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连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)是一类包络恒定、相位连续变化的调制方式。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;同时它具有平滑的相位变化,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。正是由于这些优异的特性,CPM适合于功率和带宽均受限的无线通信系统,如移动通信、卫星通信、深空通信等,在未来无线通信中具有广阔的应用前景和研究价值。
本文概述了与CPM及其容量计算有关的研究和发展,系统介绍了CPM的基本概念,包括基带信号定义、常用的频率脉冲和相位脉冲、网格图结构以及分解模型,并推导了其功率谱密度的计算方法。
在学习CPM相关知识以及有记忆信道信息速率的算法的基础上,结合中电集团第七研究所合作项目,我们重点研究了CPM的信息容量限。本文的主要研究工作和结果如下:
1)通过系统建模,建立起CPM在AWGN信道和Rayleigh平衰落信道两种无记忆信道下的有限状态马尔科夫信道模型。在此模型基础上,分别详细推导了在两种信道下,利用BCJR算法的后向递推计算CPM容量的算法。
2)利用Monte Carlo仿真,给出了在AWGN信道和Rayleigh平慢衰落信道下几种CPM方案的信息容量的仿真结果。通过观察仿真图我们发现,随着调制指数的增加,CPM达到无误传输所需的信噪比将会提高。
目前关于CPM的信息容量,尤其是在衰落信道下的研究成果较少,以CPM为基础的编码调制系统的设计缺少参考性能。本文给出的算法和仿真结果,对于CPM编码调制系统的设计、研究具有一定的参考价值和指导意义。