基于虚拟调制指数集的多指数CPM减相位状态检测

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM),提出了基于虚拟调制指数集简化相位状态的低复杂度检测方法。在接收端构造与发送端不同的调制指数集,并采用逐幸存路径处理的方法解决收发调制指数不一致所带来的失配问题。当虚拟调制指数的分母远小于实际发送信号的调制指数分母时,相干序列检测的相位状态可被有效简化,从而降低Multi-h CPM相干检测的复杂度。与简化相关状态的频率脉冲截断(FPT)算法联合使用,可进一步降低接收端的网格状态数。仿真结果表明,针对先进靶场遥测(ARTM)CPM信号可设计多组基于虚拟调制指数集的简化接收方案,其中,当虚拟调制指数集设为[3/4.2/4]时,网格状态数可由最优检测的512降低为64,性能损失小于0.05 dB。进一步联合FPT算法后,网格状态数可降为16,性能仅损失0.75 dB。

一种基于CPM信号的调制指数分步联合估计算法

在CPM信号的非协作通信中,需要对接收信号进行精确的调制指数估计。针对传统的调制指数联合估计算法三维空间搜索复杂、不能实时估计的问题,提出一种分步联合估计算法,极大地降低了计算复杂度,能更好地满足实时性需求。

一种变指数连续相位调制系统方案

为了提高连续相位调制(CPM)方式下卫星通信系统发射功率的利用效率,提出了一种变指数连续相位调制系统方案。利用调制指数对CPM欧氏距离影响的原理,通过指数同步协议使用户终端的调制指数动态适应雨衰,从而达到尽可能利用发射功率的目的。对基于4进制2指数线性映射全响应CPM的具体设计方案的仿真表明:变指数CPM相对于传统的CPM具有更好的功率和带宽效率;在恶劣气候条件下,具有更好的连续通信能力。

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation,Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲,Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。

基于Rimoldi分解的连续相位调制信号Turbo频域均衡算法

针对高阶部分响应连续相位调制(CPM)信号均衡中存在的复杂度高和性能较差等问题,该文从Rimoldi分解的角度出发,设计了一种新的适用于倾斜相位CPM信号的发射帧结构,并在此基础上结合单载波频域均衡(FDE)和Turbo均衡的思想,提出了一种适用于高阶CPM信号的Turbo频域均衡算法。该算法通过将信号均衡转化到频域进行处理,避免了时域均衡算法在计算均衡器系数时存在的大矩阵求逆问题,同时使用Turbo均衡的软信息迭代处理来改善系统的性能。理论分析和仿真结果表明,对于四阶部分响应CPM信号,在存在严重符号间干扰的多径衰落信道的条件下,该算法与现有的基于符号的频域均衡算法相比,在保持较低复杂度的同时,具有大约1.5 dB的性能增益。

低复杂度的Multi-hCPM调制指数同步算法

针对多指数连续相位调制信号的调制指数同步困难且算法复杂的问题,提出一种实现结构相对简单的低复杂度的Multi-h CPM调制指数同步算法。基于最大似然准则获得Multi-h CPM信号的调制指数同步误差和残留定时误差的联合估计,分别利用残留定时误差近似为零的性质与滤波器冲击响应量化函数来降低算法的复杂度,并进行性能仿真验证。仿真结果表明:该算法调制指数同步误差估计的性能良好,适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号。

一种适合于CPM信号的盲均衡与调制指数盲估计的联合算法

CPM是一种非线性调制技术,常用的线性盲均衡算法难以直接用来对该类信号进行有效的均衡.本文通过分析传统常模准则用于CPM信号盲均衡时存在的问题,提出一种适合于全响应CPM信号的线性盲均衡与调制指数盲估计的联合算法.该算法在使用线性均衡器对CPM信号进行均衡的同时,可以对未知调制指数进行准确的估计.算法的性能在计算机仿真实验中得到验证.

