一种编码连续相位调制的跳频系统设计及其性能仿真分析

针对编码CPM信号在跳频通信中的应用,提出了一种跳间RS编码、跳内SCCPM的跳频系统设计。接收端CPM信号采用PSP进行载波相位同步,实现了跳频系统中的SCCPM信号的相干序列迭代检测,获得了类似Turbo码迭代译码的性能。计算机仿真表明,该跳频系统在低信噪比下具优越的性能,具有很强的对抗部分频带干扰的能力,而且可以通过灵活的改变RS码的信息位长度,实现抗干扰能力和传输效率的折中。

基于焦斑空间频谱控制的连续相位板设计

改进了传统的盖斯贝格-撒克斯通(G-S)算法,其中包含:改善了初始相位的选取;远场振幅采用弱调制,迭代中进行解相、滤波,以保证设计的相位板连续;对目标焦斑的频谱控制,使焦斑能量在频谱上重新分配。结果表明:相对传统设计的连续相位板(CPP),改进后的G-S算法可以控制CPP的加工单元大小,降低CPP的相位梯度,更好地控制焦斑轮廓,降低特定频带的调制。进一步分析表明,新方法设计的CPP与光谱色散匀滑技术耦合的效果更佳。

用于光束匀滑的连续相位板近场均匀性

为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明:CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响;当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定,CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小;但当光束质量比较理想时,干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性,衍射传输距离影响尤为突出。

物理层网络编码中连续相位调制信号的非相干多符号检测

基于连续相位调制(CPM)的物理层网络编码(PNC)由于其高效的吞吐率和频谱利用率特性引起了越来越多的关注。现有关于CPM-PNC检测的研究大多建立在到达中继端的两节点信号载波相位完全同步或相位差已知的基础上。实际应用中,这一载波相位差不可避免,也很难准确估计。针对这一问题,该文提出一种中继端存在未知载波相位差条件下的CPM-PNC非相干多符号检测算法。该算法根据最大似然检测原理,通过观察多个码元来实现中间码元的检测,充分利用了CPM信号的相位记忆特性。仿真结果表明,该文所提出的CPM-PNC非相干多符号检测算法性能优越。而且随着观察窗口长度的增大,其性能显著提高并逐渐趋近最优相干检测性能。在误码率(BER)为410-时,相比于非相干单符号检测,观察窗口长度为5个码元时的CPM-PNC非相干多符号检测有6.7d B的性能增益。

连续相位调制的非相干减少状态差分序列检测算法

该文提出了连续相位调制的一种非相干减少状态的差分序列检测(RSDSD)算法。该算法基于减少状态序列检测(RSSD)的思想,利用简化状态格状图进行一码元差分Viterbi检测。分析了全响应连续相位调制(CPM)信号和部分响应CPM信号简化状态格状图的最小平方欧氏距离。在AWGN信道下以八进制h=1/8的2RC信号为例给出RSSD和RSDSD算法的性能。对不同的简化方案以及存在多普勒频移时相干RSSD和非卡甘干RSDSD的性能进行了比较。仿真结果表明:所提出的算法比相干最大似然序列检测在10-3误比特率时信噪比损失约为2dB,但它对于载波恢复困难的情形更为合适和稳健。

大口径连续相位板面形检测与评价

基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板(CPP)子孔径拼接检测算法,并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统,并针对430mm×430mm口径CPP开展了数值模拟和检测实验。理论计算结果表明:系统计算误差为0.005nm。实验结果表明,整个检测系统软硬件RMS误差小于5nm,基本满足CPP面形检测要求。从而验证了CPP检测和评价的正确性和可行性。

连续相位调制信号的二阶循环平稳特性分析

连续相位调制(CPM)信号以其恒包络和优良的频谱特性在现代卫星通信和移动通信中越来越受到人们的重视,然而这一大类调制信号的循环平稳特性却较少有人关注。该文根据连续相位调制信号在不同调制指数下的基带循环谱,推导了其相应带通循环谱的表达式,并对这些表达式的详细分析,得出了不同调制指数情况下循环频率与载频、码元宽度和峰值频偏之间的关系式。仿真实验证明这些结论是正确的。

