多调制指数连续相位调制解调算法的研究

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连续相位调制(CPM)是一类包络恒定、相位连续变化的高性能的非线性数字调制体制。由于包络恒定,CPM对信号幅度变化不敏感,所以尤其适合于采用高效非线性放大器的通信系统;同时它具有连续的相位变化,从而降低了信号的旁瓣功率,所以具有较高的功率效率和频谱利用率,因此得到了越来越多的关注。但是,由于非线性特点,CPM信号在通信系统的接收机部分面临解调和同步困难这样的问题。与线性调制方式相比,CPM信号有多种选择参数,可以提高频谱利用率,但CPM信号的处理就会越复杂。CPM接收机可以通过最大似然序列检测(MLSD)对接收到的信号进行相干解调来实现最优解调,使用维特比译码算法对序列进行检测。随着调制指数、调制信号集的增加以及记忆长度的加长,CPM的最优解调算法往往需要很大数量的匹配滤波器,存在很多相位状态,接收机的复杂度随指数增加,常常通过减少接收机滤波器的数量、使用较少的格状译码器或减少搜索路径来降低复杂度,本文就是重点研究如何降低接收机的复杂度。本文首先给出了多调制指数连续相位调制(Multi-h CPM)的数学基本模型,指出各参数的意义,并给出它信号状态的表示形式及网格图结构,分析了各参数对频谱和误码性能的影响,得出要想获得较好的频谱特性会使解调复杂度增高的结论,并给出重要的美国先进靶场遥测计划组织(ARTM)的CPM信号的参数。其次,详细的分析了二进制和多进制多调制指数CPM信号分解成脉冲幅度调制(PAM)加权和的形式,给出仿真实例。对这两种情况的伪符号和脉冲波形进行分析,指出需要的相位状态数和脉冲波形长度有关。通过选取含信号能量比较高的脉冲波形可以来近似表示CPM信号。最后,研究了最优解调算法最大似然序列检测的基本原理,使用MATLAB进行了系统仿真,分析主要参数对误码率的影响。然后基于这个方法提出频率脉冲截断的次优化算法,以有限的误码率损失来降低接收机的复杂度。又基于CPM信号的脉冲幅度调制(PAM)分解表示,通过减少分解的脉冲波形和进行脉冲波形的平均来对信号进行近似表示,减少了匹配滤波器的使用,仿真系统的性能得出次优化算法的误码率,和最优算法进行比较只有很少的增加。
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