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第一章 概论1

1.1 无线通信技术的重大变革1

1.2 通信信号处理的主要研究领域5

1.3 本书的结构与内容安排8

1.4 对读者使用本书的几点建议9

第二章 通信信号的表示及特征11

2.1 平稳过程与循环平稳过程11

2.1.1 平稳过程11

2.1.2 循环平稳过程13

2.2 复信号17

2.2.1 解析信号18

2.2.2 基带信号20

2.3 窄带信号与系统的复基带表示22

2.3.1 窄带信号的复基带表示22

2.3.2 信道及其输出的复基带表示26

2.4 随机信号的复基带表示30

2.4.1 广义平稳信号的复基带表示30

2.4.2 广义循环平稳信号的复基带表示33

2.5 带限信号与带限信道35

2.6 周期信号的相关函数37

本章小结39

3.1 引言40

第三章 无线信道40

3.2 自由空间的无线信号传播模型41

3.3 反射、绕射与散射44

3.3.1 反射44

3.3.2 绕射48

3.3.3 散射51

3.4 阴影衰落54

3.5 多径传输信道的冲激响应模型56

3.5.1 影响多径衰落的因素56

3.5.2 冲激响应模型57

3.6.1 衰落信道的动态特性60

3.6 衰落信道的动态特性60

3.6.2 信道的特征参数65

3.7 慢衰落和快衰落67

3.7.1 慢衰落68

3.7.2 快衰落68

3.8 选择性衰落72

3.8.1 多普勒扩展(时间选择性衰落)73

3.8.2 时延扩展(频率选择性衰落)75

3.8.3 角度扩展(空间选择性衰落)79

3.9 干扰80

3.9.1 信道畸变和码间干扰80

3.9.2 同信道干扰84

3.9.3 邻信道干扰86

3.10 信号模型87

3.11 时变信道的计算机仿真89

3.11.1 无线信道仿真的两类方法89

3.11.2 无线信道仿真的谐波分解算法90

本章小结93

第四章 移动通信的调制技术94

4.1 调幅94

4.1.1 双边带抑制载波95

4.1.2 单边带调幅95

4.1.3 调幅信号的解调97

4.2.1 调频98

4.2 调频与调相98

4.2.2 调相100

4.2.3 调频信号的解调101

4.3 脉冲成形技术102

4.3.1 码间干扰对消的Nyquist准则102

4.3.2 升余弦脉冲成形滤波器104

4.3.3 具有匹配滤波的Nyquist准则107

4.4 二进制数字调制108

4.4.1 线性调制信号的功率谱108

4.4.2 二进制幅度键控(BASK)111

4.4.3 二进制频移键控(BFSK)112

4.4.4 二进制相移键控(BPSK)113

4.4.5 二进制差分相移键控(DPSK)114

4.5 多进制数字调制116

4.5.1 多进制幅度键控(MASK)与脉冲幅度调制(PAM)116

4.5.2 正交幅度调制(QAM)118

4.5.3 多进制相移键控(MPSK)119

4.5.4 四相相移键控(QPSK)120

4.5.5 多进制频移键控(MFSK)123

4.6 恒包络调制123

4.6.1 偏移四相相移键控(OQPSK)124

4.6.2 π/4四相相移键控(π/4 QPSK)126

4.6.3 最小频移键控(MSK)129

4.6.4 高斯最小频移键控(GMSK)132

本章小结133

第五章 分集接收与最佳接收机134

5.1 分集接收134

5.1.1 几种基本的空间分集技术135

5.1.2 极化分集138

5.2 相关接收机139

5.2.1 最佳判决139

5.2.2 Karhunen-Loeve展开141

5.2.3 相关接收机142

5.2.4 使用相关接收机的通信系统模型144

5.3 匹配滤波接收机146

5.3.1 匹配滤波器的一般原理146

5.3.2 单用户信道的匹配滤波检测149

5.3.3 多址通信的匹配滤波接收机151

5.3.4 匹配滤波检测器的最佳判决区153

5.4 RAKE接收机154

5.4.1 RAKE接收机的工作原理154

5.4.2 抽头延迟线信道模型155

