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| 編輯推薦： |
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本书作者武楠现于2011年在北京理工大学获得博士学位，获2013年全国优秀博士学位论文（百篇优博）荣誉。本书基于其博士论文，既涵盖了对卫星通信接收机中多种经典同步算法的分类和比较，也特别加入了近年来该技术领域出现的一些新算法。可作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生学习数字接收机同步技术的教材或参考书，也可作为从事卫星通信的工程技术人员的参考书。
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| 內容簡介： |
本书介绍卫星通信接收机中的同步技术，主要内容包括卫星通信概述、同步技术的理论基础、载波频率同步技术、载波相位同步技术、符号定时同步技术、帧同步技术、信噪比估计技术，并以欧洲第二代卫星数字视频广播（DVB-S2）标准为例，详细介绍了接收机同步算法的设计、仿真和实现过程。本书既涵盖了卫星通信接收机中的经典同步算法，也特别融入了近年来该技术领域出现的新方法。
本书是专门阐述卫星通信接收机同步技术的理论书籍，可作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生学习数字接收机同步技术的教材或参考书，也可作为从事卫星通信的工程技术人员的参考书。
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| 關於作者： |
武楠，男，1981年生，内蒙古巴彦淖尔人。2011年在北京理工大学获得博士学位。现任北京理工大学副教授，博士生导师。主要研究方向为无线网络信号处理技术。主持国家自然科学基金青年和面上项目、国家863项目子课题、教育部博士点基金以及企业合作等项目10余项。在IEEETrans. Signal Processing、IEEE Trans. Communications、IEEE Trans. WirelessCommunications等国际著名期刊及会议发表学术论文60余篇，其中SCI检索30余篇，授权发明专利10余项。担任IEEE Access、IEICETrans. Communications等期刊编委。获2013年全国优秀博士学位论文（百篇优博）荣誉。
王华，男，1967年生，安徽全椒人。2000年在北京理工大学获得博士学位。现任北京理工大学教授，博士生导师。主要研究方向为无线通信传输理论与技术。主持和参与国家自然基金面上项目、国防预研和企业合作项目30余项，发表SCI论文10余篇，授权专利10余项，作为主要完成人获得省部级科技进步二等奖四次。
武楠，男，1981年生，内蒙古巴彦淖尔人。2011年在北京理工大学获得博士学位。现任北京理工大学副教授，博士生导师。主要研究方向为无线网络信号处理技术。主持国家自然科学基金青年和面上项目、国家863项目子课题、教育部博士点基金以及企业合作等项目10余项。在IEEE
Trans. Signal Processing、IEEE Trans. Communications、IEEE Trans.
Wireless
Communications等国际著名期刊及会议发表学术论文60余篇，其中SCI检索30余篇，授权发明专利10余项。担任IEEE
Access、IEICE Trans. Communications等期刊编委。获2013年全国优秀博士学位论文（百篇优博）荣誉。
王华，男，1967年生，安徽全椒人。2000年在北京理工大学获得博士学位。现任北京理工大学教授，博士生导师。主要研究方向为无线通信传输理论与技术。主持和参与国家自然基金面上项目、国防预研和企业合作项目30余项，发表SCI论文10余篇，授权专利10余项，作为主要完成人获得省部级科技进步二等奖四次。
