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内容简介
本书是国际上首本比较深入系统地论述新一代卫星导航系统信号设计理论与技术的学术专著，全面阐述了卫星导航系统信号设计中的基本概念、基础理论以及各项关键技术，并从导航信号的基本要素出发，把信号设计的传统技术与新发展的先进技术纳入到一个通用框架下作为一个有机的整体进行讨论，给读者呈现一个完整系统的信号设计脉络。全书共分8章，内容包括卫星导航系统及其信号的发展背景、卫星导航信号的基本结构、扩频调制的特性、扩频调制的实现方式、性能分析方法、恒包络复用的基本理论及实现技术等。本书充分反映了近年来国内外学术界和工业界在卫星导航信号设计领域的新思想和新技术，同时也融入了作者在信号设计方面的研究成果。
目 录
第1章绪论1 1.1本章引言2 1.2卫星导航系统的发展与现状4 1.2.1GNSS的前身4 1.2.2GPS及其现代化6 1.2.3GLONASS及其现代化7 1.2.4Galileo系统8 1.2.5北斗卫星导航系统9 1.3导航信号的重要性11 1.4卫星导航信号体制的发展12 1.4.1GPS信号体制的发展12 1.4.2Galileo系统信号体制的发展13 1.4.3北斗系统信号体制的发展14 参考文献16 第2章卫星导航信号的结构21 2.1本章引言22 2.2卫星导航的基本原理22 2.2.1通过测距信号确定位置22 2.2.2位置估计的线性化方法25 2.2.3用户位置的精度25 2.2.4伪距的测量26 2.3卫星导航信号的关键要素27 2.4载波频率的选择27 2.5信号的发射功率32 2.6信号的极化方式35 2.7信号的多址接入37 2.8信号的扩频调制38 2.9扩频序列与二次编码41 2.9.1扩频序列的偶相关与奇相关41 2.9.2扩频序列的构造43 2.9.3扩频调制对码相关性的影响46 2.9.4二次编码48 2.10导频信道与数据信道49 2.10.1导频信道的作用49 2.10.2数据信道与导频信道的功率分配52 2.11多路复用53 2.12电文结构与信道编码54 2.12.1电文结构54 2.12.2信道编码55 参考文献57 第3章直接序列扩频的基本性质61 3.1本章引言62 3.2扩频调制信号模型63 3.3扩频调制信号的时域特性65 3.3.1信号相似性的度量方式65 3.3.2互相关函数与自相关函数66 3.3.3周期信号的相关函数66 3.3.4扩频信号的互相关函数67 3.3.5阶状码调制信号的互相关函数69 3.4扩频调制信号的频域特性74 3.4.1功率谱密度74 3.4.2无电文调制的扩频信号功率谱74 3.4.3带电文调制的扩频信号功率谱77 3.4.4非周期扩频信号的功率谱77 3.4.5阶状码调制信号的功率谱78 3.4.6互功率谱密度79 3.4.7功率谱密度的归一化79 参考文献80 第4章卫星导航中的扩频调制技术81 4.1本章引言82 4.2BPSK—R调制84 4.3BOC调制87 4.3.1BOC调制的定义87 4.3.2BOC信号的功率谱密度89 4.3.3BOC信号的自相关函数91 4.3.4正弦与余弦相位BOC调制在特性上的差别93 4.4BCS调制97 4.5CBCS调制99 4.5.1CBCS信号的定义99 4.5.2CBCS信号的自相关函数101 4.5.3CBCS信号的功率谱密度102 4.5.4CBCS信号的互相关偏差104 4.6TMBCS与QMBCS调制107 4.7MBOC调制107 4.7.1TMBOC调制109 4.7.2CBOC调制110 4.7.3QMBOC调制112 4.8分裂谱信号的处理模糊度114 4.8.1问题描述114 4.8.2串行捕获策略下的误捕概率115 4.8.3并行捕获策略下的误捕概率117 4.8.4消除模糊度的方式120 4.9其他的扩频调制方式123 4.9.1AltBOC调制123 4.9.2MSK调制126 4.9.3GMSK调制130 4.9.4SRRC扩频波形130 4.9.5PSWF扩频波形132 4.9.6带宽受限扩频调制技术小结133 参考文献133 第5章导航信号扩频调制的性能分析139 5.1本章引言140 5.2接收信号的基带等效表达142 5.2.1扩频信号的复包络表示142 5.2.2信号与噪声加干扰的功率谱143 5.3扩频码跟踪误差的下界144 5.3.1码跟踪误差的Cramér—Rao下界144 5.3.2高斯白噪声环境下的CRLB145 5.4卫星导航接收机的信号处理模型147 5.4.1预检测积分147 5.4.2捕获148 5.4.3码跟踪149 5.4.4载波跟踪150 5.5热噪声与干扰下的测距性能151 5.5.1问题模型152 5.5.2鉴相器输出的统计特性153 5.5.3非相干处理下的跟踪误差154 5.6捕获、载波跟踪和数据解调的性能158 5.7抗多径性能161 5.8频谱兼容性164 5.8.1频谱分离系数164 5.8.2码跟踪频谱灵敏度系数166 5.8.3等效载噪比168 参考文献170 第6章扩频信号恒包络复用的基本理论173 6.1本章引言174 6.2高功率放大器175 6.3恒包络复用的基本概念175 6.3.1恒包络信号175 6.3.2恒包络复用176 6.4相位映射表180 6.5恒包络复用的设计方程181 6.6恒包络复用的效率184 6.7恒包络复用信号的表示形式184 6.7.1恒包络合成信号的基信号184 6.7.2恒包络复用的相位线性组合形式186 6.7.3恒包络复用的交调构造形式187 6.7.4不同表示形式之间的联系188 6.8恒包络复用信号的功率谱密度188 6.9恒包络复用的实现方法189 6.9.1基于相位映射表的生成方法189 6.9.2基于相位合成的生成方法190 6.9.3基于交调构造法的生成方法191 参考文献192 第7章扩频信号恒包络复用的构造方法195 7.1本章引言196 7.2QPSK复用197 7.3时分复用199 7.4POCET技术202 7.5正交乘积副载波调制203 7.5.1三路信号的QPSM复用204 7.5.2任意信号数量的情况205 7.5.3QPSM复用应用于CBCS信号206 7.6基于多数表决逻辑的复用207 7.6.1多数表决逻辑207 7.6.2等权值MV复用208 7.6.3利用时分复用实现非等权值MV210 7.6.4交错MV复用的相位映射表212 7.7双频联合恒包络复用216 7.7.1利用复副载波实现边带调制216 7.7.2基于方波复副载波的DCEM217 7.8ACE—BOC调制／复用技术217 7.8.1ACE—BOC信号的直接形式218 7.8.2相位旋转形式220 7.8.3典型功率配比下的ACE—BOC信号222 7.9恒包络复用技术的级联225 7.9.1InterVote225 7.9.2PocetVote226 7.9.3TD—AltBOC226 7.10恒包络复用实现技术小结227 参考文献228 第8章结束语231 8.1卫星导航信号的性能评估232 8.2卫星导航信号可能的发展趋势234 缩略语239
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