本書是數(shù)字通信領(lǐng)域的一本優(yōu)秀教材，既論述了數(shù)字通信的基本理論，又對數(shù)字通信的新技術(shù)進行了比較深入的分析。本書采用信號空間、隨機過程的級數(shù)展開和等效低通等分析方法，根據(jù)最佳接收準則，先后討論并分析了在加性高斯白噪聲（AWGN）信道、帶限信道（有符號間干擾和加性噪聲）和多徑衰落信道三種基本的典型信道條件下的數(shù)字信號可靠高效傳輸及最佳接收問題；從信號傳輸角度介紹了通信信號、數(shù)字調(diào)制、自適應均衡、多天線系統(tǒng)和最佳接收等內(nèi)容；從信息傳輸角度介紹了信息論基礎(chǔ)、信道容量和信道編碼等內(nèi)容。
John G. Proakis：美國東北大學電子與計算機工程系教授，其研究方向為數(shù)字通信與數(shù)字信號處理，主要包括自適應濾波、自適應通信系統(tǒng)、自適應均衡技術(shù)、多徑衰落信道的通信、雷達偵測、信號參數(shù)估計、通信系統(tǒng)建模與仿真、最優(yōu)化技術(shù)、統(tǒng)計分析等，已多次出版《數(shù)字通信》《數(shù)字信號處理》等經(jīng)典著作。
張力軍，男，1964年畢業(yè)于北京郵電大學，原南京郵電大學教授，博士生導師，長期從事數(shù)字通信的科研和教學工作。1997年起兼任上海交通大學教授及博士生導師。
目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成部分 （1）
1.2 通信信道及其特征 （2）
1.3 通信信道的數(shù)學模型 （7）
1.4 數(shù)字通信發(fā)展的回顧與展望 （8）
1.5 本書概貌 （10）
1.6 文獻注釋與參考資料 （11）
第2章 確定信號與隨機信號分析 （12）
2.1 帶通信號與低通信號的表示 （13）
2.1.1 帶通信號與低通信號 （13）
2.1.2 帶通信號的等效低通 （15）
2.1.3 能量考慮 （17）
2.1.4 帶通系統(tǒng)的等效低通 （19）
2.2 波形的信號空間表示 （19）
2.2.1 矢量空間概念 （20）
2.2.2 信號空間概念 （21）
2.2.3 信號的正交展開 （22）
2.2.4 格拉姆-施密特（Gram-Schmidt）過程 （23）
2.3 常用的隨機變量 （29）
2.4 尾部概率的邊界 （41）
2.5 隨機變量總和極限定理 （47）
2.6 復隨機變量和復隨機矢量 （47）
2.7 隨機過程 （49）
2.7.1 廣義平穩(wěn)隨機過程 （50）
2.7.2 循環(huán)平穩(wěn)隨機過程 （52）
2.7.3 本征與環(huán)隨機過程 （53）
2.7.4 馬爾可夫鏈 （53）
2.8 隨機過程的級數(shù)展開 （55）
2.8.1 帶限隨機過程的抽樣定理 （56）
2.8.2 K-L（Karhunen-Loève）展開式 （57）
2.9 帶通和低通隨機過程 （59）
2.10 文獻注釋與參考資料 （61）
習題 （61）
第3章 數(shù)字調(diào)制方法 （71）
3.1 數(shù)字調(diào)制信號的表示 （71）
3.2 無記憶調(diào)制方法 （73）
3.2.1 脈沖幅度調(diào)制（PAM） （73）
3.2.2 相位調(diào)制 （76）
3.2.3 正交幅度調(diào)制 （77）
3.2.4 多維信號傳輸 （80）
3.3 有記憶信號傳輸方式 （84）
3.3.1 連續(xù)相位頻移鍵控（CPFSK） （86）
3.3.2 連續(xù)相位調(diào)制（CPM） （87）
3.4 數(shù)字調(diào)制信號的功率譜 （95）
3.4.1 有記憶數(shù)字調(diào)制信號的功率譜密度 （96）
3.4.2 線性調(diào)制信號的功率譜密度 （97）
3.4.3 有限記憶數(shù)字調(diào)制信號的功率譜密度 （99）
3.4.4 馬爾可夫結(jié)構(gòu)調(diào)制方式的功率譜密度 （99）
3.4.5 CPFSK和CPM信號的功率譜密度 （101）
3.5 文獻注釋與參考資料 （107）
習題 （108）
第4章 AWGN信道的最佳接收機 （116）
4.1 波形與矢量信道的模型 （116）
4.2 波形與矢量AWGN信道 （121）
4.2.1 矢量AWGN信道的最佳檢測 （123）
