现代数字调制及其应用上：恒包络调制

作者: 王士林著 , 徐友云著 , 蔡云飞著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2015-09

版次: 1

ISBN: 9787121269417

定价: 89.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 580页

字数: 934千字

正文语种: 简体中文

分类: 工程技术

9人买过

本书系统地阐述现代数字调制的基础理论、技术原理、性能评估、实现方法、典型应用等，分为上、下两册。其中，上册第1～4章依次介绍数字调制概论、数字信号和系统分析、随机信号处理、基带数字信号传输等基础理论；第5～10章从已调信号相位路径分析入手，深入阐述恒包络数字调制与解调技术原理、关键技术、实现方案、功率谱与误码率分析等。下册重点介绍MPSK和MQAM等高阶调制和OFDM调制的基本原理、解调关键技术及其接收机设计方法，并简要介绍数字调制技术在宽带无线接入、新一代移动通信、数字卫星通信等领域的应用。王士林，解放军理工大学教授，TCL工业研究院和TCL移动通信公司技术顾问。1992年起享受特殊津贴。因科研成绩突出先后立二等功两次，并获一项专利和四项军内外科技进步奖。编著的《现代数字调制技术》一书获国家自然学科图书二等奖。目    录
第1章  绪论 1
1．1  数字调制的主要类型 2
1．2  现代数字调制的发展 2
1．3  与数字调制有关的几个重要概念 3
1．3．1  应用场景与信道模型 3
1．3．2  信号传输的基本要求 8
1．3．3  恒包络调制信号的特征 9
1．3．4  已调信号的相位路径 10
1．4  数字调制的主要技术指标及评估方法 11
1．4．1  已调信号的功率谱密度 11
1．4．2  解调误比特率 11
1．4．3  已调信号峰均比 12
1．4．4  已调信号的频谱效率 13
1．4．5  调制解调器的实现复杂度 14
1．5  本书主要内容 14
第2章  系统和信号分析 16
2．1  系统和信号 16
2．1．1  信号的分类 16
2．1．2  系统的分类 17
2．2  信号的傅里叶级数表达式 18
2．2．1  复指数傅里叶级数 18
2．2．2  周期信号的傅里叶级数表达式 19
2．3  信号傅里叶变换的表达式 22
2．3．1  非周期信号傅里叶变换的表达式 22
2．3．2  周期性功率信号的傅里叶变换 24
2．3．3  变换定理 25
2．4  功率谱密度 29
2．5  系统响应和滤波 32
2．5．1  冲激响应、阶跃响应和时域分析 32
2．5．2  传输函数及其频域分析 32
2．5．3  传输函数对频谱密度的影响 33
2．5．4  实际滤波器和理想滤波器 33
2．6  调制和解调运算的频谱分析 35
2．7  频谱测量和计算 37
2．7．1  频谱仪 37
2．7．2  傅里叶级数系数的数值计算 38
2．7．3  傅里叶变换的数值计算 39
2．8  带通信号及其系统的低通等效法 40
2．8．1  窄带带通信号 40
2．8．2  线性窄带带通系统 43
2．8．3  线性窄带带通系统的响应 44
2．8．4  带通信号的运算 46
2．8．5  带通信号的相关 47
2．9  本章小结 48
第3章  随机信号理论 50
3．1  引言 50
3．2  概率引论 51
3．2．1  定义 51
3．2．2  随机事件的概率 51
3．2．3  联合概率和条件概率 52
3．3  离散随机变量 54
3．3．1  概率质量函数 54
3．3．2  统计平均 55
3．3．3  概率质量函数的举例 56
3．4  连续随机变量 57
3．4．1  概率密度函数和统计平均 57
3．4．2  概率密度函数的举例 58
3．4．3  随机变量的变换 60
3．5  随机过程的理论基础 62
3．5．1  定义和符号 63
3．5．2  平稳性、时间平均和各态历经性 65
3．5．3  平稳随机过程的功率谱密度 66
3．5．4  复随机过程 72
3．5．5  带通平稳随机过程的低通等效法 73
