现代卫星通信信号检测识别及处理

本书围绕卫星通信信号检测识别问题，主要从非合作接收处理的角度对信号检测识别各个环节的理论及算法进行系统全面的研究和阐述。全书共10章。首先介绍通信信号检测识别的概念内涵、技术发展，梳理卫星中常见的通信信号并提出合适的检测识别框架。接着介绍宽带检测、窄带滤波等不同类型信号处理的共用环节，并针对五种常见载波类型，即连续单载波类型、突发载波类型、混合载波多址类型、自适应调制编码类型、多载波通信类型，介绍相应的信号识别、参数测量、信号解调等方法。最后给出卫星载波类型识别及变化检测框架。

目录
第一篇 绪论
第1章 通信信号检测识别概述 3
1.1 通信信号检测识别的提出与应用 3
1.2 频段划分、通信方式及特点 6
1.3 通信信号检测识别的概念与内涵 10
1.3.1 信号检测 11
1.3.2 信号识别 13
1.3.3 信号解译 15
1.3.4 参数测量 16
1.4 检测识别技术的发展及面临的挑战 17
1.4.1 通信信号检测技术的发展概述 17
1.4.2 通信信号识别技术的发展概述 22
1.4.3 传统检测识别技术面临的挑战 28
1.5 本书主要内容及组织架构 30
参考文献 32
第2章 常用谱计算及信噪比定义 37
2.1 引言 37
2.2 从傅里叶级数到离散傅里叶变换 37
2.2.1 从傅里叶级数到连续傅里叶变换 38
2.2.2 从连续傅里叶变换到离散时间傅里叶变换 40
2.2.3 离散时间和离散频率的傅里叶变换 41
2.3 频谱计算中的加窗处理 43
2.4 频谱细化的CZT方法和Zoom-FFT方法 49
2.4.1 CZT方法 49
2.4.2 Zoom-FFT方法 52
2.4.3 复杂度分析 54
2.5 基于重叠FFT 的时频谱计算 56
2.6 循环谱计算 58
2.7 信噪比概念 62
2.8 本章小结 66
参考文献 67
第二篇 卫星信号认知与检测识别框架
第3章 卫星信号认知与检测识别框架 71
3.1 引言 71
3.2 卫星常见的调制方式 72
3.2.1 相位调制PSK 73
3.2.2 幅相调制QAM 78
3.2.3 幅相调制APSK 83
3.3 卫星常见的载波类型 88
3.3.1 突发载波类型 88
3.3.2 自适应调制编码类型 91
3.3.3 混合载波多址类型 94
3.3.4 多载波通信类型 97
3.4 卫星多普勒频移测算 100
3.5 卫星接收信噪比测算 103
3.6 卫星通信信号检测识别框架 106
3.7 本章小结 108
参考文献 109
第三篇 宽带检测及滤波处理
第4章 卫星宽带检测处理 113
4.1 引言 113
4.2 多频谱拼接与显示 114
4.2.1 多频谱拼接的问题分析 114
4.2.2 电平尺度补偿拼接方法 116
4.2.3 基准电平补偿拼接方法 118
4.3 信号宽带检测 121
4.3.1 双窗梯度检测方法 121
4.3.2 多尺度融合检测方法 125
4.3.3 小波融合检测方法 129
4.4 宽带噪底估计 136
4.5 本章小结 142
参考文献 143
第5章 信号滤波与采集 145
5.1 引言 145
5.2 防混叠滤波与采样参数设计 146
5.2.1 复采样场景 147
5.2.2 实采样场景 148
5.3 实复转换与整数倍采样率转换 151
5.3.1 实采样转换为复采样 151
5.3.2 复采样转换为实采样 153
5.3.3 整数倍采样率转换 154
5.4 任意倍数采样率转换 156
5.4.1 任意倍数下采样率转换 156
5.4.2 任意倍数上采样率转换 160
5.5 分数倍延迟滤波器 161
5.5.1 分数倍延迟滤波器原理 162
5.5.2 分数倍延迟滤波器设计 165
5.5.3 分数倍延迟滤波器实现 167
5.6 经典时域滤波算法 171
5.6.1 积分梳妆滤波器 171
5.6.2 多相滤波器结构 173
5.7 高效频域滤波算法 176
5.7.1 单段数据下的频域滤波算法 176
5.7.2 连续数据下的频域滤波算法 178
5.7.3 输出为实数的频域滤波处理 180
5.7.4 仿真分析 181
5.8 本章小结 183
参考文献 185
第四篇 不同类型载波分析处理
第6章 单信号参数测量与调制识别 189
6.1 引言 189
6.2 谱线特征与调制参数测量 190
6.2.1 谱线生成机理 190
6.2.2 包络谱谱线分析 191
6.2.3 二次方谱谱线分析 193
6.2.4 四次方谱谱线分析 195
6.2.5 八次方谱谱线分析 199
6.2.6 APSK信号的定时谱分析 202
6.2.7 零/低中频处理模式对比 204
6.2.8 谱线特征提取与增强 206
6.3 累积量的特征 207
6.3.1 累积量定义计算 208
6.3.2 常规累积量特征 210
6.3.3 差分累积量特征 214
6.3.4 星座欧氏距离特征 218
6.4 幅度分布特征 219
6.4.1 星座幅度特性分析 219
6.4.2 幅度模板匹配算法 222
6.4.3 算法仿真分析 226
6.5 识别分类器设计 229