5.4.3 RAKE接收机的实现157

本章小结158

第六章 扩频信号159

6.1 扩频原理159

6.1.1 扩频160

6.1.2 相关接收与解扩161

6.2 伪噪声序列163

6.2.1 m序列164

6.2.2 Gold序列与Kasami序列166

6.3 直接序列扩频信号169

6.3.1 特征波形170

6.3.2 扩频因子172

6.3.3 扩频信号174

6.3.4 随机扩频序列的互相关函数176

6.4 跳频扩频信号178

6.4.1 跳频扩频信号178

6.4.2 直接序列扩频与跳频方法的比较179

6.5.1 码间干扰抑制180

6.5 扩频技术的应用180

6.5.2 多址干扰抑制181

本章小结182

第七章 多址通信技术183

7.1 窄带和宽带多址系统183

7.2 时分多址(TDMA)185

7.3 频分多址(FDMA)188

7.4 码分多址(CDMA)189

7.4.1 CDMA的基本工作原理190

7.4.2 DS-CDMA系统192

7.5.1 远近效应与功率控制196

7.5 CDMA系统的几个问题196

7.5.2 捕获(粗同步)197

7.5.3 跟踪(细同步)198

7.6 CDMA系统的数学模型200

本章小结203

第八章 信源编码与信道编码204

8.1 信源的数学模型与信息测度204

8.1.1 信源的数学模型204

8.1.2 熵与平均互信息205

8.2 离散和模拟信源的编码207

8.2.1 离散无记忆信源的编码207

8.2.2 离散平稳信源的编码210

8.2.3 模拟信源的编码211

8.3 信道编码的基本概念212

8.3.1 信道容量212

8.3.2 检错与纠错214

8.4 线性分组码215

8.4.1 分组码的性质215

8.4.2 生成矩阵与奇偶校验矩阵218

8.4.3 几种典型的分组码219

8.5 卷积码223

8.5.1 卷积码及其表示223

本章小结225

8.5.2 卷积码的译码225

第九章 信道辨识与均衡226

9.1 反卷积和均衡的基本考虑226

9.1.1 反卷积的基本考虑226

9.1.2 盲均衡问题的数学描述229

9.2 信道具有码间干扰时的最佳接收232

9.2.1 字符序列的最佳估计算法232

9.2.2 MLSE接收机234

9.2.3 Viterbi算法239

9.3 线性均衡器242

9.3.1 信道的等效离散时间模型242

9.3.2 两种线性均衡器244

9.4 决策反馈均衡器246

9.5 分数间隔均衡器249

9.5.1 为什么需要分数间隔均衡器249

9.5.2 分数间隔均衡器的系统模型251

9.5.3 无噪声情况下的完全均衡253

9.5.4 有噪声情况下的完全均衡256

本章小结257

第十章 自适应均衡258

10.1 Kalman滤波258

10.1.1 Kalman滤波问题258

10.1.2 新息过程259

10.1.3 Kalman滤波算法260

10.2 LMS类自适应算法261

10.2.1 LMS算法及其基本变型262

10.2.2 解相关LMS算法262

10.3 RLS自适应算法265

10.3.1 RLS算法265

10.3.2 快速RLS算法268

10.4 Bussgang自适应均衡算法270

10.4.1 实基带信道的Bussgang自适应均衡270

10.4.2 复基带信道的Bussgang自适应均衡276

10.5 基于高阶统计量的盲均衡277

10.5.1 高阶统计量277

10.5.2 基于倒三谱的盲均衡280

10.5.3 自适应倒三谱均衡算法284

10.6 基于循环倒谱的盲均衡287

10.7 利用接收端循环平稳性的盲信道辨识与均衡292

10.7.1 过采样信号与过采样信道292

10.7.2 盲信道辨识与盲均衡的时域方法297

10.7.3 盲信道辨识与盲均衡的多信道方法299

10.8 利用发射端循环平稳性的盲信道辨识与均衡300

10.8.1 调制产生循环平稳性300

10.8.2 信道估计与信道均衡算法302

10.9 多信道盲辨识的子空间方法305