3．6  高斯随机过程 75
3．7  马尔科夫序列 75
3．7．1  离散信源 75
3．7．2  马尔科夫序列（或链）的统计模型 77
3．8  循环平稳随机过程 85
3．8．1  问题的提出 85
3．8．2  循环平稳随机过程的定义 87
3．8．3  循环平稳随机过程的统计模型 88
3．8．4  循环平稳随机过程的自相关函数 89
3．8．5  循环平稳过程的功率谱密度 98
3．9  系统和随机信号 114
3．9．1  无记忆系统的响应 114
3．9．2  线性非时变系统的响应 115
3．10  通信系统中的噪声 117
3．10．1  热噪声 117
3．10．2  窄带噪声的时域表示式 119
3．10．3  信噪比和误差概率 124
3．10．4  噪声等效带宽、等效噪声温度和噪声系数 125
3．11  小结 130
第4章  基带数字信号传输 131
4．1  引言 131
4．2  基带二进制PAM系统与奈奎斯特第一准则 133
4．2．1  基带脉冲形成 133
4．2．2  最佳发送和接收滤波器 136
4．2．3  设计方法举例 140
4．2．4  奈奎斯特第一准则 141
4．3  部分响应系统与奈奎斯特第二准则 142
4．3．1  双二进制基带PAM系统工作原理 142
4．3．2  改进的双极制系统 149
4．3．3  部分响应技术 153
4．3．4  各类部分响应系统的性能比较 157
4．4  奈奎斯特第三准则 158
4．5  发送信号频谱的形成 160
4．5．1  预编码对信号频谱的影响 160
4．5．2  用数字方法形成脉冲 165
4．6  均衡 166
4．7  眼图 169
4．7．1  眼图的基本概念 169
4．7．2  几个重要参数的定量分析 170
4．7．3  眼图 176
4．8  简单的布尔运算引入的误码扩散 178
4．9  小结 181
第5章  不连续相位路径的数字调制（I） 182
5．1  二进制数字调制的一般概念 182
5．2  二进制数字调制信号的最佳检测 183
5．2．1  误比特率Pe的表达式 183
5．2．2  最佳接收滤波器的传递函数 186
5．2．3  最佳检测接收机 187
5．3  二相相移键控（2PSK） 189
5．3．1  绝对移相（BPSK） 189
5．3．2  相对移相（DPSK） 191
5．3．3  二相PSK信号的功率谱密度 192
5．4  二相PSK信号解调 193
5．4．1  相干PSK解调 193
5．4．2  差分相干PSK解调 194
5．4．3  载波提取 197
5．4．4  位同步提取 202
5．5  小结 208
第6章  不连续相位路径的数字调制（II） 210
6．1  四相相移键控（QPSK） 210
6．1．1  QPSK调制 210
6．1．2  QPSK相干解调 212
6．1．3  DQPSK解调 214
6．2  QPSK的码变换逻辑 214
6．2．1  QPSK的相位逻辑 215
6．2．2  调制器与解调器的相位逻辑 218
6．2．3  QPSK的差分编/译码器 221
6．2．4  DQPSK中调制解调器以及差分编/译码器之间的配合 236
6．3  DQPSK的误码扩散 238
6．3．1  差分译码器输出误码率的通用表达式 238
6．3．2  三种不同差分译码器的误码率 239
6．3．3  三种差分译码器误码扩散的比较 247
6．4  四相系统QPSK系统的载波同步 247
6．4．1  四次方环 247
6．4．2  科斯塔斯环 248
6．4．3  逆调制环 250
6．4．4  判决反馈环 253
6．5  交错正交相移键控（OQPSK） 254
6．5．1  OQPSK的基本特点 255
6．5．2  OQPSK原理 255
6．5．3  OQPSK信号的解调 258
6．6  小结 258
第7章  线性连续相位路径的数字调制 259
7．1  二进制频移键控（FSK） 259
7．1．1  相干FSK 261
7．1．2  非相干FSK 262
7．2  最小频移键控（MSK） 263