4.2.2 AWGN信道最佳接收機的實現(xiàn) （127）
4.2.3 最大似然檢測差錯概率的一致邊界 （131）
4.3 帶限信號的最佳檢測和差錯概率 （135）
4.3.1 ASK或PAM信號的最佳檢測和差錯概率 （135）
4.3.2 PSK信號的最佳檢測和差錯概率 （136）
4.3.3 QAM信號的最佳檢測和差錯概率 （140）
4.3.4 解調(diào)與檢測 （144）
4.4 功限信號的最佳檢測和差錯概率 （146）
4.4.1 正交信號的最佳檢測和差錯概率 （146）
4.4.2 雙正交信號的最佳檢測和差錯概率 （149）
4.4.3 單純信號的最佳檢測和差錯概率 （150）
4.5 不確定情況下的最佳檢測：非相干檢測 （150）
4.5.1 載波調(diào)制信號的非相干檢測 （152）
4.5.2 FSK調(diào)制信號的最佳非相干檢測 （154）
4.5.3 正交信號非相干檢測的差錯概率 （154）
4.5.4 相關(guān)二進制信號包絡檢測的差錯概率 （157）
4.5.5 差分PSK（DPSK） （158）
4.6 數(shù)字信號調(diào)制方法的比較 （161）
4.7 格和基于格的星座圖 （163）
4.7.1 格的介紹 （164）
4.7.2 基于格的信號星座圖 （169）
4.8 有記憶信號的檢測 （172）
4.9 CPM信號的最佳接收機 （175）
4.9.1 CPM信號的最佳解調(diào)和檢測 （175）
4.9.2 CPM信號的性能 （178）
4.9.3 CPM信號的次最佳解調(diào)和檢測 （184）
4.10 有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)的性能分析 （184）
4.10.1 再生中繼器 （184）
4.10.2 無線通信系統(tǒng)中鏈路預算分析 （185）
4.11 文獻注釋與參考資料 （188）
習題 （188）
第5章 載波和符號同步 （207）
5.1 信號參數(shù)估計 （207）
5.1.1 似然函數(shù) （208）
5.1.2 信號解調(diào)中的載波恢復與符號同步 （209）
5.2 載波相位估計 （211）
5.2.1 最大似然載波相位估計 （212）
5.2.2 鎖相環(huán) （213）
5.2.3 加性噪聲對相位估計的影響 （215）
5.2.4 面向判決環(huán) （216）
5.2.5 非面向判決環(huán) （220）
5.3 符號定時估計 （225）
5.3.1 最大似然定時估計 （226）
5.3.2 非面向判決定時估計 （227）
5.4 載波相位和符號定時的聯(lián)合估計 （229）
5.5 最大似然估計器的性能特征 （231）
5.6 文獻注釋與參考資料 （233）
習題 （234）
第6章 信息論基礎(chǔ) （237）
6.1 信源的數(shù)學模型 （237）
6.2 信息的對數(shù)度量 （238）
6.3 信源的無損編碼 （241）
6.3.1 無損信源編碼定理 （241）
6.3.2 無損編碼算法 （243）
6.4 有損數(shù)據(jù)壓縮 （250）
6.4.1 連續(xù)隨機變量的熵和互信息 （250）
6.4.2 率失真函數(shù) （251）
6.5 信道模型和信道容量 （254）
6.5.1 信道模型 （255）
6.5.2 信道容量 （258）
6.6 用正交信號集獲取信道容量 （264）
6.7 信道可靠性函數(shù) （265）
6.8 信道截止速率 （267）
6.8.1 Bhattacharyya界和Chernov界 （267）
6.8.2 隨機編碼 （269）
6.9 文獻注釋與參考資料 （272）
習題 （273）
第7章 線性分組碼 （287）
7.1 基本定義 （288）
7.1.1 有限域的結(jié)構(gòu) （289）
7.1.2 矢量空間 （295）
7.2 線性分組碼的一般性質(zhì) （295）
7.2.1 生成矩陣和校驗矩陣 （296）
7.2.2 線性分組碼的重量與距離特性 （297）
7.2.3 重量分布多項式 （298）
7.2.4 線性分組碼的差錯概率 （299）
7.3 一些特殊的線性分組碼 （301）
7.3.1 重復碼 （301）
7.3.2 漢明碼 （301）
7.3.3 最大長度碼 （302）
7.3.4 Reed-Muller碼 （302）
7.3.5 哈達瑪碼 （303）
7.3.6 高萊碼 （304）
