6.2.1 无符号间干扰的带限信号的设计——奈奎斯特准则 213
6.2.2 具有受控ISI的带限信号设计——部分响应信号 216
6.2.3 对受控ISI的数据检测 219
6.2.4 有失真信道的信号设计 223
6.3 有ISI和AWGN信道的最佳接收机 226
6.3.1 最佳最大似然接收机 226
6.3.2 具有ISI信道的离散时间模型 228
6.3.3 离散时间白噪声滤波器模型的维特比算法 230
6.4 线性均衡 232
6.4.1 峰值失真准则 233
6.4.2 均方误差（MSE）准则 237
6.4.3 MSE均衡器的性能特征 240
6.4.4 分数间隔均衡器 242
6.4.5 基带和带通线性均衡器 246
6.5 判决反馈均衡器 247
6.5.1 系数最佳化 248
6.5.2 DFE的性能特征 249
6.6 降低复杂性的ML检测器 251
习题 253

第7章 自适应均衡 264
7.1 自适应线性均衡 264
7.1.1 迫零算法 264
7.1.2 LMS算法 265
7.1.3 LMS算法的收敛特性 268
7.1.4 由有噪梯度估计值引起的过剩MSE 269
7.1.5 加速LMS算法的初始收敛速率 271
7.1.6 自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法 273
7.1.7 用于ML序列检测的自适应信道估计器 274
7.2 自适应判决反馈均衡器 275
7.3 自适应均衡的递归最小二乘算法 276
7.3.1 递推最小二乘（卡尔曼）算法 277
7.3.2 线性预测和格型滤波器 280
习题 284

第8章 多信道和多载波系统 287
8.1 在AWGN信道中的多信道数字通信 287
8.1.1 二进制信号 289
8.1.2 M元正交信号 290
8.2 多载波通信 291
8.2.1 单载波和多载波调制 292
8.2.2 非理想线性滤波器信道的容量 292
8.2.3 正交频分复用（OFDM） 293
8.2.4 OFDM系统的调制和解调 294
8.2.5 OFDM系统的FFT算法实现 296
8.2.6 多载波信号的谱特征 298
8.2.7 多载波调制中的比特和功率的分配 300
8.2.8 多载波调制中的峰均比 302
8.2.9 多载波调制中的信道编码的考虑 303
习题 303

第9章 数字通信用扩频信号 305
9.1 扩频数字通信系统的模型 305
9.2 直接序列扩频信号 306
9.2.1 译码器的差错率性能 308
9.2.2 DS扩频信号的一些应用 314
9.2.3 脉冲干扰对DS扩频系统的影响 318
9.2.4 DS扩频系统中窄带干扰的删除 322
9.2.5 PN序列的生成 327
9.3 跳频扩频信号 329
9.3.1 AWGN信道中的FH扩频信号的性能 331
9.3.2 部分频带干扰下FH扩频信号的性能 332
9.3.3 基于FH扩频信号的CDMA系统 335
9.4 其他类型的扩频信号 336
习题 337

第10章 衰落信道：信道特征与信号传输 340
10.1 多径衰落信道的特征 340
10.1.1 信道相关函数和功率谱 342
10.1.2 衰落信道的统计模型 346
10.2 信号特征对信道模型选择的影响 349
10.3 频率非选择性慢衰落信道 350
10.4 多径衰落信道的分集技术 353
10.4.1 二进制信号 353
10.4.2 多相信号 359
10.4.3 M元正交信号 360
10.5 频率选择性慢衰落信道中的信号传输：RAKE解调器 365
10.5.1 抽头延迟线信道模型 365
10.5.2 RAKE解调器 366
10.5.3 RAKE解调器的性能 368
10.5.4 符号间干扰信道的接收机结构 374
10.6 多载波调制（OFDM） 375
10.6.1 多普勒扩展引起的OFDM系统性能的减损 376
10.6.2 OFDM系统中ICI的抑制 379
习题 380

第11章 多天线系统 386
11.1 多天线系统的信道模型 386
11.1.1 慢衰落频率非选择性MIMO信道中的信号传输 387
11.1.2 MIMO系统中数据符号检测 388
11.1.3 通过慢衰落频率选择性MIMO信道的信号传输 392
11.2 扩频信号与多码传输 396
11.2.1 正交扩频序列 397
11.2.2 复用增益与分集增益 399
11.2.3 多码MIMO系统 400
习题 403