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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.A76

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.A134

附录4.B138

附录4.C139

附录4.D142

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.A200

附录5.B201

附录5.C202

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 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-S2279

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ISE320

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