用於深空的自主軟體無線電接收機

圖書簡介

本書是由美國Jon Hamkins和Marvin K.Simon在近幾年自主軟體無線電接收機研究成果的基礎上編寫而成的。全書共分11章。第1章介紹了自主軟體無線電接收機的特點、信號模型、與常規軟體無線電接收機的區別；第2章簡要介紹了一種常規軟體無線電接收機——Electra 無線電接收機；第3～10章分別介紹了自主軟體無線電接收機各個參數的估計或分類方法，這些參數包括調製指數、頻率、數據格式和脈衝波形、信噪比、數據速率、載波同步、調製類型、符號同步；第11章介紹了怎樣將各個功能模組的算法組合成一個實用的、能夠實際運行的自主軟體無線電接收機。

前言

在過去幾十年里，無線電接收機技術的穩步前進使無線電終端變得體積更小、功能更加強大。20世紀50年代電晶體的發展使之代替了笨重的電子管，大大減輕了接收機的重量。利用更輕的電晶體，工程師們在20世紀後半葉不斷努力，用數字部件代替無線電接收機的每一個模擬部件。例如，模擬鎖相環由線性乘法器、壓控振盪器和電阻電容（RC）環路濾波器構成，現在則由數字乘法器、數控振盪器和數字濾波器構成的數字鎖相環所代替。那些年裡，數位技術的範圍被不斷向前推進，一直到達接收機的前端，最終在20世紀90年代誕生了全數字接收機。這種接收機將中頻信號直接轉換為數字採樣，因此所有處理全部以數字方式完成。

完全以數字方式工作，無線電接收機變得更加靈活，因為環路頻寬、增益、數據速率等在數字域更容易調整。這種能力不斷增加的可重新配置的無線電接收發展成為目前所謂的軟體無線電（SDR）接收機，或稱智慧型（cognitve）無線電接收機，幾乎無線電接收機的所有方面都是可再定義的。SDR接收機的第一個例子是美國國家航空航天局的Electra無線電接收機，其基帶處理完全用一個可重新配置的現場可程式門陣列（FPGA）實現。實際上，對該SDR進行適當的再編程可以適應任何信道編碼、調製和數據速率。

本書的目的及無線電接收機發展的下一步，是發展一種自主配置技術，對到達天線的任何類型的信號能夠自主配置SDR接收機。我們基於所觀測到的接收信號，介紹了載波頻率、調製指數、數據速率、調製類型和脈衝波形的自動識別技術。上述功能通常需要SDR用戶根據先驗知識，在接收前進行人工配置。我們還介紹了接收機的信噪比、載波相位和符號時鐘等常規估計器如何需要調製類型、數據速率等信息，同時也給出了在這些信息缺乏的情況下如何實現這些常規功能。

對上述每一種估計器，我們使用最大似然(ML)方法開發出最優的解決方案，並給出了簡化的、複雜度低的近似值。如果這些最優解決方案極為複雜或難處理，我們還給出了一些特殊的估計器。最後，介紹了如何將一組估計器組成一部實用的無線電接收機。

雖然本書的書名表明書中介紹的自主無線電接收機技術是用於深空的，用來自動配置深空網(DSN)和深空中繼無線電接收機，但書中的研究成果實際上是通用的。實際上，地球上任何能夠處理不止一種信號的無線電接收機都可以利用本書提供的理論研究成果和算法。

用於深空的自主軟體無線電接收機

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