基于连续相位频移键控调制的物理层网络编码检测及性能分析

针对双向中继信道,该文提出一种基于连续相位频移键控(CPFSK)调制的物理层网络编码(PNC)机制,即CPFSK-PNC。与已有的采用BPSK,QPSK等调制方式的物理层网络编码相比,该机制引入CPFSK的技术优势,提高了系统的频谱效率和功率效率。该文对瑞利衰落信道中CPFSK-PNC的物理层网络编码检测进行了研究。首先,利用CPFSK信号的记忆特性,根据最大似然准则设计了中继节点的物理层网络编码检测方案;其次,分析了信号之间最小欧氏距离并给出中继检测的平均误比特率下边界;最后,仿真验证了理论分析结果。

连续相位调制的非相干复合网格解调算法

该文提出了一种基于复合网格处理的CPM信号非相干解调算法。该算法将CPM信号的基本网格图和相位旋转网格图合并组成复合网格图,并在复合网格图的单元网格之间引入状态耦合转移,实现了对CPM信号初始相位和频偏的有效跟踪。仿真表明,当单元网格数达到4个以上时,该文提出的非相干解调算法性能非常接近相干解调,且具有较好的频偏跟踪性能,对于载波恢复困难的盲解调情况具有实用意义。

大口径连续相位板拼接检测误差分析

对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算,分析了检测误差对拼接质量的影响。结果表明,定位误差是影响CPP拼接精度的主要原因,而对系统误差进行有效处理可以进一步减小重叠区非均匀性,拼接模式的选择对CPP的拼接结果的影响有限。通过CPP深度特性对重叠区域均匀性的统计分析表明,在像素级别的检测中,重叠区域均方根残差随着CPP深度的增加而线性增加,即拼接精度随CPP深度的增加而降低。

连续相位调制信号的载波相位软同步算法

针对连续相位调制(CPM)信号载波相位同步困难的问题,提出一种通用的CPM信号的载波相位软同步算法。在CPM调制信号的Rimoldi分解的基础上,基于最大似然准则和EM算法推导了载波相位的软同步算法,该算法将解调器与同步器联合,利用CPM软解调器输出的软信息进行载波相位估计。仿真结果表明,该算法能够得到接近修正克拉美罗限的载波相位估计,并获得近似理想的误码率性能。

GS算法设计连续相位板时相位滤波器的选择

针对GS算法在设计连续相位板(CPP)时,迭代过程在解包相位中引入的高频调制,研究了初始相位与解包相位的频谱分布特性,并对两者的差别进行了比较。根据初始相位的频谱特性,提出了以初始相位的频域截止频率为相位滤波器的截止频率的滤波器选择方法。利用该方法进行了CPP设计,设计结果对应的远场焦斑参数为:均方根误差0.267 2,能量利用率96.32%,顶部不均匀度0.101 2。

非数据辅助的多指数连续相位调制信号的载波频率估计算法

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号的载波频率估计困难且算法复杂的问题,将仅仅适用于单指数CPM信号的载波频率估计算法进行改进,提出了一种适用于Multi-h CPM信号的非数据辅助的载波频率估计算法。基于最大似然准则获得Multi-h CPM信号载波频率的估计,为了有效地界定文中算法性能,最后推导了Multi-h CPM信号的载波频率估计算法的修正Cramer-Rao限。仿真结果表明:该算法适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号,其载波频率估计的性能良好且对符号定时偏差和调制指数同步偏差不敏感。

带宽有效包络恒定的连续相位QPSK调制

针对导致传统QPSK信号带宽效率和功率效率低的相位跳变问题,提出了连续相位QPSK,CPQPSK调制。在将QPSK表示为连续相位调制CPM基础上,得出了QPSK的差分码编码规则,对其频率脉冲进行整形得到连续相位QPSK。理论分析证明CPQPSK信号具有恒定包络。仿真结果表明CPQPSK的带宽效率在同等情况下要高于SOQPSK,而抗误码性能与后者几乎完全相同。