匡镜明，男，1943年生，湖南益阳人。北京理工大学教授，通信电子系统专家，博士生导师。1988年5月西德西柏林工业大学获工学博士学位。1999年7月起至2007年8月任北京理工大学校长兼研究生院院长。主要研究方向为无线通信理论及数字信号处理技术。主持承担了多项国家各类别的科研项目，获得多项科技进奖，出版专著2部，发表论文200余篇。曾任国务院学位委员会学科评议组召集人，总装备部科技委兼职委员，中国电子学会通信学分会副主任委员，中国兵工学会副理事长，全国学位与研究生教育学会副会长，中国通信学会常务理事，《学位与研究生教育》主编，北京市人民政府专家顾问团顾问等职务。先后获全国优秀留学回国人员、国※级有突出贡献的中青年专家、全国国防科技系统先进工作者等荣誉称号。
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| 目錄：
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第1章 概述 1
1.1 卫星通信系统的基本概念 2
1.1.1 卫星通信的定义 2
1.1.2 通信卫星的分类 2
1.1.3 卫星通信的特点 5
1.1.4 卫星通信的任务 6
1.2 卫星通信系统的现状与发展趋势 8
1.2.1 卫星固定通信的现状与发展趋势 8
1.2.2 卫星移动通信的现状与发展趋势 9
1.2.3 卫星广播通信的现状与发展趋势 10
1.3 卫星接收机中的同步技术 11
1.3.1 通信系统的基本模型 11
1.3.2 接收机中的同步技术 13
参考文献 14
第2章 同步技术的理论基础 15
2.1 概述 15
2.2 基带信号的定时恢复及对信号抽样的影响 15
2.2.1 基带信号的定时恢复 16
2.2.2 定时恢复误差对检测性能的影响 18
2.3 带通信号的载波恢复及对解调性能的影响 20
2.3.1 带通信号的载波恢复 20
2.3.2 载波相位误差造成的性能损失 23
2.4 差分解调的同步性能分析 26
2.5 同步的参数估计理论 28
2.5.1 最大后验概率估计和最大似然估计 28
2.5.2 同步参数估计中的似然函数构建 34
2.6 同步参数估计的性能极限 36
2.6.1 克拉美罗限及修正的克拉美罗限 36
2.6.2 同步参数估计中的修正克拉美罗限 40
参考文献 42
第3章 载波频率同步技术 43
3.1 概述 43
3.2 经典载波频率同步方法 43
3.2.1 平方环法 43
3.2.2 Costas环法 45
3.3 数据辅助频率估计 46
3.3.1 基于最大似然的频率估计理论 46
3.3.2 载波频率估计的简化模型 48
3.3.3 Kay算法 49
3.3.4 Fitz算法 50
3.3.5 L&R算法 51
3.3.6 M&M算法 52
3.3.7 频率估计算法性能比较 53
3.3.8 一种改进的M&M载波频率估计算法54
3.4 非数据辅助载波频率同步 57
3.4.1 理想定时同步下的载波频率同步 57
3.4.2 非理想定时同步下的开环载波频率同步 63
3.4.3 非数据辅助载波频率估计的克拉美罗限 66
3.5 APSK调制信号的非数据辅助载波频率估计 68
3.5.1 存在载波频率误差的APSK信号模型 68
3.5.2L&R载波频率估计算法在APSK调制信号下的性能分析 69
3.5.3 算法性能的进一步优化 75
附录3. A 76
参考文献 77
第4章 载波相位同步技术 79
4.1 数据辅助载波相位同步 79
4.1.1 载波相位最大似然估计 79
4.1.2 载波相位估计的性能分析 80
4.1.3 频率残差对载波相位估计的影响 82
4.2 基于判决引导的载波相位估计方法 83
4.2.1 硬判决反馈的载波相位同步 83
4.2.2 软判决反馈的载波相位同步 88
4.3 非数据辅助的载波相位同步 97
4.3.1 理想定时同步下的非数据辅助载波相位同步 97
4.3.2 高SNR下的非数据辅助载波相位同步 98
4.3.3 低SNR下的非数据辅助载波相位同步 99
4.3.4 非数据辅助载波相位同步的开环方法 102
4.3.5 QAM调制信号的非数据辅助载波相位开环估计方法103
4.4 APSK调制信号的非数据辅助载波相位估计 104
4.4.1 系统模型 104
4.4.2 非数据辅助载波相位估计的克拉美罗限 105
