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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

3.5.2 L＆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

4.4.3 V＆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ML-DA信噪比估计算法 264

7.6.2 CPR ML-DA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CRB 273

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 DVB-S2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 DVB-S2的背景 280

8.1.3 DVB-S2系统概述 281

8.2 DVB-S2接收机的同步技术 284

8.2.1 DVB-S2系统解调与同步原理概述 284

8.2.2 DVB-S2系统帧同步的差分检测方法 287

8.2.3 DVB-S2系统符号定时同步 292

8.2.4 DVB-S2系统载波频率同步 292

8.2.5 DVB-S2系统载波相位同步 297

8.3 DVB-S2同步系统仿真与分析 302

8.3.1 DVB-S2系统差分检测帧同步仿真与分析 303

8.3.2 DVB-S2系统符号定时同步仿真与分析 307

8.3.3 DVB-S2系统载波频率同步仿真与分析 311

8.3.4 DVB-S2系统载波相位同步仿真与分析 315

8.3.5 DVB-S2系统同步总体仿真 318

8.4 DVB-S2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 DVB-S2系统帧同步设计与实现 321

8.4.3 DVB-S2系统符号定时同步设计与实现 323

8.4.4 DVB-S2系统载波同步设计与实现 328

8.4.5 DVB-S2系统接收机总体设计与实现 348

参考文献 354