7.4 線性分組碼的最佳軟判決譯碼 （304）
7.5 線性分組碼的硬判決譯碼 （308）
7.5.1 分組碼的檢錯和糾錯能力 （310）
7.5.2 硬判決譯碼的碼組和比特差錯概率 （311）
7.6 硬判決譯碼與軟判決譯碼的性能比較 （313）
7.7 線性分組碼最小距離的邊界 （316）
7.7.1 辛格爾頓界 （316）
7.7.2 漢明界 （317）
7.7.3 普洛特金界 （318）
7.7.4 埃利斯界 （318）
7.7.5 McEliece-Rodemich-Rumsey-Welch（MRRW）界 （318）
7.7.6 烏沙莫夫-吉爾伯特界 （319）
7.8 修改的線性分組碼 （320）
7.8.1 縮短和伸長 （320）
7.8.2 刪余和擴展 （321）
7.8.3 刪信和增廣 （321）
7.9 循環(huán)碼 （321）
7.9.1 循環(huán)碼定義和基本性質(zhì) （321）
7.9.2 系統(tǒng)循環(huán)碼 （326）
7.9.3 循環(huán)碼編碼器 （328）
7.9.4 循環(huán)碼的譯碼 （330）
7.9.5 循環(huán)碼實例 （331）
7.10 BCH碼 （334）
7.10.1 BCH碼的結(jié)構(gòu) （334）
7.10.2 BCH碼譯碼 （337）
7.11 里德-所羅門碼 （339）
7.12 突發(fā)差錯信道的編碼 （342）
7.13 組合碼 （343）
7.13.1 乘積碼 （344）
7.13.2 級聯(lián)碼 （345）
7.14 文獻注釋與參考資料 （347）
習題 （347）
第8章 基于網(wǎng)格和圖形的編碼 （354）
8.1 卷積碼的結(jié)構(gòu) （354）
8.1.1 樹圖、網(wǎng)格圖和狀態(tài)圖 （357）
8.1.2 卷積碼的轉(zhuǎn)移函數(shù) （360）
8.1.3 系統(tǒng)卷積碼、非遞歸卷積碼和遞歸卷積碼 （363）
8.1.4 卷積碼編碼器的逆與惡性碼 （365）
8.2 卷積碼的譯碼 （366）
8.2.1 卷積碼的最大似然譯碼—維特比算法 （366）
8.2.2 卷積碼最大似然譯碼的差錯概率 （368）
8.3 二進制卷積碼的距離特性 （370）
8.4 刪余卷積碼 （373）
8.5 卷積碼的其他譯碼算法 （377）
8.6 卷積碼應用的實際考慮 （383）
8.7 非二進制的雙k碼和級聯(lián)碼 （386）
8.8 卷積碼的最大后驗概率譯碼—BCJR算法 （389）
8.9 Turbo碼和迭代譯碼 （394）
8.9.1 Turbo碼的性能邊界 （395）
8.9.2 Turbo碼的迭代譯碼 （397）
8.9.3 迭代譯碼的EXIT圖研究 （399）
8.10 因子圖與和-積算法 （401）
8.10.1 Tanner圖 （401）
8.10.2 因子圖 （403）
8.10.3 和-積算法 （405）
8.10.4 利用和-積算法的MAP譯碼 （407）
8.11 低密度奇偶校驗碼 （408）
8.12 帶限信道的編碼—網(wǎng)格編碼調(diào)制TCM （410）
8.12.1 格和網(wǎng)格編碼調(diào)制 （419）
8.12.2 Turbo碼的高帶寬效率調(diào)制 （421）
8.13 文獻注釋與參考資料 （423）
習題 （424）
第9章 通過帶限信道的數(shù)字通信 （430）
9.1 帶限信道的特征 （430）
9.2 帶限信道的信號設(shè)計 （433）
9.2.1 無符號間干擾的帶限信號的設(shè)計—奈奎斯特準則 （435）
9.2.2 具有受控ISI的帶限信號設(shè)計—部分響應信號 （439）
9.2.3 受控ISI的數(shù)據(jù)檢測 （442）
9.2.4 失真信道的信號設(shè)計 （446）
9.3 ISI和AWGN信道的最佳接收機 （449）
9.3.1 最佳最大似然接收機 （449）
9.3.2 ISI信道的離散時間模型 （451）
9.3.3 離散時間白噪聲濾波器模型的維特比算法 （453）
9.3.4 ISI信道的MLSE性能 （456）
9.4 線性均衡 （462）
9.4.1 峰值失真準則 （463）
9.4.2 均方誤差（MSE）準則 （467）
9.4.3 MSE均衡器的性能特征 （470）
9.4.4 分數(shù)間隔均衡器 （474）
9.4.5 基帶和帶通線性均衡器 （476）
