無線電接收機

一般來說, 無線電接收機常指收音機(與此相對的還有無線電收報機，雷達信號接收機也屬于此類)，指的是由調(diào)臺裝置，前置放大器和功率放大器組成的，放在一個盒子里的電子電路。一些老的接收機還有揚聲器。 在高保真或者家庭影院系統(tǒng)中這是一種很普通的設備，然而一些音樂發(fā)燒友們相信一個獨立的調(diào)諧器能提供更高質(zhì)量的表現(xiàn)力和聲音效果。 接收機通常是一個精密的家庭影院系統(tǒng)的核心，它提供可選擇的音源輸入給各種放聲設備，諸如電唱機, 激光唱機, 和卡帶播放機; 視頻設備(即盒式磁帶錄像機, DVD播放機, 電視游戲機, 和電視機)。現(xiàn)代接收機正在趨向于淘汰唱盤機和卡帶機，而提供數(shù)字信號處理器使之放出的聲音效果可以像在音樂廳現(xiàn)場那樣真實?，F(xiàn)今數(shù)字音頻 S/PDIF連接口已經(jīng)很普及了。

一些現(xiàn)代接收機可以在七個擴音喇叭和一個附加的超低音聲道發(fā)送音頻，還附帶耳機插孔以方便使用耳機。支持立體聲或者環(huán)繞聲的接收機的價格差異范圍非常大，包含一個高質(zhì)量單元的接收機有時相當便宜--在美國可能低于200美元或者更少。在中國國內(nèi)，有些廠商因為激烈競爭，生產(chǎn)一些低于10美元的接收機，其中包括數(shù)字解碼單元和雙聲道耳機以及AAA電池組。因為現(xiàn)代接收機是純粹的 電子設備，它和機電設備(例如:機械的轉盤或卡帶回放機)不一樣，它并不包含移動部件，并且它能提供多年的免故障服務。由于整合家庭影院系統(tǒng)變得很普遍，它通常與DVD播放機、環(huán)繞音響整合在一起。用戶只需簡單的將它連接到電視機、其他設備和擴音喇叭就可以使用。

自供電收音機有一個自帶手搖發(fā)電機可用于發(fā)展中國家或者作為緊急情況/救災裝備。

第1章概述Jon Hamkins，Marvin K.Simon

1.1緒論

1.1.1信號模型

1.1.2接收信號的分析

1.2無線電接收機結構

1.2.1常規(guī)無線電接收機

1.2.2Electra

1.2.3自主無線電接收機

1.3自主無線電接收機的估計器和分類器

1.3.1載波相位跟蹤

1.3.2調(diào)制分類

1.3.3信噪比估計

1.3.4頻率跟蹤

1.4一種迭代的信息傳遞結構

1.4.1來自符號時鐘估計器的信息

1.4.2來自相位跟蹤器的信息

1.4.3來自調(diào)制分類器的信息

1.4.4來自解碼器的信息

1.5一個演示驗證實驗

參考文獻

第2章Electra無線電接收機Edgar Satorius，Tom Jedrey，

David Bell，Ann Devereaux，Todd Ely，

Edwin Grigorian，Igor Kuperman，Alan Lee

2.1Electra接收機的前端處理

2.1.1AGC

2.1.2ADC

2.1.3數(shù)字下變頻和抽取

2.2Electra 解調(diào)

2.2.1頻率捕獲和載波跟蹤環(huán)

