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| 內容簡介： |
本书是信息传输领域中综合性、理论性和系统性较强的一本教材；内容包括：数字通信的数学基础、通信信源与信源编码、数字调制与基带传输、理想高斯白噪声信道条件下的数字解调、载波同步与符号同步、通信信道与无线链路、信道编码、扩频通信、信道均衡、多信道协同传输和多用户通信技术等；各章后附有习题。
本书既适于通信领域研究生作为学位课教材，也适于通信相关领域的科技工作者学习和应用参考。本书对通信系统结构和信号处理方法的描述，尽可能采用复数域数字信号处理方式；对于一些重要概念和学术思想，特别是作者所提出的新方法和新观点，都有数学推导或证明，因而便于读者深入理解、引伸扩展和灵活运用。
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| 關於作者： |
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易克初，IEEE会员、IEICE会员、中国电子学会高级会员、全国信号处理学会委员、西安电子科技大学通信工程学院学术委员会委员。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1.1 信息化社会中的数字通信
1.2 通信系统和通信信道
1.2.1 通信系统的基本结构
1.2.2 通信信道
1.3 通信数字化
1.4 本书的主要内容和教学方法
第2章 数字通信的数学基础
2.1 信号
2.2 信号的空间表示
2.2.1 信号的复数形式表示
2.2.2 带通线性系统的复数形式描述
2.2.3 矢量及其内积空间
2.2.4 矩阵
2.2.5 连续波信号的空间表示
2.3 描述信号和系统最常用的两种正交变换
2.3.1 傅里叶变换
2.3.2 Z变换
2.4 随机变量及其统计特性
2.4.1 随机变量及其函数的概率分布
2.4.2 随机变量的统计特性
2.4.3 随机变量的特征函数
2.4.4 随机变量截尾概率的上界
2.4.5 中心极限定理
2.4.6 一些重要随机变量的概率分布
2.5 随机过程
2.5.1 随机过程及其平稳性
2.5.2 高斯分布随机过程
2.5.3 循环平稳过程
2.5.4 带通随机信号的描述
2.5.5 非平稳过程的分析与表示
习题
第3章 通信信源与信源编码
3.1 信源概述
3.1.1 信源的分类及其基本特性
3.1.2 连续信号的离散化——采样定理
3.2 信息的度量和信源熵
3.2.1 信息量的度量
3.2.2 信源熵
3.3 离散信源信息的编码
3.3.1 定长编码
3.3.2 变长编码
3.3.3 Huffman编码算法
3.3.4 Lempel-Ziv编码算法
3.4 无记忆序列的压缩编码
3.4.1 率失真函数
3.4.2 采样信号的量化编码
3.4.3 矢量量化
3.5 有记忆序列的压缩编码
3.5.1 线性预测编码
3.5.2 有记忆序列的其他编码方法
习题
第4章 数字调制及基带传输技术
4.1 传输符号的形成和矢量表示
4.1.1 数字基带传输的码型设计
4.1.2 用矢量表示符号
4.2 基带调制
4.2.1 基带调制与基带传输
4.2.2 实现无码间干扰传输的成形波设计
4.2.3 成形波函数的平移正交性
4.2.4 码间干扰受控的波形成形技术
4.3 载波调制
4.4 常用的数字调制方式
4.4.1 数字调制的描述
4.4.2 无记忆数字调制
4.4.3 有记忆线性调制
4.4.4 有记忆非线性调制
4.5 数字调制信号的功率谱
4.5.1 线性调制信号的功率谱
4.5.2 连续相位调制信号的功率谱
习题
第5章 AWGN信道下的数字解调
5.1 数字解调的分解描述
5.1.1 载波解调
5.1.2 基带解调
5.1.3 符号判决
5.1.4 有记忆线性调制信号的解调和最佳检测
5.2 无记忆调制方式传输的误码特性
5.2.1 相干解调器误码特性的一种通用计算方法
5.2.2 M元PAM调制方式及其误码特性
5.2.3 MPSK调制的误码特性
5.2.4 DPSK调制信号的解调及其误码特性
5.2.5 M元正交波形调制的误码特性