9.5 判決反饋均衡器 （478）
9.5.1 判決反饋均衡器系數(shù)最佳化 （479）
9.5.2 判決反饋均衡器的性能特征 （479）
9.5.3 預測判決反饋均衡器 （482）
9.5.4 發(fā)送機的均衡—Tomlinson-Harashima預編碼 （484）
9.6 降低復雜性的ML檢測器 （485）
9.7 迭代均衡-譯碼—Turbo碼均衡 （486）
9.8 文獻注釋與參考資料 （488）
習題 （489）
第10章 自適應均衡 （501）
10.1 自適應線性均衡 （501）
10.1.1 迫零算法 （501）
10.1.2 LMS算法 （503）
10.1.3 LMS算法的收斂特性 （505）
10.1.4 有噪梯度估計值引起的過剩MSE （506）
10.1.5 加速LMS算法的初始收斂速率 （508）
10.1.6 自適應分數(shù)間隔均衡器—抽頭泄漏算法 （510）
10.1.7 用于ML序列檢測的自適應信道估計器 （511）
10.2 自適應判決反饋均衡器 （513）
10.3 網(wǎng)格編碼信號的自適應均衡 （514）
10.4 自適應均衡的遞推最小二乘算法 （516）
10.4.1 遞推最小二乘（卡爾曼）算法 （517）
10.4.2 線性預測器和格型濾波器 （520）
10.5 自恢復（盲）均衡 （524）
10.5.1 基于最大似然準則的盲均衡 （524）
10.5.2 隨機梯度算法 （527）
10.5.3 基于二階和高階信號統(tǒng)計量的盲均衡算法 （531）
10.6 文獻注釋與參考資料 （532）
習題 （533）
第11章 多信道和多載波系統(tǒng) （536）
11.1 AWGN信道中的多信道數(shù)字通信 （536）
11.1.1 二進制信號 （538）
11.1.2 M元正交信號 （539）
11.2 多載波通信 （541）
11.2.1 單載波和多載波調(diào)制 （541）
11.2.2 非理想線性濾波器信道的容量 （541）
11.2.3 正交頻分復用（OFDM） （542）
11.2.4 OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào) （544）
11.2.5 OFDM系統(tǒng)的FFT算法實現(xiàn) （545）
11.2.6 多載波信號的譜特征 （547）
11.2.7 多載波調(diào)制中的比特和功率的分配 （549）
11.2.8 多載波調(diào)制中的峰均比 （551）
11.2.9 多載波調(diào)制中的信道編碼的一些思考 （552）
11.3 文獻注釋與參考資料 （553）
習題 （553）
第12章 用于數(shù)字通信的擴頻信號 （555）
12.1 擴頻數(shù)字通信系統(tǒng)的模型 （556）
12.2 直接序列擴頻信號 （557）
12.2.1 譯碼器的差錯概率性能 （559）
12.2.2 DS擴頻信號的一些應用 （566）
12.2.3 脈沖干擾對DS擴頻系統(tǒng)的影響 （570）
12.2.4 DS擴頻系統(tǒng)中窄帶干擾的刪除 （574）
12.2.5 PN序列的生成 （579）
12.3 跳頻擴頻信號 （582）
12.3.1 AWGN信道中的FH擴頻信號的性能 （584）
12.3.2 部分頻帶干擾下FH擴頻信號的性能 （586）
12.3.3 基于FH擴頻信號的CDMA系統(tǒng) （590）
12.4 其他類型的擴頻信號 （591）
12.5 擴頻系統(tǒng)的同步 （592）
12.6 文獻注釋與參考資料 （598）
習題 （598）
第13章 衰落信道I：信道特征與信號傳輸 （603）
13.1 多徑衰落信道的特征 （603）
13.1.1 信道相關(guān)函數(shù)和功率譜 （605）
13.1.2 衰落信道的統(tǒng)計模型 （610）
13.2 信號特征對信道模型選擇的影響 （612）
13.3 頻率非選擇性慢衰落信道 （614）
13.4 多徑衰落信道的分集技術(shù) （617）
13.4.1 二進制信號 （617）
13.4.2 多相信號 （623）
13.4.3 M元正交信號 （625）
13.5 頻率選擇性慢衰落信道中的信號傳輸：RAKE解調(diào)器 （629）
13.5.1 抽頭延遲線信道模型 （629）
13.5.2 RAKE解調(diào)器 （630）