2.2.2導航: 多普勒相位測量

2.2.3符號時鐘恢復

2.2.4維特比節(jié)點同步和符號SNR估計

2.3Electra數(shù)字調(diào)制器

參考文獻

第3章調(diào)制指數(shù)估計Marvin K.Simon，Jon Hamkins

3.1相干估計

3.1.1BPSK

3.1.2M?PSK

3.2非相干估計

3.3在調(diào)制、數(shù)據(jù)速率、符號時鐘和SNR未知情況下的估計

3.4載波頻率未知情況下的非相干估計

第4章頻率校正Dariush Divsalar

4.1殘留載波的頻率校正

4.1.1信道模型

4.1.2在AWGN信道上的最優(yōu)頻率估計

4.1.3瑞利衰落信道的最優(yōu)頻率估計

4.1.4開環(huán)頻率估計

4.1.5閉環(huán)頻率估計

4.2已知數(shù)據(jù)調(diào)制信號的頻率校正

4.2.1信道模型

4.2.2開環(huán)頻率估計

4.2.3閉環(huán)頻率估計

4.3未知數(shù)據(jù)調(diào)制信號情況下的頻率校正

4.3.1開環(huán)頻率估計

4.3.2閉環(huán)頻率估計

參考文獻

第5章數(shù)據(jù)格式和脈沖波形分類

Marvin K. Simon，Dariush Divsalar

5.1BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式相干分類器

5.1.1BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式的最大似然相干分類器

5.1.2簡化的BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式分類器

5.1.3相干BPSK調(diào)制的誤分類概率

5.2QPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式相干分類器

5.2.1QPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式最大似然相干分類器

5.2.2簡化的QPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式分類器

5.2.3相干QPSK的誤分類概率

5.3BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式非相干分類

5.3.1BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式最大似然非相干分類器

5.3.2非相干BPSK的誤分類概率

5.4QPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式最大似然非相干分類器

5.5殘留載波和抑制載波情況下BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式的

最大似然相干分類器

5.6殘留載波和抑制載波情況下BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)格式

最大似然非相干分類器

5.7最大似然脈沖波形分類

參考文獻

第6章信噪比估計Marvin K. Simon，Samuel Dolinar

6.1估計器的信號模型及構成

6.1.1采樣形式

6.1.2I&D形式

6.2相位補償?shù)姆椒?/p>

6.3h±的計算

6.4SNR估計器的均值和方差

6.4.1精確的矩計算

6.4.2漸近矩計算

6.5存在符號時鐘誤差情況下的SNR估計

6.5.1估計器的信號模型和構成

6.5.2SNR估計器的均值和方差

6.6廣義SSME所提供的性能改進

6.7提高廣義SSME穩(wěn)健性的方法

6.8BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)下SSME的特例

6.9與SNR估計器方差的Cramer?Rao下邊界比較

6.10在頻率不確定情況下性能的改善

6.11存在符號時鐘誤差時過采樣因子對于改進SSME性能的

影響

6.12其他調(diào)制

6.12.1偏移QPSK

6.12.2QAM

6.13時間復用SSME

6.13.1自適應SSME

參考文獻

附錄6?ASSME漸近均值和方差的推導

第7章數(shù)據(jù)速率估計Andre Tkacenko，Marvin K.Simon

7.1基于SSME SNR估計器均值的數(shù)據(jù)速率估計

7.1.1信號模型和假設

7.1.2SSME SNR估計器與數(shù)據(jù)速率估計的關系

7.1.3SSME數(shù)據(jù)速率估計算法

7.1.4GLRT型SSME數(shù)據(jù)速率估計算法

7.2符號時鐘誤差對數(shù)據(jù)速率估計的影響

7.3符號時鐘誤差的量化

7.3.1基于SSME的數(shù)據(jù)速率估計器的全數(shù)字實現(xiàn)

7.3.2SSME數(shù)據(jù)速率/SNR/符號時鐘誤差估計算法

7.3.3GLRT型SSME數(shù)據(jù)速率/SNR/符號時鐘誤差

估計算法

7.4基于SSME估計算法的仿真結果

7.4.1用于評估估計算法性能的衡量標準

7.4.2基于SSME的數(shù)據(jù)速率估計算法作為SNR函數(shù)的

性能

7.4.3作為符號時鐘誤差函數(shù)的基于SSME的數(shù)據(jù)速率估

計算法的性能

參考文獻

第8章載波同步Marvin K.Simon,Jon Hamkins

8.1抑制載波與殘留載波同步

8.2混合載波同步

8.3有源與無源支路濾波器

8.4任意調(diào)制的載波同步

8.4.1MPSK

8.4.2QAM和非平衡QPSK

8.4.3π/4微分編碼QPSK

參考文獻

附錄8?ABPSK信號載波相位估計誤差方差的Cramer?Rao

邊界

第9章調(diào)制分類Jon Hamkins，Marvin K. Simon

9.1序

9.1.1信號模型

9.1.2條件似然函數(shù)

9.2調(diào)制分類器

9.2.1ML分類器

9.2.2次優(yōu)分類器

9.3門限最優(yōu)化

9.3.1以前推導出的門限的次最優(yōu)特性

9.3.2經(jīng)驗門限最優(yōu)化

9.4復雜度

9.4.1ML分類器

9.4.2粗略積分近似ML分類器

9.4.3qGLRT分類器

9.4.4qLLR和nqLLR

9.5分類基底誤差

9.6數(shù)字結果

9.7未知符號時鐘

9.8BPSK/π/4?QPSK分類

9.8.1先在數(shù)據(jù)，然后在載波相位上進行平均的ML非相

干分類器

9.8.2先在載波相位，然后在數(shù)據(jù)上進行平均的ML非相干

分類器

9.8.3次最優(yōu)分類器

9.9偏移正交調(diào)制的非相干分類

9.9.1信道模型和條件似然函數(shù)