7．2．1  快速频移键控（FFSK） 263
7．2．2  最小频移键控（MSK） 278
7．2．3  MSK与FFSK之间的关系 285
7．3  MSK调制/解调器的实现方法 289
7．3．1  MSK调制器 289
7．3．2  MSK解调器 292
7．4  串行MSK（SMSK） 306
7．4．1  串行MSK的特点 306
7．4．2  变换滤波器的设计 306
7．4．3  变换滤波器的等效低通实现 309
7．4．4  用于MSK的匹配滤波器 310
7．5  频移交错正交调制（FSOQ） 312
7．5．1  FSOQ原理 312
7．5．2  相干载波和定时恢复 317
7．6  小结 319
第8章  非线性连续相位路径的数字调制 320
8．1  正弦频移键控（SFSK） 320
8．1．1  引言 320
8．1．2  正弦频移键控 321
8．1．3 “阿莫罗索（AMOROSO）型”OQPSK 326
8．2  平滑调频（TFM） 330
8．2．1  引言 330
8．2．2  TFM的工作原理 331
8．2．3  TFM系统的实现 339
8．3  无符号间干扰和抖动―交错正交相移键控（IJF-OQPSK） 344
8．3．1  引言 344
8．3．2  IJF的工作原理 346
8．3．3  IJF-OQPSK调制与解调 355
8．3．4  部分响应(PR)-LJF-OQPSK调制 361
8．4  互相关相移键控（XPSK） 363
8．4．1  调制与解调方案 364
8．4．2  XPSK系统的性能 370
8．5  调制前高斯滤波的MSK（GMSK） 372
8．5．1  GMSK的基本原理 373
8．5．2  GMSK调制/解调的实现 379
8．6  载波恢复 386
8．6．1  两种类型的载波恢复原理 386
8．6．2  四相判决反馈环提取TFM相干载波的原理 387
8．7  小结 398
第9章  理论频谱和误比特率 399
9．1  数字调角信号功率谱密度的分析方法 399
9．1．1  一阶马尔科夫链方法 400
9．1．2  矩阵方法 400
9．1．3  最易实现的数值计算方法 438
9．2  各种调制方式的信号表示 460
9．3  QPSK的功率谱密度 462
9．3．1  QPSK基带数字信号 462
9．3．2  QPSK低通复包络信号 464
9．4  OQPSK的功率谱密度 468
9．5  MSK和SFSK的功率谱密度 474
9．5．1  MSK 475
9．5．2  SFSK 483
9．6  IJF-OQPSK的功率谱密度 485
9．6．1  IJF基带信号的功率谱密度 486
9．6．2  IJF-OQPSK信号的低通等效功率谱密度 491
9．7  FSOQ的功率谱密度 494
9．8  TFK和GMSK的功率谱密度 498
9．8．1  计算CPFSK信号功率谱密度的程序框图 498
9．8．2  TFM的功率谱密度 500
9．8．3  GMSK的功率谱密度 502
9．9  几种调制方式频谱特性的比较 502
9．10  频谱形状的物理解释 505
9．11  理论误比特率 510
9．12  小结 516
第10章  实际频谱及误比特率 517
10．1  带限非线性信道的描述 517
10．1．1  信道模型 517
10．1．2  非线性特性的描述 518
10．2  带限硬限幅下的频谱 523
10．2．1  OQPSK（QPSK）、MSK、SFSK的实际频谱 523
10．2．2  IJF-OQPSK和PR-IJF-OQPSK的实际频谱 533
10．2．3  理想硬限幅与饱和高功放引起信号频谱的扩展 537
10．3  带限软限幅下的频谱 538
10．4  带限非线性信道下的实际误比特率 542
10．4．1  OQPSK（QPSK）和MSK的实际误比特性能 542
10．4．2  IJF-OQPSK和PR-IJF-OQPSK的实际误比特率 544
10．4．3  非线性多信道下XPSK系统的误比特率性能 552
10．5  小结 553
附录A 554
A．1  频段划分 554
A．2  傅里叶变换 554