5.2.6 QAM调制的误码特性
5.2.7 APSK调制的误码特性
5.2.8 各种数字调制方式的性能比较
5.3 连续相位调制信号的解调与检测
5.3.1 连续相位调制信号的特点
5.3.2 连续相位调制信号解调检测过程的分解描述
5.3.3 连续相位调制信号解调判决的Viterbi算法
5.3.4 连续相位调制的性能
习题
第6章 载波跟踪与符号同步
6.1 载波同步误差与符号同步误差的估计
6.1.1 载波同步误差与符号同步误差的影响
6.1.2 两种参数估计方法
6.1.3 最佳估计的性能特点
6.1.4 载波频率与相位的估计
6.2 数字解调中的载波同步技术
6.2.1 模拟锁相环
6.2.2 数字锁相环
6.2.3 数字锁相环的闭环响应及参数设计
6.2.4 数字锁相环的性能
6.2.5 数字锁频环
6.3 符号定时同步
6.3.1 引言
6.3.2 最大似然定时误差估计及符号定时同步环
6.3.3 数字式符号定时同步环
6.3.4 基于可变群延迟滤波器的高精度定时同步
6.4 载波相位和符号定时的联合估计
习题
第7章 通信信道与无线链路
7.1 信道模型与信道容量
7.1.1 信道的划分和定义
7.1.2 信道容量
7.1.3 各种波形信道的容量及其逼近香农限的方法
7.1.4 信道可靠性函数ER
7.2 线性滤波器信道
7.2.1 线性滤波器信道的成因
7.2.2 线性滤波器信道条件下的最佳接收
7.2.3 噪声白化与等效有记忆离散AWGN信道模型
7.3 多径衰落信道
7.3.1 多径效应和多径衰落信道
7.3.2 多径衰落的幅度统计特性
7.3.3 多径衰落信道的时频特性
7.3.4 多径衰落特性的分类
7.4 无线通信链路分析
7.4.1 中继系统的传输性能
7.4.2 无线通信系统的链路预算
习题
第8章 数字通信中的信道编码
8.1 编译码器设计中多种因素的权衡
8.1.1 编码增益及其极限
8.1.2 不同误码率下码率与信噪比的关系
8.1.3 编译码器设计中各种因素的权衡
8.2 差错类型及差错控制方式
8.3 分组码
8.3.1 有限域FGq
8.3.2 分组码的基本概念
8.3.3 生成矩阵与校验矩阵
8.3.4 伴随式译码
8.3.5 一些特殊的线性分组码
8.3.6 线性分组码的软判决译码
8.4 低密度奇偶校验码LDPC码
8.4.1 LDPC码的表示方法
8.4.2 LDPC码译码
8.4.3 LDPC译码示例
8.4.4 LDPC码性能影响因素
8.5 卷积码
8.5.1 卷积编码器的描述
8.5.2 卷积码的距离特性与编码增益
8.5.3 卷积码的维特比译码算法
8.5.4 删余卷积码
8.5.5 串行级联码
8.5.6 Turbo码并行级联码
8.5.7 格编码调制TCM
8.6 信道编码的应用
8.6.1 GSM中的编码
8.6.2 第三代移动通信中的编码
8.6.3 LTE中的编码
8.6.4 DVB中的信道编码
8.6.5 IEEE802.16中的编码
8.6.6 Turbo码在国际标准中的应用
8.6.7 信道编码在深空探测中的应用
习题
第9章 扩频通信概述
9.1 直接序列扩频通信系统
9.1.1 直接序列DS扩频通信系统的总体结构
9.1.2 DS扩频信号的产生
9.1.3 扩频信号的接收——解扩解调
9.1.4 扩频通信系统PN码的产生
9.1.5 DS扩频与编码相结合
9.2 DS扩频通信系统的特点和应用
9.2.1 DS扩频通信系统的主要特点
9.2.2 DS扩频信号的频谱
9.2.3 DS扩频通信系统的干扰容限
9.2.4 DS扩频通信信号中窄带干扰的消除
9.2.5 DS扩频通信的应用
9.3 跳频通信系统
9.3.1 跳频系统的原理
9.3.2 跳频系统的特点
9.3.3 跳频系统的应用
9.4 其他扩频方式
9.5 扩频通信系统的同步
9.5.1 DS扩频通信系统的同步
9.5.2 跳频通信系统的同步
习题
第10章 信道均衡
10.1 有记忆AWGN信道下的最佳接收检测
10.1.1 有记忆AWGN离散信道模型
10.1.2 无匹配滤波器时的最大似然检测
10.1.3 结合匹配滤波时的最大似然检测
10.1.4 最大似然序列检测的性能和实现
10.2 线性均衡