4.4.3V&V载波相位估计算法在APSK调制信号下的性能分析 108
4.4.4 基于星座图分割的载波相位估计算法 112
4.5 编码辅助载波相位同步 114
4.5.1 编码辅助载波相位同步算法 114
4.5.2 基于选择性软判决反馈的载波相位同步算法118
4.5.3 编码辅助判决反馈载波相位同步性能分析 122
附录4.A 134
附录4.B 138
附录4.C 139
附录4.D 142
参考文献 150
第5章 定时同步技术 153
5.1 定时同步技术概述 153
5.2 经典定时同步方法 154
5.2.1 平方律同步法 154
5.2.2 超前滞后门同步法 156
5.3 基于同步采样的定时误差反馈跟踪同步法 157
5.3.1 模数混合数控振荡器原理 158
5.3.2 同步采样定时校准关系的建立 158
5.4 基于非同步采样的定时误差反馈跟踪同步法 160
5.4.1 非同步采样插值控制时钟恢复原理 162
5.4.2 分段多项式插值器原理 163
5.4.3 非同步采样定时校准关系的建立 164
5.5 基于判决引导的定时误差检测 165
5.5.1 基于最大似然的定时误差检测算法 165
5.5.2 基于真似然函数的误差检测算法性能分析 166
5.5.3 三种近似的定时误差估计算法 171
5.5.4 三种近似算法的跟踪性能分析与比较 173
5.6 非数据辅助的定时误差检测算法 176
5.6.1 基于最大似然的非数据辅助定时误差检测算法176
5.6.2 非数据辅助的GAD定时误差检测算法 177
5.6.3 GAD算法和NDA-ELD算法的跟踪性能比较179
5.7 前馈定时估计算法 181
5.7.1 基于最大似然的非数据辅助前馈定时估计算法181
5.7.2 O&M前馈定时估计算法 184
5.8 编码辅助符号定时同步及其性能分析 186
5.8.1 编码辅助符号定时同步算法 186
5.8.2 编码辅助判决反馈符号定时同步性能分析 190
附录5.A 200
附录5.B 201
附录5.C 202
参考文献 206
第6章 帧同步技术 209
6.1 概述 209
6.2 起止式帧同步 209
6.3 集中插入式帧同步的基本方法 210
6.3.1 巴克码 210
6.3.2 巴克码识别器 211
6.3.3 帧同步的保护 212
6.3.4 帧同步性能分析 213
6.4 复杂同步码组下的集中插入式帧同步 214
6.4.1 采用复杂同步码组的帧结构特征 215
6.4.2 复杂同步码组的帧同步检测方法 216
6.4.3 复杂同步码组的帧同步校核保护方法 225
6.4.4 复杂同步码组帧同步性能分析 227
6.4.5 复杂同步码组帧同步性能仿真分析 233
参考文献 240
第7章 信噪比估计技术 242
7.1 概述 242
7.2 传统的信噪比估计算法 243
7.2.1 基于相干接收的信噪比估计 243
7.2.2 基于矩的信噪比估计 245
7.3 基于期望最大的编码辅助迭代信噪比估计 247
7.4 最大似然编码辅助信噪比估计 251
7.4.1 最大似然编码辅助信噪比估计算法 252
7.4.2 编码辅助信噪比估计的克拉美罗限 254
7.4.3 编码辅助信噪比估计算法的仿真结果及分析255
7.5 存在载波频偏的数据辅助信噪比估计 258
7.5.1 基于差分相关的数据辅助信噪比估计算法 259
7.5.2 CFR信噪比估计算法在实际系统中的仿真与改进259
7.6 存在载波相偏的数据辅助信噪比估计 264
7.6.1 相位信噪比联合设计的MLDA信噪比估计算法264
7.6.2 CPR MLDA信噪比估计算法的性能分析与仿真266
7.7 APSK调制信号的编码辅助最大似然信噪比估计269
7.7.1 编码APSK信号的ML信噪比估计器 269
7.7.2 编码辅助APSK信号信噪比估计的CRB273
7.7.3 APSK信号信噪比估计仿真结果及分析 273
参考文献 277
第8章 DVBS2接收机中的同步技术 279
8.1 第二代卫星数字视频广播标准DVB-S2 279
8.1.1 国际数字电视广播标准 279
8.1.2 DVBS2的背景 280
