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1 通信系统概论1

1.1 信息通信技术的由来1

1.2 信息通信的网络化3

1.3 信息通信的智能化5

1.4 通信系统的分类6

1.5 ISO分层标准8

1.5.1 应用层9

1.5.2 表示层10

1.5.3 会话层10

1.5.4 传输层11

1.5.5 网络层12

1.5.7 物理层13

1.5.6 数据链路层13

1.6 标准的物理层技术14

1.7 通信信息理论发展中的几个重要的工作15

1.8 现代通信技术面临的挑战17

2 通信技术的信息理论基础19

2.1 信息的度量——信息熵19

2.1.1 几个基本定义19

2.1.2 信息量参数的基本性质20

2.2 链式法则与信息处理24

2.3 Fano不等式26

2.4 数据压缩与信源处理技术28

2.4.1 定长编码定理30

2.4.2 变长编码定理31

2.5.1 信道容量的定义32

2.5 信道容量的定义与计算32

2.5.2 信道容量的计算理论34

2.5.3 信道容量的迭代算法38

2.6 微分熵与信道容量公式38

2.6.1 微分熵的定义38

2.6.2 微分熵与离散熵的关系39

2.6.3 相对熵与互信息40

2.6.4 微分熵的极值问题42

2.6.5 加性高斯白噪声信道的信道容量公式45

2.6.6 Shannon信道容量公式47

2.7 Fano不等式与信道编码定理49

习题50

3.1 随机信号的抽样定理53

3 语音信号的波形编码理论53

3.2 采样值量化的概念56

3.3 标量量化技术57

3.3.1 最佳标量量化57

3.3.2 均匀量化处理59

3.3.3 非均匀量化与国际标准61

3.3.4 对数压扩特性的折线近似63

3.4 矢量量化技术64

3.4.1 失真的度量问题65

3.4.2 最小均方失真的矢量量化器的设计65

3.4.3 快速编码算法——投影法66

3.5 线性预测编码67

3.5.1 预测编码的基本原理68

3.5.2 线性预测编码的基本问题68

3.6 二次压缩编码技术70

3.6.1 Shannon编码70

3.5.3 线性预测编码的应用——DPCM70

3.6.2 Fano编码75

3.6.3 Huffman编码76

3.6.4 游程编码77

习题78

4 图像信号的编码理论81

4.1 多媒体通信与图像压缩技术81

4.2 静止图像压缩编码的分类81

4.3 基于DPCM的无失真编码82

4.4 限失真编码的失真度量标准82

4.5 基于正交变换的图像压缩编码方法84

4.5.1 变换压缩原理84

4.5.2 正交变换的特性84

4.5.3 最优正交变换85

4.6 离散余弦变换DCT88

4.6.1 一维离散余弦变换88

4.6.2 二维离散余弦变换89

4.7 国际标准JPEG的介绍90

4.8 活动图像压缩编码91

4.8.1 MPEG-1标准92

4.8.2 MPEG-2标准94

4.8.3 MPEG-4标准96

习题98

5 数字信号传输的基本原理100

5.1 点到点的数字通信100

5.2 模拟信号的波形传输与调制101

5.3 模拟线性调制101

5.3.1 双边带调制103

5.3.2 单边带调制104

5.3.3 Hilbert变换105

5.3.4 残留边带调制109

5.3.5 相干解调110

5.4 模拟非线性调制111

5.4.1 频率调制与相位调制的基本概念111

5.4.2 窄带调频与调相112

5.4.3 宽带调频与调相114

习题117

6 数字信号的调制与解调技术119

6.1 数字信道的物理模型119

6.2 信号的空间表示119

6.2.1 向量空间119

6.2.2 信号空间的概念120

6.4.1 脉冲幅度调制121

6.3 数字调制信号的表示理论121

6.4 无记忆调制121

6.4.2 相位调制信号123

6.4.3 正交幅度调制124

6.4.4 联合相位幅度调制125

6.4.5 多维调制信号125

6.4.6 多维正交频率调制126

6.5 有记忆的线性调制127

6.5.1 简单的有记忆线性调制127

6.5.2 码型处理技术128

6.5.3 Manchester码131

6.5.4 Miller码131

6.6 利用马尔可夫链定义的线性调制132

6.7.1 连续相位的频移键控调制133

6.7 有记忆的非线性调制133

6.7.2 一般性连续相位调制134

6.7.3 最小频移键控调制135