6.5.1 两种分类器优劣比较 230
6.5.2 支持向量机原理 231
6.5.3 识别性能仿真分析 236
6.6 本章小结 238
参考文献 239
第7章 常用卫星调制解调处理 240
7.1 引言 240
7.2 信号解调通用处理框架 241
7.3 Gardner定时跟踪算法 245
7.3.1 Gardner算法的基本原理 245
7.3.2 Gardner算法的相关改进 249
7.3.3 Gardner算法最大似然估计的本质 252
7.4 Costas载波恢复算法 254
7.4.1 QPSK下的Costas鉴相 255
7.4.2 BPSK下的Costas鉴相 256
7.4.3 8PSK下的Costas鉴相 256
7.4.4 OQPSK下的Costas 鉴相 257
7.4.5 PI/4-QPSK下的Costas鉴相 258
7.4.6 Costas鉴相仿真 259
7.5 数字环路滤波器理论 261
7.5.1 数字环路滤波器原理 261
7.5.2 环路滤波器性能仿真 263
7.6 DD 鉴相及幅度跟踪算法 264
7.6.1 DD鉴相原理 264
7.6.2 实时幅度跟踪 265
7.6.3 APSK 鉴相处理 267
7.6.4 仿真实验 269
7.7 通用的调制鉴相理论 271
7.7.1 鉴相函数的一般形式 271
7.7.2 鉴相函数的代价函数推导 273
7.7.3 鉴相函数的S曲线分析 275
7.8 经典盲均衡处理算法 277
7.8.1 恒模盲均衡算法 278
7.8.2 多模盲均衡算法 280
7.8.3 判决反馈盲均衡算法 281
7.8.4 盲均衡应用相关 282
7.8.5 仿真实验 284
7.9 比特映射及解调质量评估 287
7.9.1 符号比特映射 288
7.9.2 解调质量评估 289
7.10 本章小结 294
参考文献 296
第8章 突发信号分析处理 297
8.1 引言 297
8.2 独特码辅助突发检测算法 299
8.2.1 直接相关算法 299
8.2.2 差分相关算法 303
8.2.3 相关FFT 算法 305
8.3 盲突发检测算法 308
8.3.1 双窗能量比检测原理 308
8.3.2 两种能量比综合利用 310
8.3.3 突发起止完整性约束 312
8.3.4 突发时长及能量约束 314
8.4 开环盲定时估计算法 320
8.4.1 最大似然盲定时估计算法原理 320
8.4.2 仿真实验 323
8.5 独特码辅助频率估计算法 326
8.5.1 直接相位估计法 326
8.5.2 相关函数估计法 330
8.5.3 迭代相关估计法 333
8.6 参数估计的性能界 337
8.6.1 参数估计的CRB 337
8.6.2 参数估计的MCRB 339
8.6.3 数据辅助的DA-CRB 346
8.7 数据重用突发盲解调算法 353
8.8 突发独特码检测算法 356
8.9 本章小结 361
参考文献 362
第9章 三种载波类型信号的分析处理 364
9.1 引言 364
9.2 对称混合信号识别方法 365
9.2.1 瞬时包络特征 365
9.2.2 星座零点聚类特征 367
9.2.3 高阶累积量特征 369
9.3 非对称混合信号识别方法 373
9.3.1 数据预处理 374
9.3.2 带宽比B小于0.5时 375
9.3.3 带宽比B大于0.5时 377
9.3.4 检测算法流程 379
9.4 自适应调制编码信号识别方法 382
9.4.1 DVB-S2帧结构的特点 382
9.4.2 帧头相关检测方法 384
9.4.3 多帧联合检测方法 386
9.5 正交频分复用信号识别方法 387
9.5.1 两种典型OFDM结构 388
9.5.2 基于循环前缀相关的OFDM识别方法 389
9.5.3 基于累积量特征的OFDM识别方法 392
9.6 正交频分复用信号参数测量方法 395
9.6.1 基于时域脉冲成型的参数测量方法 395
9.6.2 基于时域循环前缀的参数测量方法 401
9.6.3 基于频域周期性的参数测量方法 403
9.7 正交频分复用信号解调方法 408
9.7.1 OFDM定时跟踪方法 409
9.7.2 OFDM载波跟踪方法 416
9.8 本章小结 419
参考文献 421
第五篇 载波类型识别及变化检测
第10章 载波类型识别及变化检测 425
10.1 引言 425
10.2 卫星载波类型识别 426
10.3 两种传统的变化载波检测方法 429
10.3.1 先检测后比对结果 430
10.3.2 先频谱相减后检测 432
10.4 基于匹配验证的变化载波检测方法 434
10.4.1 整体框架 434
10.4.2 逐载波匹配验证 435
10.4.3 从频谱中移除未变载波 437
10.4.4 载波结果比对 441
10.5 频谱匹配验证方法 443
10.5.1 算法原理 444
10.5.2 仿真验证 445
10.6 试解调匹配验证方法 447
10.6.1 算法原理 448
10.6.2 仿真验证 455
10.7 本章小结 458
彩版 460