8.1.3 DVBS2系统概述 281
8.2 DVBS2接收机的同步技术 284
8.2.1 DVBS2系统解调与同步原理概述 284
8.2.2 DVBS2系统帧同步的差分检测方法 287
8.2.3 DVBS2系统符号定时同步 292
8.2.4 DVBS2系统载波频率同步 292
8.2.5 DVBS2系统载波相位同步 297
8.3 DVBS2同步系统仿真与分析 302
8.3.1 DVBS2系统差分检测帧同步仿真与分析303
8.3.2 DVBS2系统符号定时同步仿真与分析 307
8.3.3 DVBS2系统载波频率同步仿真与分析 311
8.3.4 DVBS2系统载波相位同步仿真与分析 315
8.3.5 DVBS2系统同步总体仿真 318
8.4 DVBS2系统同步模块的FPGA设计与实现 319
8.4.1 FPGA开发平台ISE 320
8.4.2 DVBS2系统帧同步设计与实现 321
8.4.3 DVBS2系统符号定时同步设计与实现 323
8.4.4 DVBS2系统载波同步设计与实现 328
8.4.5 DVBS2系统接收机总体设计与实现 348
参考文献 354
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| 內容試閱：
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卫星通信具有覆盖范围广、通信距离远、建设速度快、容量大、不易受地理环境和自然灾害影响等优点，已经在通信广播、导航定位、气象预报、灾害预防、军事侦察等各个领域得到了广泛应用。
随着信息社会的飞速发展，人们对多媒体业务的需求显著增加，因此，要求卫星通信系统具有更大的系统容量、更高的传输可靠性，并且能够支持交互式业务。应用需求推动了卫星相关技术的快速进步：卫星平台技术和功率放大器的发展显著提升了卫星转发器的功率，使新一代卫星通信系统可以采用高阶调制技术，从而提高了卫星的频谱利用率；卫星的工作频段由X频段、Ku频段向Ka频段，甚至更高的Q
频段发展，极大地增加了卫星通信系统的可用带宽；多波束卫星天线技术的进步提高了覆盖范围内的频率复用因子；链路自适应理论和技术的发展，不仅使逼近时变卫星信道的传输容量成为可能，而且为卫星通信系统提供不同服务质量等级（QoS）的交互式业务奠定了基础。总之，借助上述卫星相关技术的发展优势，新一代的卫星通信系统将进一步突破功率和带宽约束，实现大容量、高可靠的自适应传输。
同步技术是卫星通信接收机中的关键技术。首先，信号同步的结构和性能影响接收机模拟前端的设计方案，从而很大程度上决定了整个接收机的成本；其次，信号同步是接收机正常工作的前提，任何因素造成的失步将导致通信中断，因而要求同步具有较强的可靠性和鲁棒性；最后，同步的偏差直接影响信道译码器的性能，导致接收机误比特率性能的恶化。本书较为系统地阐述了卫星通信接收机中的同步理论与技术，主要内容涉及载波频率同步、载波相位同步、符号定时同步、帧同步等。本书既涵盖了大量经典的同步算法，又特别引入了近年来在卫星通信同步技术方面涌现出的新方法；既尝试通过信号处理理论分析，探究各类同步算法的原理本质，又借助实际通信接收机同步算法的设计和实现过程，使读者对同步技术有更为立体的把握。
本书共分为8章。第1章和第2章由武楠、匡镜明撰写；第3～6章由武楠撰写；第7章和第8章由武楠、王华撰写。在本书的撰写过程中，得到了北京理工大学通信技术研究所的老师和学生的支持和帮助，在此向他们表示衷心的感谢。本书的研究内容受到国家自然科学基金青年基金项目（编号：61201181）、国家自然科学基金面上项目（编号：61072049、61471037）、教育部全国优秀博士学位论文作者基金项目（编号：201445）的资助。北京理工大学优秀博士学位论文出版项目基金资助。借此机会，特别向国家自然科学基金委、教育部、北京理工大学研究生院所给予的支持和帮助表示感谢。
由于作者水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请同仁和读者批评指正。
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