10.2.1 线性均衡的基本原理
10.2.2 峰值失真准则均衡器
10.2.3 最小均方误差MSE均衡器
10.2.4 单载波频域均衡
10.2.5 分数间隔均衡器FSE
10.3 判决反馈均衡器
10.3.1 基于判决反馈的MSE均衡器
10.3.2 发送端的均衡——Tomlinson-Harashima预编码
10.4 迭代均衡和译码——Turbo均衡
10.5 自适应均衡
10.5.1 自适应迫零均衡器
10.5.2 最小均方LMS迭代算法自适应均衡器
10.5.3 自适应分数间隔均衡器——抽头泄漏算法
10.5.4 自适应判决反馈均衡器和信道估计器
10.5.5 网格编码调制信号的自适应均衡
10.5.6 最小二乘递推RLS自适应均衡器
10.5.7 盲均衡
习题
第11章 多信道协同传输技术
11.1 信道复用和分集传输
11.2 多信道分集传输中的合并方法及分集增益
11.2.1 多条AWGN信道的分集传输方法
11.2.2 等比合并法及其分集增益
11.2.3 最大比合并法及其分集增益
11.3 频分复用与多载波通信
11.3.1 非理想线性滤波器信道的容量
11.3.2 基于FFT的多载波系统
11.3.3 DFT扩展的OFDM
11.4 时分复用传输技术
11.4.1 时分复用技术的性能和应用
11.4.2 实现连续波时分复用传输的分帧交织叠接相加法
11.4.3 准正交时分复用法
11.5 利用多径分集的RAKE接收机
11.5.1 RAKE接收机的基本原理
11.5.2 符号间干扰信道的RAKE接收机结构
11.5.3 RAKE接收机的性能和应用
11.6 多输入多输出系统
11.6.1 MIMO系统模型
11.6.2 MIMO系统中空时编码算法
11.6.3 MIMO系统的信道容量
习题
第12章 多用户通信
12.1 多址技术与通信网络
12.1.1 多址技术概述
12.1.2 双工技术
12.1.3 通信网的拓扑结构
12.2 各种基本多址方式的主要特点和应用
12.2.1 随机接入多址Aloha
12.2.2 频分多址FDMA
12.2.3 时分多址TDMA
12.2.4 码分多址
12.3 CDMA系统中多用户联合检测技术
12.3.1 CDMA系统的接收检测
12.3.2 CDMA系统最佳多用户联合检测
12.3.3 线性多用户检测器
12.3.4 非线性多用户检测器
12.4 用户协作通信技术
12.4.1 协作通信系统模型
12.4.2 常用的协作通信协议及其性能
12.4.3 协作通信技术的进一步发展
习题
参考文献
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| 內容試閱：
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人类已进入信息社会，数字通信及其数字化是推动社会信息化最重要的力量之一；以数字通信为代表的数字化热潮的蓬勃发展，已经改变了人们的生产、生活和社会活动方式。通信无处不在，人人需要通信；旺盛的需求和科技创新的紧密结合，推动着通信行业突飞猛进发展。在最近几年国家重大专项的推动下，宽带无线移动通信的发展正在掀起一个新的高潮；学术上创新性成果更多涌现，并且更快地进入产业化而产生巨大的社会和经济效益。因此无论从人才培养还是推动科技发展来看，对于数字通信理论与技术知识都存在迫切的需求。
从知识结构的特点来说，通信领域可划分为信息传输和通信网络两大分支。前者所涉及的基础理论十分宽广深厚，包括：信号与系统分析、正交变换、矩阵理论、泛函分析、线性代数、高等代数、概率论、随机过程、信号检测、优化理论、信息论与编码等。在这些基础理论的支撑下发展了许多专门知识和关键技术，例如：调制解调、载波跟踪、扩频跳频、信道均衡、多信道复用与分集传输、多输入多输出系统、多址接入与分发、多用户检测、用户协作通信等技术。本书力求尽可能全面而有重点地涵盖这些内容。
本书是作者在讲授博士生、硕士生学位课程“数字通信”中所用自编讲义的基础上，经反复修改、完善而成的。作者在2003年准备开讲此课时，对于国内外有关教材进行了仔细分析比较，发现电子工业出版社引进出版的《数字通信》第4版是最好的教材。该书由美国John
G.