Multi-h C波段导航信号调制方式及性能评估

近年来,L波段(1164~1610 MHz)频谱拥挤日渐严重,我国北斗卫星导航系统可用资源明显不足,基于频谱资源的不可再生性,探索研究新频段迫在眉睫。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国有必要预先开展C波段卫星导航信号研究。处于C波段中5010~5030 MHz的卫星导航信号具有较少的频谱干扰、较低的电离层误差等显著优势,但仅有的20 MHz带宽对诸如射电天文业务(Radio Astronomy Service,RAS)和微波着陆系统(Microwave Landing System,MLS)等相邻业务频段的射频兼容性要求极为严苛。首先提出将多调制指数(Multi-h)的正交频分复用-连续相位调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Continuous Phase Modulation,OFDM-CPM)联合调制方式应用于C波段卫星导航;其次,在分析关键参数对Multi-h OFDM-CPM信号功率谱特性影响后,选取关联长度L为64、调制指数h为0.5的单调制指数(Single-h)OFDM-CPM(10)信号和h为[1/16,3/16]的Multi-h OFDM-CPM(10)信号作为C波段候选导航信号;最后,对包括兼容性、码跟踪精度、抗多径干扰在内的基础导航性能指标进行评估。研究表明,OFDM-CPM调制方式能很好兼顾C波段信号的带外约束性和导航性能要求,OFDM-CPM(10)h=[1/16,3/16]信号在所述各个基础导航性能指标上均表现最佳,在兼容性方面能弥补OFDM-CPM(10)h=0.5信号的略微不足。然而考虑到多调制指数会增加接收机复杂度,因此在C波段导航中,只有当接收机采用低复杂度检测算法时,Multi-h OFDM-CPM信号才会是比Single-h OFDM-CPM信号更佳的选择。

网格编码CPM系统中基于联合网格的多调制指数样式设计研究

当前网格编码多调制指数连续相位调制方案呈现出较好的功率和带宽性能,其代价是接收机复杂度较高。在该方案中,如果将多个调制指数设计成特定的样式进行循环,而不是普通的周期使用,如此导致编码的有效长度增加从而能够得到更好的性能。本文在网格码与连续相位编码构建联合网格状态的基础上,对连续相位调制的多个调制指数样式进行了设计。通过进一步分析可以发现:联合编码器的有效长度和最小错误事件的欧氏距离得到大幅度提高。仿真结果表明:码率为1/2和2/3的四进制与八进制两指数CPM方案,要比单指数CPM方案分别能够获得1.4dB和1.7dB的性能增益。

一种CPFSK信号调制指数估计方法

随着通信技术与通信方式的快速发展,通信信号调制方式与通信系统越来越复杂。复杂通信信号连续相位频移键控(CPFSK)由于其频谱利用率高,大量用于卫星通信等领域。针对复杂信号CPFSK的参数估计问题,提出一种基于李雅普诺夫指数的CPFSK信号调制指数估计方法。通过CPFSK信号李雅普诺夫指数与调制指数的数学关系模型,提取李雅普诺夫指数估计信号调制指数。仿真验证了算法性能,得到CPFSK调制指数估计均方根误差随信噪比的变化曲线。此方法计算复杂度低且实现简单,适用于CPFSK信号与常规频移键控(FSK)信号的调制指数估计。

基于数据辅助的CPM信号调制参数估计

针对非合作条件下实现CPM信号相干解调,首先要准确估计CPM信号调制参数这一关键问题,该文提出了一种基于数据辅助的CPM信号调制指数与成型脉冲联合估计的新方法,使用符号间的相位差分消除CPM信号相位的记忆特性,采用最小二乘法获得调制指数和成型脉冲的联合估计。理论分析与数值仿真表明该方法是无偏的,当数据观测长度为N时,其估计误差以1/N的速率收敛到0。算法适用于全响应和部分响应CPM信号,具有良好的抗噪声性能。

基于近似熵的Multi-h CPM信号调制方式识别

多调制指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号是一类包络恒定、频带利用率高的非线性数字调制信号,在军用、民用通信领域均得到广泛应用,研究其自动调制方式识别(AMR)问题具有十分重要的意义。着重对基于近似熵技术的Multi-h CPM信号调制方式识别流程进行改进。对接收信号的预处理能够减弱系统对噪声的敏感性,提高系统在较低信噪比时的识别性能;采用"分段c值"的二维特征熵计算使系统综合不同c值在不同信噪比区间体现的性能优势,在整个信噪比区间体现出较使用单一c值更好的识别性能。考虑系统噪声和多调制指数同时变化对系统的影响,利用改进的识别流程对选定的多调制指数CPM信号集进行仿真验证,系统识别率在整个信噪比区间得到明显改善。

通用零中频构架的CPM射频调制系统的设计

连续相位调制(CPM)由于其高频谱效率而被广泛应用于数字通信系统.根据调制参数的不同,连续相位调制对应一大类调制方式.针对射频调制系统实现复杂,可移植性差的问题,设计了一种基于AD9364射频捷变收发器的通用CPM射频调制系统.首先根据CPM信号表达式完成基带信号调制设计,包括累加相位单元和相关相位单元;再通过AD9364直接上变频,完成包括插值滤波、频谱搬移等一系列转换过程.最后经测试验证,所设计的CPM射频调制系统频谱利用率高,复杂度低,且具有较好的通用性.

