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　　本书介绍了扩频系统设计和分析原则，并重点就其在全球导航卫星系统（GNSS）与无线系统中的应用进行了深入阐述。全书共12章，包括扩频系统概述、扩频系统中的二进制移位寄存码、未编码扩频系统的抗干扰性能、编码扩频系统的抗干扰性能、载波跟踪环和频率合成器、直接序列接收机中的码捕获、直接序列码跟踪环、跳频信号跟踪、数字无线蜂窝通信的多址技术、信道衰落概述、低概率检测系统、锁定检测器原理和吸收马尔可夫链等内容。全书提供了许多实例以突出所述理论的工程应用，还有大量问题和习题供读者复习和练习。

目 录

第1章 扩频系统概述

1.0 简介

1.1 扩频通信简史

1.2 数字扩频通信系统模型

1.3 窄带信号

1.3.1 窄带信号的复包络处理

1.3.2 窄带信号通过窄带系统

1.3.3 直接序列扩频信号和跳频信号的复包络描述

1.4 直接序列扩频系统

1.4.1 二进制移相键控（BPSK）调制直接序列扩频

1.4.2 四相直接序列扩频系统

1.4.3 最小相移键控

1.5 跳频扩频系统

1.5.1 带MFSK数据调制的非相干慢跳频系统

1.5.2 带MFSK数据调制的非相干快速跳频系统

1.5.3 带DPSK数据调制的非相干慢速跳频信号

1.5.4 BPSK数据调制的非相干慢速跳频信号

1.6 混合扩频系统

1.6.1 BPSK数据调制的直接序列加慢跳速混合扩频

1.6.2 BPSK数据调制的OQPSK直接序列加跳频混合扩频

1.7 跳时扩频信号

1.8 OFDM介绍

1.8.1 FFT实现OFDM通信系统

1.8.2 减小OFDM码间串扰技术

1.8.3 OFDM功率谱密度

1.9 超宽带通信简介

1.9.1 超宽带通信历史简介

1.9.2 超宽带信号描述

1.9.3 多种UWB应用约束的调整及频率分配

1.9.4 发射天线对发射信号的影响

1.9.5 和多载波超宽带相比脉冲超宽带的优缺点

1.9.6 超宽带系统的优点

1.9.7 超宽带应用

1.10 近远问题

1.11 低截获概率

1.12 小结

参考文献

习题

第2章 扩频系统中的二进制移位寄存码

2.0 引言

2.1 有限域算法

2.1.1 多项式算法

2.2 移位寄存序列

2.2.1 斐波纳契和伽罗瓦线性SRG的等效关系

2.3 SRGS的数学描述

2.3.1 移位寄存器的矩阵

2.3.2 特征方程和特征多项式

2.4 生成函数

2.5 序列的相关函数

2.5.1 序列的周期相关函数

2.5.2 序列的非周期相关函数

2.6 扩频码多址的应用

2.6.1 二进制最长序列

2.6.2 Gold码

2.6.3 类Gold序列和双重BCH序列

2.6.4 Kasami序列

2.6.5 Bent序列

2.6.6 与CDMA码的性能比较

2.7 非周期相关性良好的序列

2.7.1 Barker和Williard序列

2.7.2 Neuman-Hofman（N-H）序列

2.7.3 m序列的部分周期相关性

2.7.4 跳频多址码发生器

2.8 小结

参考文献

习题

第3章 未编码扩频系统的抗干扰性能

3.0 介绍

3.1 干扰机种类

3.2 宽带噪声干扰下的误比特率性能

3.2.1 宽带噪声干扰下DS/PSK的误比特率性能

3.2.2 宽带噪声干扰下SFH/DPSK的误比特率性能

3.2.3 宽带噪声干扰下SFH/PSK的误比特率性能

3.2.4 宽带噪声干扰下SFH/MFSK的误比特率性能

3.2.5 宽带噪声干扰下FFH/BFSK的误比特率性能

3.2.6 宽带噪声干扰下混合DS-SFH/SS的误比特率性能

3.3 部分带宽噪声干扰下的BER性能

3.3.1 部分带宽噪声干扰下DS/PSK的误比特率性能

3.3.2 部分带宽噪声干扰下SFH/DPSK的误比特率性能

3.3.3 部分带宽噪声干扰下SFH/PSK的误比特率性能

3.3.4 部分带宽噪声干扰下SFH/MFSK的误比特率性能