A．3  Q函数 555
A．4  误差函数 556
A．5  式（7．24）和式（7．25）的证明 559
A．6  最大似然接收的误比特率 560
A．7  带通和等效低通信号功率谱密度之间的关系 561
参考文献
内容简介:
本书系统地阐述现代数字调制的基础理论、技术原理、性能评估、实现方法、典型应用等，分为上、下两册。其中，上册第1～4章依次介绍数字调制概论、数字信号和系统分析、随机信号处理、基带数字信号传输等基础理论；第5～10章从已调信号相位路径分析入手，深入阐述恒包络数字调制与解调技术原理、关键技术、实现方案、功率谱与误码率分析等。下册重点介绍MPSK和MQAM等高阶调制和OFDM调制的基本原理、解调关键技术及其接收机设计方法，并简要介绍数字调制技术在宽带无线接入、新一代移动通信、数字卫星通信等领域的应用。
作者简介:
王士林，解放军理工大学教授，TCL工业研究院和TCL移动通信公司技术顾问。1992年起享受特殊津贴。因科研成绩突出先后立二等功两次，并获一项专利和四项军内外科技进步奖。编著的《现代数字调制技术》一书获国家自然学科图书二等奖。
目录:
目    录
第1章  绪论 1
1．1  数字调制的主要类型 2
1．2  现代数字调制的发展 2
1．3  与数字调制有关的几个重要概念 3
1．3．1  应用场景与信道模型 3
1．3．2  信号传输的基本要求 8
1．3．3  恒包络调制信号的特征 9
1．3．4  已调信号的相位路径 10
1．4  数字调制的主要技术指标及评估方法 11
1．4．1  已调信号的功率谱密度 11
1．4．2  解调误比特率 11
1．4．3  已调信号峰均比 12
1．4．4  已调信号的频谱效率 13
1．4．5  调制解调器的实现复杂度 14
1．5  本书主要内容 14
第2章  系统和信号分析 16
2．1  系统和信号 16
2．1．1  信号的分类 16
2．1．2  系统的分类 17
2．2  信号的傅里叶级数表达式 18
2．2．1  复指数傅里叶级数 18
2．2．2  周期信号的傅里叶级数表达式 19
2．3  信号傅里叶变换的表达式 22
2．3．1  非周期信号傅里叶变换的表达式 22
2．3．2  周期性功率信号的傅里叶变换 24
2．3．3  变换定理 25
2．4  功率谱密度 29
2．5  系统响应和滤波 32
2．5．1  冲激响应、阶跃响应和时域分析 32
2．5．2  传输函数及其频域分析 32
2．5．3  传输函数对频谱密度的影响 33
2．5．4  实际滤波器和理想滤波器 33
2．6  调制和解调运算的频谱分析 35
2．7  频谱测量和计算 37
2．7．1  频谱仪 37
2．7．2  傅里叶级数系数的数值计算 38
2．7．3  傅里叶变换的数值计算 39
2．8  带通信号及其系统的低通等效法 40
2．8．1  窄带带通信号 40
2．8．2  线性窄带带通系统 43
2．8．3  线性窄带带通系统的响应 44
2．8．4  带通信号的运算 46
2．8．5  带通信号的相关 47
2．9  本章小结 48
第3章  随机信号理论 50
3．1  引言 50
3．2  概率引论 51
3．2．1  定义 51
3．2．2  随机事件的概率 51
3．2．3  联合概率和条件概率 52
3．3  离散随机变量 54
3．3．1  概率质量函数 54
3．3．2  统计平均 55
3．3．3  概率质量函数的举例 56
3．4  连续随机变量 57
3．4．1  概率密度函数和统计平均 57
3．4．2  概率密度函数的举例 58
3．4．3  随机变量的变换 60
3．5  随机过程的理论基础 62
3．5．1  定义和符号 63
3．5．2  平稳性、时间平均和各态历经性 65
3．5．3  平稳随机过程的功率谱密度 66
3．5．4  复随机过程 72
3．5．5  带通平稳随机过程的低通等效法 73
3．6  高斯随机过程 75
3．7  马尔科夫序列 75
3．7．1  离散信源 75
3．7．2  马尔科夫序列（或链）的统计模型 77
3．8  循环平稳随机过程 85
3．8．1  问题的提出 85