13.5.3 RAKE解調(diào)器的性能 （632）
13.5.4 符號間干擾信道的接收機結(jié)構(gòu) （638）
13.6 多載波調(diào)制（OFDM） （639）
13.6.1 多普勒擴展引起的OFDM系統(tǒng)性能的減損 （640）
13.6.2 OFDM系統(tǒng)中ICI的抑制 （643）
13.7 文獻注釋與參考資料 （644）
習題 （644）
第14章 衰落信道II：容量與編碼 （651）
14.1 衰落信道的容量 （652）
14.2 遍歷與中斷容量 （655）
14.2.1 瑞利衰落信道的遍歷容量 （657）
14.2.2 瑞利衰落信道的中斷容量 （662）
14.3 衰落信道的編碼 （664）
14.4 衰落信道中編碼系統(tǒng)的性能 （666）
14.5 衰落信道的網(wǎng)格編碼調(diào)制 （672）
14.5.1 衰落信道的TCM系統(tǒng) （673）
14.5.2 多重網(wǎng)格編碼調(diào)制（MTCM） （675）
14.6 比特交織編碼調(diào)制 （677）
14.7 頻率域編碼 （682）
14.7.1 線性二進制分組碼軟判決譯碼的差錯概率 （682）
14.7.2 線性分組碼硬判決譯碼的差錯概率 （684）
14.7.3 用于瑞利衰落信道的卷積碼性能的上邊界 （684）
14.7.4 衰落信道中恒重碼和級聯(lián)碼的應用 （685）
14.8 衰落信道的信道截止速率 （691）
14.9 文獻注釋與參考資料 （694）
習題 （695）
第15章 多天線系統(tǒng) （698）
15.1 多天線系統(tǒng)的信道模型 （698）
15.1.1 慢衰落頻率非選擇性MIMO信道中的信號傳輸 （699）
15.1.2 MIMO系統(tǒng)中數(shù)據(jù)符號檢測 （700）
15.1.3 通過慢衰落頻率選擇性MIMO信道的信號傳輸 （704）
15.2 MIMO信道的容量 （709）
15.2.1 數(shù)學準備知識 （709）
15.2.2 頻率非選擇性確定性MIMO信道的容量 （710）
15.2.3 頻率非選擇性遍歷隨機MIMO信道的容量 （711）
15.2.4 中斷容量 （713）
15.2.5 發(fā)射機知道信道矩陣時MIMO信道的容量 （715）
15.3 擴頻信號與多碼傳輸 （716）
15.3.1 正交擴頻序列 （717）
15.3.2 復用增益與分集增益 （719）
15.3.3 多碼MIMO系統(tǒng) （720）
15.4 MIMO信道的編碼 （723）
15.4.1 瑞利衰落信道中時間編碼SISO系統(tǒng)的性能 （723）
15.4.2 MIMO信道的比特交織時間編碼 （725）
15.4.3 MIMO信道的空時分組碼 （727）
15.4.4 空時碼的成對差錯概率 （733）
15.4.5 MIMO信道的空時網(wǎng)格碼 （734）
15.4.6 級聯(lián)空時碼和Turbo碼 （737）
15.5 文獻注釋與參考資料 （738）
習題 （738）
第16章 多用戶通信 （743）
16.1 多址技術(shù) （743）
16.2 多址方式的容量 （745）
16.3 CDMA系統(tǒng)的多用戶檢測 （749）
16.3.1 CDMA信號與信道模型 （749）
16.3.2 最佳多用戶接收機 （750）
16.3.3 次最佳檢測器 （753）
16.3.5 其他類型的多用戶檢測器 （758）
16.3.6 檢測器的性能特征 （759）
16.4 廣播信道的多用戶MIMO系統(tǒng) （761）
16.4.1 發(fā)送信號的線性預編碼 （762）
16.4.2 發(fā)送信號的非線性預編碼—QR分解 （765）
16.4.3 非線性矢量預編碼 （769）
16.4.4 預編碼的格型壓縮技術(shù) （770）
16.5 隨機接入方式 （772）
16.5.1 ALOHA系統(tǒng)和協(xié)議 （773）
16.5.2 載波偵聽系統(tǒng)和協(xié)議 （776）
16.6 文獻注釋和參考資料 （779）
習題 （780）
附錄A 矩陣 （785）
附錄B 多信道二進制信號的差錯概率 （789）
附錄C M相信號自適應接收的差錯概率 （793）
附錄D 平方根分解 （801）
參考文獻與資料 （803）
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