3.3.5 部分带宽噪声干扰下FFH/MFSK的误比特率性能

3.3.6 部分带宽噪声干扰下DS-SFH／MFSK组合扩频的误比特率性能

3.3.7 部分带宽噪声干扰下DS-SFH／DPSK组合扩频的误比特率性能

3.4 脉冲干扰下的误比特率性能

3.4.1 脉冲干扰下DS/PSK的误比特率性能

3.4.2 脉冲干扰下SFH/MFSK的误比特率性能

3.4.3 脉冲干扰下SFH/DPSK的误比特率性能

3.4.4 脉冲干扰下DS-SHF/DPSK组合扩频的误比特率性能

3.4.5 脉冲干扰下DS-SFH/DPSK组合扩频的误比特率性能

3.5 单音干扰的误比特率性能

3.5.1 单音干扰下DS（BPSK）/BPSK的误比特率性能

3.5.2 单音干扰下DS（QPSK）/BPSK的误比特率性能

3.5.3 单音干扰下DS（MSK）/BPSK的误比特率性能

3.6 多音干扰的误比特率性能

3.6.1 多音干扰下SFH/MFSK的误比特率性能

3.6.2 多音干扰下SFH/DPSK的误比特率性能

3.7 互扰或干扰引起的DS系统衰减

3.7.1 DS（BPSK）/BPSK系统的等效噪声谱密度

3.7.2 DS（BPSK）/BPSK的载波与等效噪声谱密度之比

3.7.3 DS（BPSK）/BPSK系统的等效噪声谱密度衰减

3.7.4 DS（BPSK）/BPSK信号窄带干扰的NRZ信号衰减

3.8 小结

参考文献

习题

第4章 编码扩频系统的抗干扰性能

4.0 引言

4.1 编码系统的交织架构

4.1.1 块周期交织

4.1.2 卷积交织

4.2 线性块编码

4.2.1 线性块编码概念

4.2.2 无干扰边信息状态下的最适宜解码

4.2.3 干扰辅助信息情况下的最优解码规则

4.2.4 计算块编码的误字率和误比特率

4.3 卷积码

4.3.1 卷积码编码器特性

4.3.2 卷积编码的传递函数及自由距离

4.3.3 卷积编码的解码

4.3.4 Viterbi算法

4.3.5 卷积编码Viterbi解码的错误概率

4.3.6 卷积编码的序列解码

4.3.7 卷积编码的阈值解码

4.3.8 非二进制卷积码

4.4 迭代解码编码

4.4.1 Turbo码

4.4.2 串行连接卷积编码

4.4.3 串行连接块编码

4.4.4 并行连接块编码

4.4.5 低密度奇偶校验码

4.5 一些纠错码元的选择结果

4.5.1 Bose、Chauhuri和Hocqenghem码

4.5.2 Reed-Solomon码

4.5.3 最大自由距离的卷积编码

4.5.4 硬判决和软判决FFH/MFSK的重复编码误比特率性能

4.6 香农容量定理、信道码定理及带宽利用率

4.6.1 香农容量定理

4.6.2 信道编码定理

4.6.3 带宽利用率

4.7 差错控制码的应用

4.8 小结

参考文献

选择的参考书目

习题

第5章 载波跟踪环和频率合成器

5.0 引言

5.1 残余载波信号的跟踪

5.2 用于跟踪残余载波分量的锁相环

5.2.1 相位估计的似然函数

5.2.2 载波相位的最大似然估计

5.2.3 长环和短环

5.2.4 随机差分运算方程

5.2.5 带噪声锁相环的线性模型

5.2.6 环滤波器类型

5.2.7 二阶环的瞬时响应

5.2.8 相位误差很小时的稳态跟踪误差

5.2.9 热噪声引起的线性化锁相环相位误差方差

5.2.10 有源滤波器二阶锁相环的频率响应

5.2.11 锁相环中总体相位误差的相位噪声影响

5.2.12 非线性锁相环结果

5.3 频率合成器

5.3.1 数字频率合成器

5.3.2 直接频率合成

5.3.3 间接频率合成

5.3.4 间接频率合成传递函数

5.4 BPSK信号的跟踪

5.4.1 使用平方环跟踪BPSK信号

5.4.2 使用积分存储科斯塔斯环跟踪BPSK信号

5.4.3 利用无源滤波器分支的科斯塔斯环跟踪BPSK信号

5.4.4 科斯塔斯环与平方环的稳态跟踪误差

5.4.5 带有同相分支硬限幅处理的科斯塔斯环