3．8．2  循环平稳随机过程的定义 87
3．8．3  循环平稳随机过程的统计模型 88
3．8．4  循环平稳随机过程的自相关函数 89
3．8．5  循环平稳过程的功率谱密度 98
3．9  系统和随机信号 114
3．9．1  无记忆系统的响应 114
3．9．2  线性非时变系统的响应 115
3．10  通信系统中的噪声 117
3．10．1  热噪声 117
3．10．2  窄带噪声的时域表示式 119
3．10．3  信噪比和误差概率 124
3．10．4  噪声等效带宽、等效噪声温度和噪声系数 125
3．11  小结 130
第4章  基带数字信号传输 131
4．1  引言 131
4．2  基带二进制PAM系统与奈奎斯特第一准则 133
4．2．1  基带脉冲形成 133
4．2．2  最佳发送和接收滤波器 136
4．2．3  设计方法举例 140
4．2．4  奈奎斯特第一准则 141
4．3  部分响应系统与奈奎斯特第二准则 142
4．3．1  双二进制基带PAM系统工作原理 142
4．3．2  改进的双极制系统 149
4．3．3  部分响应技术 153
4．3．4  各类部分响应系统的性能比较 157
4．4  奈奎斯特第三准则 158
4．5  发送信号频谱的形成 160
4．5．1  预编码对信号频谱的影响 160
4．5．2  用数字方法形成脉冲 165
4．6  均衡 166
4．7  眼图 169
4．7．1  眼图的基本概念 169
4．7．2  几个重要参数的定量分析 170
4．7．3  眼图 176
4．8  简单的布尔运算引入的误码扩散 178
4．9  小结 181
第5章  不连续相位路径的数字调制（I） 182
5．1  二进制数字调制的一般概念 182
5．2  二进制数字调制信号的最佳检测 183
5．2．1  误比特率Pe的表达式 183
5．2．2  最佳接收滤波器的传递函数 186
5．2．3  最佳检测接收机 187
5．3  二相相移键控（2PSK） 189
5．3．1  绝对移相（BPSK） 189
5．3．2  相对移相（DPSK） 191
5．3．3  二相PSK信号的功率谱密度 192
5．4  二相PSK信号解调 193
5．4．1  相干PSK解调 193
5．4．2  差分相干PSK解调 194
5．4．3  载波提取 197
5．4．4  位同步提取 202
5．5  小结 208
第6章  不连续相位路径的数字调制（II） 210
6．1  四相相移键控（QPSK） 210
6．1．1  QPSK调制 210
6．1．2  QPSK相干解调 212
6．1．3  DQPSK解调 214
6．2  QPSK的码变换逻辑 214
6．2．1  QPSK的相位逻辑 215
6．2．2  调制器与解调器的相位逻辑 218
6．2．3  QPSK的差分编/译码器 221
6．2．4  DQPSK中调制解调器以及差分编/译码器之间的配合 236
6．3  DQPSK的误码扩散 238
6．3．1  差分译码器输出误码率的通用表达式 238
6．3．2  三种不同差分译码器的误码率 239
6．3．3  三种差分译码器误码扩散的比较 247
6．4  四相系统QPSK系统的载波同步 247
6．4．1  四次方环 247
6．4．2  科斯塔斯环 248
6．4．3  逆调制环 250
6．4．4  判决反馈环 253
6．5  交错正交相移键控（OQPSK） 254
6．5．1  OQPSK的基本特点 255
6．5．2  OQPSK原理 255
6．5．3  OQPSK信号的解调 258
6．6  小结 258
第7章  线性连续相位路径的数字调制 259
7．1  二进制频移键控（FSK） 259
7．1．1  相干FSK 261
7．1．2  非相干FSK 262
7．2  最小频移键控（MSK） 263
7．2．1  快速频移键控（FFSK） 263
7．2．2  最小频移键控（MSK） 278
7．2．3  MSK与FFSK之间的关系 285
7．3  MSK调制/解调器的实现方法 289
7．3．1  MSK调制器 289