10.9.1 问题的描述305

10.9.2 子空间分解306

10.9.3 子空间方法308

本章小结309

第十一章 阵列信号处理310

11.1 平面波与阵列310

11.2 等距线阵与均匀圆阵312

11.2.1 等距线阵312

11.2.2 等距线阵的阵列响应与方向图314

11.2.3 均匀圆阵316

11.3 阵列信号处理的统计模型316

11.3.1 窄带信号的延迟316

11.3.2 连续时间信道模型317

11.3.3 阵列信号处理的统计模型318

11.4 波束形成320

11.4.1 波束形成的最佳权向量321

11.4.2 Bartlett波束形成器324

11.4.3 Capon波束形成器325

11.5 MUSIC方法326

11.5.1 基本MUSIC算法327

11.5.2 MUSIC算法的改进328

11.5.3 求根——MUSIC方法331

11.6 ESPRIT方法332

11.6.1 基本ESPRIT算法332

11.6.2 TLS-ESPRIT方法335

11.7 最大似然法336

11.7.1 确定性最大似然法336

11.7.2 随机性最大似然法337

11.8 迭代二次型最大似然法339

11.8.1 子空间拟合的一般理论339

11.8.2 迭代二次型最大似然(IQML)法341

11.8.3 MODE算法与加权子空间拟合342

本章小结344

第十二章 通信中的自适应阵列处理345

12.1 自适应天线系统原理345

12.1.1 向量信道冲激响应与空间特征345

12.1.2 自适应阵列的最佳权向量347

12.1.3 权向量更新的自适应算法350

12.2 多径对最佳空间滤波的影响352

12.3 随机性盲波束形成355

12.3.1 基于高阶累积量的盲波束形成356

12.3.2 基于循环统计量的盲波束形成359

12.4 确定性盲波束形成361

12.4.1 信道的齐次多输入-多输出模型361

12.4.2 确定性盲波束形成算法363

12.5 盲信号分离367

12.5.1 盲可辨识性367

12.5.2 等变化信号分离369

12.5.3 二阶辨识方法370

12.5.4 多个矩阵的联合对角化372

12.6 盲信号分离的神经网络方法374

12.6.1 独立分量分析与主分量分析375

12.6.2 盲信号分离的神经网络结构376

12.6.3 盲信号分离的自然梯度算法378

12.7 最小二乘恒模算法383

12.7.1 最陡下降恒模算法383

12.7.2 最小二乘恒模算法384

12.7.3 亚高斯和超高斯信号388

12.7.4 恒模代价函数389

12.8 恒模阵列390

12.8.1 恒模阵列与自适应信号对消器391

12.8.2 性能分析393

12.8.3 多信号恢复的恒模阵列395

12.8.4 输出信干噪比和信噪比397

12.9 解析恒模算法398

12.9.1 恒模分解问题398

12.9.2 解析恒模算法399

12.10 多目标自适应波束形成器403

12.10.1 多目标最小二乘恒模算法403

12.10.2 信号的分拣405

12.10.3 多目标决策指向算法406

12.11.1 最小二乘解扩重扩多目标阵列408

12.11 最小二乘解扩重扩多目标阵列408

12.11.2 最小二乘解扩重扩多目标恒模阵列412

12.12 基于子空间的自适应阵列处理413

12.12.1 信号模型与最佳组合413

12.12.2 基于子空间的自适应阵列算法415

本章小结419

第十三章 多用户检测420

13.1 系统模型420

13.1.1 离散时间同步模型421

13.1.2 离散时间非同步模型422

13.2 性能测度424

13.3.1 同步CDMA系统的最佳多用户检测426

13.3 最佳多用户检测426

13.3.2 非同步CDMA系统的最佳多用户检测428

13.4 解相关多用户检测器429

13.4.1 同步信道的解相关检测器429

13.4.2 非同步信道的解相关检测器431

13.5 线性MMSE多用户检测器432

13.6 最佳线性多用户检测器434