5.4.6 改善的无源滤波器科斯塔斯环频率捕获

5.4.7 科斯塔斯环和平方环的锁定检波器

5.4.8 科斯塔斯环中的误锁现象

5.4.9 定向判定反馈环

5.5 多相跟踪环

5.5.1 N次幂环

5.5.2 N相科斯塔斯环

5.5.3 解调-再调制的四相跟踪环

5.5.4 改进的四相科斯塔斯环－SQPSK调制

5.6 频率锁定环

5.6.1 交叉乘积的频率锁定环

……

第6章　直接序列接收机中的码捕获

第7章　直接序列码跟踪环

第8章　跳频信号跟踪

第9章　数字无线蜂窝通信的多址技术

第10章　衰落信道概述

第11章　低概率检测系统

第12章　锁定检测器原理和吸收马尔可夫链

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前言

译 者 序本书的作者Jack K.Holmes是Aerospace公司通信和网络结构部的杰出工程师，也是扩频系统领域的一位资深专家。本书以理论计算和公式推导为基础，为系统总体设计人员和硬件设计人员搭建了一座沟通的桥梁。如果你是一位扩频系统的研究人员，则应该阅读本书，并可以随时标记那些可能要回顾的公式和图表；多数初学者第一次通读本书时也许不能完全吸收书中的内容，但书中的公式、图表和作者独特的写作方式会引领你逐步提高自己对扩频系统的理解水平。本书在介绍设计和分析扩频系统原理的基础上，重点讲述了其在无线系统和全球导航卫星系统中的应用。全书共12章，第1章介绍了扩频系统的基本概念，并对扩频的历史做了简单介绍；而且还描述了包括慢跳频和快跳频的信号模型，及跳频和直接序列扩频相结合的通信系统；最后简要讨论了低截获概率信号的概念。第2章主要研究了扩频通信的码序列。介绍了移位寄存发生器的特征矩阵和特征多项式，周期相关函数、非周期相关函数、m序列及其特性，推导了m序列的功率谱密度等。第3章讨论未编码扩频系统的抗干扰性能，列举了各种有效的干扰样式，对每一个样式的产生进行了建模。分析了各种扩频系统在脉冲干扰、单音干扰、多音干扰下的性能。第4章讨论了不同干扰样式对各种编码方式、交织方式下扩频系统性能的影响，并详细讨论了交织、线性编码、卷积编码的实现方式。第5章研究了载波跟踪问题，包括残留载波信号跟踪和抑制载波信号跟踪等情况。第6章研究了直接序列接收机中的码捕获问题，详细讨论了多种捕获方案的实现方法与相应性能。第7章详细介绍了扩频系统同步的细节和GNSS伪距测量，包括初始捕获和跟踪、信道滤波的码捕获和码跟踪等。第8章描述对跳频信号跟踪的方法。第9章简要介绍了数字无线蜂窝系统。第10章分析了通信信道的衰落。第11章研究了低概率检测系统，并讨论了应用于低概率截获信号检测的传播模型。第12章介绍用于同步设备的锁定检测器原理。本书可以对实际系统的综合设计提供高水平指导，对于那些想了解扩频通信系统详细工作原理的工程师和科研人员也大有裨益，同时又是一本很值得向有关技术人员和高等院校推荐的专业书籍和教学参考书。本书主要由陈军、刘义、唐卓、安新源、杨保平、姜芳和王大明翻译，通信对抗技术国防科技重点实验室常务副主任潘高峰对全书进行了认真审校。在本书的出版过程中，许宝民同志提供了指导性意见，并给予了大力支持。此外，魏勋、张先志、张文俊、杜晓刚、李星、王俊花、耿志辉、褚家旭、许世平、李运宏、林立东、李飞、张耀春、黄静华、芦秀伟、郭晋等同志也参与了翻译和校对工作，在此对他们的付出表示深深的感谢。由于译者水平有限，对书中的某些技术术语难免把握不准，译著中肯定会存在一些错误，敬请读者批评指正。

书籍介绍

《GNSS与无线通信中的扩频系统》介绍了扩频系统设计和分析原则，并重点就其在全球导航卫星系统（GNSS）与无线系统中的应用进行了深入阐述。全书共12章，包括扩频系统概述、扩频系统中的二进制移位寄存码、未编码扩频系统的抗干扰性能、编码扩频系统的抗干扰性能、载波跟踪环和频率合成器、直接序列接收机中的码捕获、直接序列码跟踪环、跳频信号跟踪、数字无线蜂窝通信的多址技术、信道衰落概述、低概率检测系统、锁定检测器原理和吸收马尔可夫链等内容。全书提供了许多实例以突出所述理论的工程应用，此外，还有大量问题和习题供读者复习和练习。