7．3．2  MSK解调器 292
7．4  串行MSK（SMSK） 306
7．4．1  串行MSK的特点 306
7．4．2  变换滤波器的设计 306
7．4．3  变换滤波器的等效低通实现 309
7．4．4  用于MSK的匹配滤波器 310
7．5  频移交错正交调制（FSOQ） 312
7．5．1  FSOQ原理 312
7．5．2  相干载波和定时恢复 317
7．6  小结 319
第8章  非线性连续相位路径的数字调制 320
8．1  正弦频移键控（SFSK） 320
8．1．1  引言 320
8．1．2  正弦频移键控 321
8．1．3 “阿莫罗索（AMOROSO）型”OQPSK 326
8．2  平滑调频（TFM） 330
8．2．1  引言 330
8．2．2  TFM的工作原理 331
8．2．3  TFM系统的实现 339
8．3  无符号间干扰和抖动―交错正交相移键控（IJF-OQPSK） 344
8．3．1  引言 344
8．3．2  IJF的工作原理 346
8．3．3  IJF-OQPSK调制与解调 355
8．3．4  部分响应(PR)-LJF-OQPSK调制 361
8．4  互相关相移键控（XPSK） 363
8．4．1  调制与解调方案 364
8．4．2  XPSK系统的性能 370
8．5  调制前高斯滤波的MSK（GMSK） 372
8．5．1  GMSK的基本原理 373
8．5．2  GMSK调制/解调的实现 379
8．6  载波恢复 386
8．6．1  两种类型的载波恢复原理 386
8．6．2  四相判决反馈环提取TFM相干载波的原理 387
8．7  小结 398
第9章  理论频谱和误比特率 399
9．1  数字调角信号功率谱密度的分析方法 399
9．1．1  一阶马尔科夫链方法 400
9．1．2  矩阵方法 400
9．1．3  最易实现的数值计算方法 438
9．2  各种调制方式的信号表示 460
9．3  QPSK的功率谱密度 462
9．3．1  QPSK基带数字信号 462
9．3．2  QPSK低通复包络信号 464
9．4  OQPSK的功率谱密度 468
9．5  MSK和SFSK的功率谱密度 474
9．5．1  MSK 475
9．5．2  SFSK 483
9．6  IJF-OQPSK的功率谱密度 485
9．6．1  IJF基带信号的功率谱密度 486
9．6．2  IJF-OQPSK信号的低通等效功率谱密度 491
9．7  FSOQ的功率谱密度 494
9．8  TFK和GMSK的功率谱密度 498
9．8．1  计算CPFSK信号功率谱密度的程序框图 498
9．8．2  TFM的功率谱密度 500
9．8．3  GMSK的功率谱密度 502
9．9  几种调制方式频谱特性的比较 502
9．10  频谱形状的物理解释 505
9．11  理论误比特率 510
9．12  小结 516
第10章  实际频谱及误比特率 517
10．1  带限非线性信道的描述 517
10．1．1  信道模型 517
10．1．2  非线性特性的描述 518
10．2  带限硬限幅下的频谱 523
10．2．1  OQPSK（QPSK）、MSK、SFSK的实际频谱 523
10．2．2  IJF-OQPSK和PR-IJF-OQPSK的实际频谱 533
10．2．3  理想硬限幅与饱和高功放引起信号频谱的扩展 537
10．3  带限软限幅下的频谱 538
10．4  带限非线性信道下的实际误比特率 542
10．4．1  OQPSK（QPSK）和MSK的实际误比特性能 542
10．4．2  IJF-OQPSK和PR-IJF-OQPSK的实际误比特率 544
10．4．3  非线性多信道下XPSK系统的误比特率性能 552
10．5  小结 553
附录A 554
A．1  频段划分 554
A．2  傅里叶变换 554
A．3  Q函数 555
A．4  误差函数 556
A．5  式（7．24）和式（7．25）的证明 559
A．6  最大似然接收的误比特率 560
A．7  带通和等效低通信号功率谱密度之间的关系 561
参考文献