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卫星通信系统同步技术

追本溯源,深入分析同步算法原理和特点,夯实信号同步技术的理论学习基础。理论与实际相结合,涵盖不同应用场景和不同算法类型,助力卫星通信系统项目研发工作。

作者:魏苗苗,王菊,刘洲峰,李春雷
定价:79
印次:1-1
ISBN:9787302614739
出版日期:2022.10.01
印刷日期:2022.10.27

本书旨在介绍卫星通信系统中通信信号处理过程及所涉及的信号估计理论和评价标准。根据参数估计对象的不同,将主要内容分为载波同步、定时同步和帧同步三个部分。每一部分不仅涵盖了基于现代信号处理信号估计理论的多种参数估计算法,而且分析各个算法的理论出处、列出了算法的具体实时步骤并对比不同算法的同步性能,最终会给出适合的工程应用场景。本书聚焦于卫星通信系统接收信号的处理过程,涵盖了目前已知的对三种未知信号参数的不同估计方式,能够为入门卫星通信相关研究的学生迅速建立起卫星接收机结构的总体概念以及现代信号处理的基本理论基础,并可作为后期进行理论和实践研究的参考书籍。

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前言 卫星通信是指利用卫星作为通信系统中继站进行通信的通信方式,是解决远距离非平面无线通信问题的一种重要方法。卫星通信具有通信范围大、可靠性高、可同时多址连接、电路建设灵活等优点。 近年来,随着无线通信技术的快速发展,地面移动网络已经覆盖了人们活动的主要区域,但是对于海洋、沙漠、南北极等偏远地区和移动通信基站建设较少的区域难以实现有效覆盖。因此,要实现全球范围内全天候全面覆盖必须借助卫星通信系统。由于其在抗震救灾、国防建设、信息安全等领域的重要作用,卫星通信系统已经成为全世界各国争相研究的热点,也被纳入我国国防军事建设的重中之重。此外,卫星通信系统具有极大的民用经济价值,随着卫星通信技术的不断发展,在轨卫星种类和数目的不断增多,其应用已经扩展到气象预报、海洋业、定位导航、林业、医疗、交通等诸多领域,渗透到人们生活的方方面面。 通信接收机是卫星通信系统的必要组成部分,通信信号同步处理技术是卫星通信接收机设计的关键。在卫星通信系统中,接收机接收到信号之后,要完成对接收信号的解调和测量,需要首先完成信号同步处理过程,信号同步过程就是从噪声和干扰中实现信号未知参数的估计过程。完整描述信号特性的所有未知参数包括信号的频偏、相偏和时偏等,在这些参数中,载波频偏对信号的接收和处理影响最大。载波同步、位同步、帧同步是同步技术 的3种主要形式。只有完成了以上3种同步,才能进行后续的数据处理工作,从而最终从接收信号中解调出有用信息。 本书列举了基于现代信号处理信号估计理论的多种参数估计算法,分析了各个算法的理论出处,列出了算法的具体实时步骤并对比不同算法的同步性能,最终给出适合的工程应用场景。本书不仅提供了理论参考依据,而且可以指导读者开展实际工程应用开发活动。本书共6章,分为5部分: 第1部分(第1~2章)介绍卫星通信系统理论基础,讲述卫星通信系统和同步技术的基本概念、不同类型卫星通信系统发展现状以及与同步相关的信号估计理论; 第2部分(第3章)介绍针对信号载波的同步技术,包括载波频率同步技术和载波相位同步技术,并按照算法所采用的不同理论基础进行了分类、归纳和原理介绍; 第3部分(第4章)介绍针对信号定时偏差的同步技术,包括基于判决反馈的定时同步技术、非数据辅助定时同步技术、前馈定时同步技术和编码辅助定时同步技术等。第4部分(第5章)介绍针对信号数据帧的同步技术,包括基于同步码插入的帧同步技术和编码辅助帧同步技术; 第5部分(第6章)介绍针对自适应传输系统的信噪比估计技术,包括数据辅助和非数据辅助下的信噪比估计、编码辅助信噪比估计和非理想同步下的信噪比估计技术。 本书的出版得到中原工学院学术专著出版基金资助,并得到2022年河南省科技攻关项目(项目批准号: 222102210244)和2023年河南省高等学校重点科研项目(项目批准号: 23A510012)的支持,借此机会,特别向中原工学院电信学院各位同事及领导所给予的支持和帮助表示感谢。由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不足之处,恳请读者批评指正! 编者2022年5月

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  • 魏苗苗,女,1987年8月生,汉族,籍贯河南,中共党员,博士研究生,讲师,2016年7月参加工作。研究方向:卫星导航,测控通信,曾参与多项卫星接收机项目设计研究工作,包括多模卫星导航接收机信号同步技术、定位解算理论、故障检测等多个研究方面。发表多篇EI、中文核心期刊论文,具有卫星通信系统领域的理论和实践研究经验。现承担多门实践类专业课程,以及多项省级科研项目研究工作。
  • 以实际信号处理顺序为纲设计章节内容,厘清信号处理过程及架构,简化学习过程。

    建立立体化、全方位的同步技术理论体系,为理论学习、算法创新和技术更新提供设计蓝本。

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  • 目录

    第1章卫星通信系统概述

    1.1卫星通信系统

    1.1.1系统定义与发展过程

    1.1.2系统组成

    1.1.3系统分类

    1.1.4系统特点

    1.2不同类型卫星通信系统的现状与发展趋势

    1.2.1低轨道卫星通信系统的发展现状与发展趋势

    1.2.2中轨道卫星通信系统的发展现状与发展趋势

    1.2.3高轨道卫星通信系统的发展现状与发展趋势

    1.2.4卫星通信技术发展方向

    1.3卫星接收机中的同步技术

    1.3.1卫星通信系统模型

    1.3.2接收信号模型

    1.3.3卫星通信接收机同步技术

    参考文献

    第2章同步技术相关理论基础

    2.1待估计参数对系统性能的影响

    2.1.1载波频率偏差和相位偏差对系统性能的影响

    2.1.2定时误差对系统性能的影响

    2.2参数估计理论

    2.2.1最大似然估计理论

    2.2.2同步参数的似然函数计算

    2.2.3最大似然估计的计算

    2.2.4最小均方误差估计(MMSE)

    2.2.5最大后验概率估计(MAP)

    2.3克拉美罗界理论

    2.3.1克拉美罗下界

    2.3.2修正克拉美罗界

    2.4信道编码理论

    2.4.1LDPC码的定义及其描述

    2.4.2LDPC码的译码

    参考文献

    第3章载波同步技术

    3.1基本原理

    3.2载波频率同步技术

    3.2.1非数据辅助算法

    3.2.2数据辅助算法

    3.2.3基于傅里叶变换的载波频偏同...

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