Proakis编著，张力军等人翻译，不仅内容覆盖面广，而且论述深入、引证严谨，在美国就被普遍选作研究生教材。但当我们用过两轮之后，发现教学中有三难：教师很难讲，学生很难学，考试很麻烦；而且有些同学学了之后不会用。教师要在有限的课时中把这本书的内容讲深讲透确实很难；学生感到难学和学习效果不佳，也许是内容过多而可读性又不够强所致；此外书中许多概念的数学表达基于模拟信号处理方式，这与科研实践中都采用数字信号处理方式不一致，因此有些同学感到运用有困难。于是我们参考原书的基本内容编写了讲义作为主讲教材，而将原书作为参考书，从此教学效果显著改善。作者所在课题组每年招收的20余名硕士生、博士生，从他们学完此课后转入科研工作的情况可以明显地感觉到，这门课的教学对于推动科研工作确实发挥了重要作用；其他课题组也有同样的反映，因为此课每个学期都开，每年有近百名研究生选它为学位课。
本书所涉及题材范围与John G. Proakis编著的Digital Communications
第4、5版相似，除此之外还参考了多本专著或教材，以及一些公开发表的学术论文。本书主要有以下特点：
1．在选材上，力求以有限篇幅实现足够宽广的覆盖，而又涉及学科前沿
基本上覆盖了信息传输领域的基础理论和专门知识，但又注意避免过于繁杂，力求做到提纲携领、聚焦要点、深入透彻，使读者便于掌握要领后向更广的范围引伸辐射。全书分12章，各章附有习题，很适于作为40～60学时的研究生课程教材，对于相关领域的科技工作者也有重要参考价值。内容除涉及基础理论和系统设计的一些新观点和新方法之外，还介绍了诸如OFDM技术、MIMO技术、协作通信等学科前沿的内容；所提供的数据和图表可实际应用，例如各种调制方式在AWGN信道条件下的比特误码特性曲线，比较完整而准确。
2．注重基于数字信号处理方式进行系统和方法的描述
对通信系统结构和信号处理方法的描述，尽可能采用数字信号处理方式，特别是采用基带复信号形式进行描述，这些描述与仿真或FPGA设计实现方式直接相对应，有助于读者直观理解、学以致用。采用三步分解法描述数字调制和解调的过程，使对于通信系统及其各阶段信号形态的描述显得更加清晰。调制划分为符号形成与矢量表示、基带调制和载波调制三步；解调划分为载波解调、基带解调和符号判决三步。这种独特的描述方法在以后各章节中显示出了明显的优越性。例如：对连续相位调制及其解调的描述，将信道划分定义为离散符号传输信道和波形信道，关于扩频通信系统中解扩、解调、符号判决及其关联性的描述，对于多信道协同传输、多用户通信技术等的描述。采用复数域数字信号处理方式描述正交上下变频、载波同步环路、信道匹配滤波、最大似然检测、多径传输特性、多用户检测、协作通信技术等，不仅概念描述更清楚准确，而且表达式与实际应用相吻合。
3．注重一些重要概念和方法的数学推导和证明
对于一些重要概念和学术思想，特别是作者所提出的新方法和新观点，都有数学推导或证明，因而便于读者深入理解和灵活运用。例如：
①
提出了一种相干解调误码特性的分析计算新方法，由BPSK误码特性的基本公式推广应用到MPAM、MPSK、MQAM，不仅简明直观，而且便于推广应用。
② 证明了Sinc函数和平方根升余弦谱特性的成形波具有平移正交性，并提出了构造其它具有平移正交性成形波的方法。
③ 提出了一种数字锁相环闭环系统函数的推导和环路参数设计的新方法，可推广应用到高阶锁相环和锁频环的设计、实现。
④
证明了信道匹配滤波器CMF具有最大比同相合并作用，因而能使接收信号的信噪比得到最大程度的提升；并给出了采用非因果FIR滤波器实现CMF的方法。
⑤ 推导出多径传输信道单位冲激响应的新型表达式，得到一个重要结论：带宽为W赫兹最大多径时延为 秒的多径信道，最多只有W
个独立的延迟信号分量，因而其单位冲激响应可表示为一个W 阶的FIR滤波器；这可使概念更清楚，可操作性更强。
⑥
证明了基于块传输方式的单载波频域均衡能够实现其系统函数在单位圆内外都存在极点的线性均衡器，因而能对经匹配滤波后的信号进行线性均衡而获得良好的效果。
⑦
分析了各种分集传输合并方法三种最大比合并法和三种等比合并法的性能特点及反映分集增益的表达式，可用于分集合并方法的选择和系统中隐含分集传输性能的分析。
⑧
首次在教科书中介绍作者所发明的两种连续波时分复用传输方法，这两种方法在基于非再生式信号处理转发平台所构成的无线通信系统中，可发挥不可替代的重要作用。
本书的综合性、理论性和系统性较强，学生必须在信号与系统、数字信号处理、随机过程、信息论等基础理论方面有较好的先修准备，才能学好本课；习题的完成应尽量结合MATLAB仿真实验，才有利于学以致用。
本书在编写过程，得到了西安电子科技大学研究生精品课创建和教材编著出版基金的资助，在此表示衷心感谢。在本书的前身，即《数字通信讲义》的编写过程中，王勇超教授、刘祖军副教授编写过一些章节，在本书的定稿过程中王勇超教授还提出了许多具体修改意见；此外李建东、裴昌幸、葛建华教授等，对于本书的编写给予了热情的支持和关心。在采用本书初稿和定稿作为试用教材过程中，许多研究生都为本书的校对、纠错做了许多贡献，例如：林贵斌、潘忠显、伍君鳌、李运华、高炜修、王宝玺、易鸿锋、周茹同学等。对于本书编写过程中提供帮助的所有老师和同学，在此一并表示衷心的感谢。
编著者
kchyi@mail.xidian.edu.cn
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