内容简介
《现代卫星通信信号检测识别及处理》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。《现代卫星通信信号检测识别及处理》共10章。*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。*后给出卫星载波类型识别及变化检测框架。
目录
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**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 **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*
试读
**篇 绪论
第 1章 通信信号检测识别概述
1.1通信信号检测识别的提出与应用
通信的目的是在两点之间进行快速、准确、安全的信息传递。人类社会的进步通常伴随着通信方式的变革与创新。在古代，人们传递信息的方式十分有限，多采用信件方式，由人携带并借助游学、商队、驿站等方式实现远距离传递。这种方式传递的信息量小、延迟大，经常需要花费几天甚至几个月的时间。为了提高信息传递的效率，人们发明了信鸽、烽火等能够进行快速、远距离信息传播的方式，以及在战争中采用鼓号、旗语等传递指令。信鸽通过飞翔、烽火通过中继可在短时间内跨越很远距离，鼓号、旗语等也可实现信息的快速传递，但传递的信息量仍然很小，并且成本高，使用场景十分受限。
信息传递需要依托载体和媒介来实现地域上的跨越，载体和媒介的能力直接决定了信息传递的能力。以古时信件为例，载体是信件，媒介是人、信鸽等。1838年，莫尔斯发明了有线电报，信息传递的载体升级为电磁信号，媒介升级为人造电缆，这是**次将信息传递从人力、马力等中解放出来，只要在两点间架设电缆就能实现信息传递，突破了信息传播的速度局限。1896年，马可尼发明无线电报，将自由空间作为传输媒介，以光速传播的无线电波作为信息传递载体，进一步突破了信息传递的距离限制。至此，有线、无线通信进入人类社会并迅速发展，快速融入生产生活的方方面面，将人类社会以前所未有的程度紧密连接在一起。
现代通信虽然摆脱了速度和距离的限制，但仍然受信息传递容量的限制。现代通信技术的发展史，实际上就是一部不断追求更高通信容量的历史。傅里叶变换(Fourier transform)指出，任何一个函数可用正弦(或余弦)函数的线性组合表示或无限逼近。在信号处理领域，正弦(或余弦)函数对应的是频谱上的频率分量，这意味着以电磁信号进行信息传递的方式需要消耗频谱资源。如图1.1所示，现代通信系统正是利用频谱资源来传送信息，不同信号在频谱上占用不同带宽。1948年，香农提出了信息论，指出通信容量的极限由信号传输所占的频谱带宽及接收方的信噪比确定，占用的频谱带宽越宽，接收信噪比越高，则通信容量越大，前者需要消耗频谱资源，后者需要消耗发射功率。在香农理论的指导下，人们发展了各种方法来逼近香农限，以期提高通信容量。
图1.1通信系统收发框图
整体而言，有线通信如光纤的通信容量很大，可用资源比较宽裕，而无线通信的频谱资源十分紧张，矛盾比较突出。光纤通信的频谱资源十分丰富，铺设的每根光缆中包含多根光芯，每根光芯的全频段频谱资源均可使用，并且光纤通信是有线传输，衰减小、受干扰小，在同等距离下的接收信噪比更高。所以，光纤非常适合进行大容量、高速信息传递，但需要铺设光缆，因而多作为信息传递的骨干网使用。无线通信信号需要共用自由空间的频谱资源，但自由空间干扰多、损耗大，接收信噪比更低，故无线通信的频谱资源十分紧缺。随着移动通信时代的来临，通信终端数呈数量级增长，终端用户对信息速率的需求也越来越大，这更加剧了这一矛盾。现代通信的多种革新技术，如移动蜂窝通信技术、正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)调制技术、多入多出 (multiple-in multiple-out，MIMO)高效调制传输技术等，*初都是从无线通信中发源的。
当前的无线电磁频谱已十分拥挤，频谱资源正变得日益珍贵。这催生了如下三类技术，对通信信号检测识别的需求也提上日程。随着技术的发展，通信信号检测识别的应用也日趋普及，地位也越来越关键。
1.智能无线电通信技术
更高的通信容量是现代通信永恒不变的追求。除频谱复用、高效调制等能提高频率利用率的技术外，人们将动态变化的思想引入通信，根据信道状态动态调整信号的编码、调制等，从而实现信息的高效传输，这就是自适应通信。例如，数字视频广播(digital video broadcasting，DVB)自第二代标准(DVB-S2)后开始采用自适应调制编码技术，能在多种码率的低密度奇偶校验码(low-density parity-check codes，LDPC)及四相移相键控(quadrature phase-shift keying，QPSK)、 8PSK、16APSK(APSK，amplitde phase-shift keying，即振幅移相键控)、32APSK等多种调制中进行自适应选择。进一步，频谱资源并不是在所有时间上都能够进行充分利用，在某些时间上可能会有一些频点空闲。那么，如何充分利用这些碎片化的频谱资源进行通信是认知无线电需要解决的问题。认知无线电应建立在实时监视宽带频谱，并及时发现空闲频点及空闲时段的基础之上，通过资源优化调度来实现对频谱资源的充分利用，这样才能够提升整个频段的通信容量。
通信技术下一阶段的发展是智能通信，这不仅体现在对传输信号、频谱资源的自适应调整上，还体现在能够应对越来越多的干扰，保证通信质量。这就要求通信系统能够实时检测干扰、判断干扰的性质并采用合适的抗干扰策略。