基于倾斜相位和脉冲截断的Multi-h CPM早迟环定时同步简化算法

多调制指数连续相位调制Multi-h CPM信号具有频谱效率高且兼顾功率效率的特点,在航天遥测领域具有广阔的应用前景。提出一种基于倾斜相位和脉冲截断降复杂度算法的Multi-h CPM早迟环定时同步方案,并与目前主流的基于PAM分解的定时方法进行分析比较和仿真验证。结果表明,所提算法的复杂度相对较低,且其定时估计的归一化方差性能优于同等复杂度下的PAM分解算法。

一种低复杂度的Multi-h CPM相干解调算法及FPGA实现

多调制指数连续相位调制(Multi-h Continuous Phase Modulation,Multi-h CPM)是一种恒包络调制,具有多个周期出现的调制指数,因此其频谱效率和功率效率比单调制指数CPM更高,但其接收机的复杂度也随之增加。本文在倾斜相位(Tilted Phase,TP)的基础上采用频率脉冲截断(Frequency Pulse Truncation,FPT)和状态空间分割(State Space Partition,SSP)相结合的方法来降低多调制指数连续相位调制的复杂度,使相位状态由512降低到16,理论损耗约为0.8 dB。同时,对降低复杂度的解调算法在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,FPGA)上进行了验证。仿真和在线测试的误码率曲线接近理论分析曲线,和常用的128状态解调算法相比,资源消耗降低了约59%。

Multi-h CPM遥测信号的定时频率联合估计技术

针对Multi-h CPM(Multi-h Continue Phase Modulation,多指数连续相位调制)遥测接收机的符号定时和载波频率同步问题,在分析MLSD(Maximum-likelihood Sequence Detection,最大似然序列检测)度量值是符号定时偏差和频率偏差的凸函数的基础上,提出一种基于迟/早门和升/降频门的符号定时和频率同步联合估计算法,通过似然值比较,对符号定时偏差和频率偏差进行迭代估计;并对该算法进行仿真,得到不同参数下的同步性能,给出同步参数选择建议。仿真结果表明:将该算法应用到Multi-h CPM遥测系统中,可实现低信噪比信号的快捕和高精度同步。

NOMA中的SS-CPM卫星信号捕获算法

调制指数大于1的扩频连续相位调制(spread spectrum continuous phase modulation,SS-CPM)信号是一种极具潜力的卫星信号调制方案,然而其多峰特性容易导致非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)条件下的错误捕获。针对这一问题,本文建立基于NOMA的SS-CPM信号模型,提出一种基于状态转换的碰撞跳跃检测算法,分析所提算法在不同发射功率、用户数、相对时延以及调制指数下的捕获性能。仿真结果表明,所提算法适用于NOMA条件下的SS-CPM信号捕获,且用户数较少、发射功率相近,相对时延较大或调制指数较小时,具有更优的捕获性能。

基于PAM分解的Multi-h CPM低复杂度解调方法

考虑到直接应用最大似然序列检测实现多调制指数连续相位(Multi-h CPM)解调需要大量的匹配滤波器和网格状态,难以用于工程实践,故对Multi-hCPM信号的通用PAM分解算法加以研究。分析各分解脉冲的幅度特征,提出合并同等幅度脉冲以减少匹配滤波器个数、忽略小脉冲以减少网格状态的低复杂度解调算法,并针对M=2和M=4两类典型的Multi-h CPM信号通过计算机仿真验证该解调方法的BER性能。结果显示:相比于最优解调,新算法信噪比损失分别小于0.5dB和2.5dB,且匹配滤波器个数和网格状态数可大大减小。

过采样CPM信号的频域均衡

提出了一种直接对过采样的连续相位调制(CPM)信号进行单载波频域均衡的算法,同时提出了一种在插入循环前缀后发送CPM信号的相位仍然连续的方法。仿真结果表明,该单载波频域均衡算法能有效地消除大时延信道冲击响应下的CPM接收信号中的码间串扰。与现有的基于匹配滤波、符号抽样的CPM信号的单载波频域均衡算法相比,其性能和复杂度相当,但是CPM接收机的前端更为简单。

软扩频Multi-h CPM信号设计方法及其性能

为解决传统多调制指数连续相位调制(Multi-h CPM)实现复杂度高和调制指数同步困难的问题,提出一种软扩频Multi-h CPM信号设计方法。利用单调制指数软扩频获得Multi-h CPM类似的相位轨迹和性能增益,伪码捕获的同时实现调制指数同步;推导了软扩频Multi-h CPM欧氏距离表达式,搜索获得了h=5/7时的最小欧氏距离,与直接序列扩频单调制指数CPM(DSSS Single-h CPM)信号相比,至少可获得0.5 dB的欧氏距离增益。基于极大似然序列检测(MLSD)的同步解扩解调算法,仿真了h=5/7的软扩频Multi-h CPM误码性能,与DSSS Single-h CPM信号相比,在BER=10–5时,可获得1.5 dB性能增益,且性能优于美军WGS系统和ARTM Tier II系统采用的Multi-h CPM信号。