9.9.2OQPSK相對BPSK分類

9.9.3次最優(yōu)(簡化實現(xiàn))分類器

9.9.4MSK相對QPSK分類

9.10存在殘留載波頻偏情況下的調(diào)制分類

參考文獻

附錄9?AGLRT參數(shù)估計

附錄9?Bπ/4?QPSK調(diào)制的載波相位ML估計

第10章符號同步Marvin K. Simon

10.1MAP激勵的閉環(huán)符號同步

10.2DTTL--在高SNR條件下用于二進制NRZ信號的MAP

估計環(huán)的

一種實現(xiàn)

10.3常規(guī)與線性數(shù)據(jù)跳變跟蹤環(huán)

10.3.1環(huán)路S曲線

10.3.2噪聲性能

10.3.3均方時鐘誤差性能

10.4M?PSK調(diào)制下簡化MAP激勵的閉環(huán)符號同步器

10.5MAP滑動窗口符號時鐘估計

10.5.1開環(huán)和閉環(huán)符號時鐘技術的性能和邊界的簡單

討論

10.5.2滑動窗口估計器的公式表達

10.5.3擴展到其他脈沖波形

10.6缺乏載波相位信息情況下的符號同步

10.6.1次最優(yōu)方案

10.6.2非相干DTTL

10.7載波頻偏對性能的影響

10.7.1S曲線性能

10.7.2噪聲性能

10.7.3均方時鐘誤差性能

10.7.4最后的說明

10.8用于SNR估計的粗略符號時鐘估計

參考文獻

第11章估計器和分類器的實現(xiàn)與交互作用

Jon Hamkins，Hooman Shirani?Mehr

11.1信號模型

11.2估計器和分類器的交互作用

11.3粗略和精確估計器/分類器

11.3.1調(diào)制指數(shù)估計

11.3.2頻率校正

11.3.3數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)格式、SNR和粗略符號時鐘的

聯(lián)合估計

11.3.4調(diào)制分類

11.3.5載波同步

11.3.6符號同步

參考文獻

縮略語

在過去幾十年里，無線電接收機技術的穩(wěn)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年代晶體管的發(fā)展使之代替了笨重的電子管，大大減輕了接收機的 重量。利用更輕的晶體管，工程師們在20世紀后半葉不斷努力，用數(shù)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(huán)由線性乘法器、壓控振蕩器和電阻電容(RC)環(huán)路濾波器構成，現(xiàn)在則由數(shù)字乘法器、數(shù)控振蕩器和數(shù)字濾波器構成的數(shù)字鎖相環(huán)所代替。那些年里，數(shù)字技術的范圍被不斷向前推進，一直到達接收機的前端，最終在20世紀90年代誕生了全數(shù)字接收機。這種接收機將中頻信號直接轉換為數(shù)字采樣，因此所有處理全部以數(shù)字方式完成。

完全以數(shù)字方式工作，無線電接收機變得更加靈活，因為環(huán)路帶寬、增益、數(shù)據(jù)速率等在數(shù)字域更容易調(diào)整。這種能力不斷增加的可重新配置的無線電接收發(fā)展成為目前所謂的軟件無線電(SDR)接收機，或稱智能(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(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)實現(xiàn)。實際上，對該SDR進行適當?shù)脑倬幊炭梢赃m應任何信道編碼、調(diào)制和數(shù)據(jù)速率。

本書的目的及無線電接收機發(fā)展的下一步，是發(fā)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。我們基于所觀測到的接收信號，介紹了載波頻率、調(diào)制指數(shù)、數(shù)據(jù)速率、調(diào)制類型和脈沖波形的自動識別技術。上述功能通常需要SDR用戶根據(jù)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(guī)估計器如何需要調(diào)制類型、數(shù)據(jù)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(xiàn)這些常規(guī)功能。

對上述每一種估計器，我們使用最大似然(ML)方法開發(fā)出最優(yōu)的解決方案，并給出了簡化的、復雜度低的近似值。如果這些最優(yōu)解決方案極為復雜或難處理，我們還給出了一些特殊的估計器。最后，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于深空的，用來自動配置深空網(wǎng)(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。

英文名稱:Sensitivity

無線電接收機對輸入電波反應程度也叫靈敏度;尤指此機輸出功率或其它功能除以輸入功率或其它功能的商。