6.7.4 最小频移键控调制的另一种表示形式136

6.8 CPM信号的线性表示137

6.9 线性调制信号的功率谱分析139

6.9.1 无记忆的线性调制信号的功率谱141

6.9.2 有记忆的线性调制信号的功率谱141

6.9.3 连续调制信号的功率谱计算143

6.10 数字信号的解调方法148

6.10.1 相关解调器149

6.10.2 匹配滤波解调器150

6.10.3 最佳匹配滤波器150

6.11 数字信号的最佳检测器152

6.12 最佳序列检测算法154

6.13 逐符号的MAP检测算法157

6.14 CPM信号的最佳检测158

6.15 码元检测算法的误码性能分析160

6.15.1 二进制调制的错误概率160

6.15.2 二元正交调制信号的误码率161

6.15.3 DPSK的误码性能162

6.15.4 M元PAM调制的错误概率163

6.15.5 M元PSK调制的错误概率164

6.15.6 QAM的错误概率166

6.16 数字再生中继和模拟中继系统性能评估170

习题171

7.1 带限信道的工程应用174

7 带限信道的信号波形设计174

7.2 数字信号采样175

7.2.1 点态抽样175

7.2.2 积分抽样176

7.3 无失真抽样的波形设计准则——Nyquist准则177

7.3.1 点态抽样信号值无失真准则178

7.3.2 积分抽样无失真准则——Nyquist第三准则181

7.4 抑制码间串扰和时钟抖动的最优波形设计准则183

7.5 最佳接收滤波器的匹配准则188

7.6 可控码间串扰技术——部分响应信号190

7.7 部分响应信号的检测193

7.7.1 基于数据预编码的逐符号检测193

7.7.2 T-H预编码均衡195

7.7.3 最大似然检测196

7.8 传输系统的性能评估198

7.8.1 直观评价方法——信号眼图198

7.8.2 客观评价方法——误码率199

7.9 时域均衡与抗码间干扰201

7.9.1 最大似然序列检测202

7.9.2 线性滤波均衡202

7.9.3 判决反馈均衡207

习题209

8 时钟同步与载波恢复213

8.1 信号参数估计与似然函数214

8.2 信号解调中的载波恢复与时钟同步215

8.3 载波相位估计216

8.3.1 锁相环及其工作原理217

8.3.2 判决反馈相位估计220

8.3.3 非面向判定载波相位估计222

8.4 时钟同步估计226

8.4.1 定时估计的似然函数226

8.4.2 非面向判决的时钟同步估计227

8.4.3 时钟估计的数字滤波法228

8.5 联合时钟与载波相位估计算法231

习题233

9 差错控制与信道编码理论235

9.1 引言235

9.2 差错控制的实现模式236

9.2.1 检错重发236

9.2.2 前向纠错238

9.3 线性分组码239

9.3.1 生成矩阵与校验矩阵240

9.3.2 几个特殊的分组码243

9.3.3 汉明码245

9.3.4 Hadamard码246

9.3.5 循环码246

9.3.6 BCH码252

9.3.7 BCH码的进一步讨论255

9.3.8 RS码257

9.3.9 LDPC码264

9.3.10 分组码的性能界267

9.4 卷积码269

9.4.1 卷积码的工程描述269

9.4.2 卷积码的设计理论272

9.4.3 具有反馈形式的卷积编码器的设计与表示273

9.4.4 卷积编码器的转移函数274

9.4.5 最优的卷积码275

9.4.6 卷积码的最大似然译码算法 Viterbi算法277

9.4.7 删除卷积码283

9.5 卷积编码的应用284

9.5.1 TCM编码理论285

9.5.2 Turbo码291

习题294

10 多路复用与多坦技术298

10.1 概述298

10.2 频分复用299

10.3 时分复用300

10.3.1 准同步数字系列301

10.3.2 PCM基群的帧结构302

10.3.4 码速调整技术304

10.3.3 复接原理304

10.3.5 同步数字系列313

10.3.6 异步传输模式314

10.4 码分复用315

10.4.1 正交码设计316

10.4.2 伪随机码与m序列316

10.5 多址技术319

10.5.1 多址系统的容量分析319

10.5.2 码分多址技术321

10.5.3 各种检测算法及性能分析323

10.6 IS-95CDMA系统介绍326

10.7 多址技术的发展329

习题329

参考文献331