一种非数据辅助的连续相位调制信号符号速率估计算法

在对连续相位调制信号(Continuous Phase Modulation,CPM)的循环平稳性分析的基础上,本文推导了其谱频率为载频的循环截面上离散谱线与调制参数的关系,提出一种非数据辅助的CPM信号符号速率估计算法。该算法采用频域谱平滑的方法得到循环谱估计,利用非线性滤波方法进行离散谱线提取,根据信号的谱线特征,判断信号为单指数或多指数CPM信号,进而得到符号速率的有效估计。仿真实验结果表明,该算法不需精确载频估计,具有较好的抗噪声性能,并能用于频率选择性衰落信道。

影响连续相位板聚焦性能的主要因素

为提高惯性约束聚变系统中聚焦光斑的能量集中度,分析了在应用过程中影响连续相位板性能的主要误差来源,并建立了相应的数学模型。通过分析得出存在误差时远场焦斑的能量集中度和均方根值,且口径误差、对准误差、振幅畸变误差对连续相位板的聚焦性能影响很小,波前畸变影响能量集中度的权重最大。进一步分析可知:当畸变波前相关长度与连续相位板的最小空间周期(10mm左右)相当时,畸变波前极大地影响激光的聚焦性能,提高惯性约束聚变系统中畸变波前的相关长度是提高聚焦光斑的能量集中度的有效方法。

连续相位调制和Turbo乘积码的串行级联系统设计

针对Turbo乘积码(TPC)与递归连续相位调制(CPM)级联系统(TPC-RCPM)误码性能差的问题,提出了一种由Turbo乘积码、伪随机交织器和非递归CPM组成的串行级联系统.首先将输入数据进行TPC编码,并对编码序列进行随机交织,然后送至非递归CPM调制器,经过非递归连续相位编码后与转换矩阵相乘,经无记忆调制器输出映射波形.与其他TPC-CPM系统相比,该系统的调制参数能够灵活调整,可以充分弱化解调器的错误相关性,改善系统的误码性能.仿真结果表明,与TPC-RCPM系统相比,该系统有效地降低了误码率,对于MSK和4CPM信号,在误比特率为10-2～10-5时可以获得约2.2dB和2dB的信噪比增益.

连续相位板远场焦斑能量集中度实验研究

在惯性约束聚变(ICF)研究过程中,焦面上聚焦光斑形态要求极为苛刻。基于离线测试平台,从实验上研究了各种应用误差对连续相位板(CPP)远场焦斑能量集中度的影响。得出光束旋转误差、口径误差、平移误差和倾斜误差在可控范围内CPP远场焦斑能量集中度均高于95%,其波动范围小于0.5%,CPP的容忍度较强。而实验畸变波前属于空间频率小于0.02mm-1的低频波前,严重影响了CPP的整形能力,波前畸变是影响能量集中度高于90%的主要因素。

一种连续相位板焦斑边缘轮廓的提取方法

为了获得连续相位板(CPP)焦斑的外形尺寸,提出一种焦斑边缘轮廓的提取方法。连续相位板焦斑图像内部梯度起伏较大,直接应用传统边缘检测方法,易形成内部伪边缘。通过对焦斑图像依次作梯度处理、阈值分割、空间扫描和椭圆拟合,可以有效地获取焦斑边缘轮廓。比较了分别采用Laplace,Sobel,Krisch,Log算子进行梯度处理的提取结果,结果表明:采用Krisch算子,焦斑边缘轮廓提取的结果更稳定可靠。比较了阈值分割时不同阈值情况下的提取结果,表明阈值选取在背景梯度均值的110倍至180倍时,焦斑边缘轮廓提取结果比较可靠。

基于记忆因子的连续相位调制信号最大似然调制识别

为解决有记忆非线性的连续相位调制(CPM)信号调制方式识别精度低的问题,该文提出一种基于记忆因子的CPM信号最大似然调制识别新方法。该方法定义具有时齐马尔科夫性的映射符号,通过计算其后验概率构造记忆因子,进一步结合CPM分解和EM算法,推导出时间可分离,信道参数可估计的CPM信号似然函数。该调制识别方法所需符号数目少,适用信噪比范围广,识别CPM信号种类多且精度高,对相位误差鲁棒性强。仿真结果证明,当符号数目为200,信噪比为0 d B,相位误差任意时,该方法对8种CPM信号的识别率可达95%以上。