13.6.1 线性检测器与线性变换434

13.6.2 最佳线性多用户检测器435

13.7 自适应多用户检测437

13.7.1 自适应MMSE检测器437

13.7.2 自适应解相关检测器440

13.8 自适应决策反馈检测器442

13.8.1 解相关决策反馈检测器442

13.8.2 自适应解相关决策反馈检测器443

13.9 支持向量机多用户检测445

13.9.1 学习机与多用户检测器446

13.9.2 支持向量机检测器450

13.10 盲多用户检测的基本理论与方法454

13.10.1 线性多用户检测器的典范表示454

13.10.2 盲多用户检测的自适应算法457

13.11 基于Kalman滤波的盲多用户检测460

13.11.1 基于Kalman滤波的盲多用户检测器460

13.11.2 Kalman自适应算法的收敛性分析462

13.12 盲多用户检测的子空间方法467

13.12.1 基于子空间的盲线性多用户检测器467

13.12.2 频率选择性信道的信号模型与分集接收结构471

13.12.3 基于子空间的线性滤波器组设计473

13.13 盲多用户检测的统计算法474

13.13.1 非同步多址信道的隐Markov模型475

13.13.2 盲自适应多用户检测的统计算法479

本章小结482

第十四章 空时二维处理483

14.1 一维处理的局限性483

14.1.1 时域一维处理的局限483

14.1.2 空域一维处理的局限485

14.2 离散空时信道与信号模型486

14.2.1 离散空时信道模型487

14.2.2 离散空时信号模型489

14.3 空时MMSE接收机492

14.3.1 空时MMSE准则492

14.3.2 空时MMSE均衡器493

14.4 空时MLSE接收机497

14.4.1 空时MLSE准则497

14.4.2 空时MLSE方法498

14.5 空时盲均衡500

14.5.1 问题描述500

14.5.2 空时盲均衡501

14.5.3 权向量更新的恒模算法503

14.6 空时盲波束形成503

14.6.1 信道的FIR多输入-多输出模型504

14.6.2 空时盲波束形成507

14.7 空时二维RAKE接收机512

14.7.1 信号模型512

14.7.2 基于匹配滤波器的空时二维RAKE接收机513

14.8 联合角度-时延估计516

14.8.1 数据模型516

14.8.2 联合角度-时延估计问题517

14.8.3 联合角度-时延估计的ESPRIT算法520

14.9 时延和空间特征估计522

14.9.1 数据模型523

14.9.2 最大似然算法525

14.9.3 ESPRIT算法527

14.10 空时编码529

14.10.1 空时编码的问题描述529

14.10.2 空时格形码与空时分组码的编码530

14.10.3 空时分组码的译码535

14.10.4 干扰抑制537

本章小结540

15.1 最小方差接收机541

15.1.1 离散时间信号模型541

第十五章 CDMA系统的信号处理541

15.1.2 最小方差接收机543

15.2 约束最小输出能量接收机545

15.2.1 系统模型与问题描述545

15.2.2 约束最小输出能量接收机548

15.3 解相关RAKE接收机552

15.3.1 有效特征波形552

15.3.2 有效特征波形估计的子空间方法553

15.3.3 解相关RAKE接收机557

15.4 天线阵列CDMA系统的盲均衡560

15.4.1 天线阵列CDMA系统560

15.4.2 基于相关器的二维RAKE接收机562

15.4.3 主分量MMSE均衡器估计564

15.4.4 确定性盲均衡566

15.5 多径CDMA信道的波束形成568

15.5.1 码滤波方法568

15.5.2 多径CDMA的波束形成571

15.6 借助天线阵列的多径CDMA系统的盲辨识573

15.6.1 系统模型574

15.6.2 几个预备性引理575

15.6.3 不使用扩频码的盲多用户检测577

本章小结579

参考文献580

索引599