一种多元LDPC-CPM优化方法及性能仿真分析

为了解决二元低密度奇偶校验(LDPC)码与高阶连续相位调制(CPM)级联的系统在卫星通信、深空通信方面传输性能不足的问题,提出了一种多元LDPC-CPM优化方法。首先采用多元LDPC码与高阶CPM串行级联形成多元LDPC-CPM系统获取更好的传输误码性能。其次考虑到多元LDPC码的传统译码算法复杂度过高,难以硬件实现的问题,设计了一种改进型的Mixed-Log-FFT-BP算法,通过去除加法与查表运算中对数似然比的求解,降低译码复杂度。最后针对多元LDPC-CPM系统涉及参数过多问题,提出一种性能逐步收敛的参数优化方法。仿真结果表明,与优化前的系统相比,优化后的系统在中高信噪比下,误码性能有1~1.2 dB的提升,且系统复杂度较低。

基于Laurent分解的多指数CPM低复杂度序列检测算法

针对现有的多指数连续相位调制(CPM)信号解调中存在的运算量大,工程实现难度高等问题,本文提出了一种基于Laurent分解的低复杂度序列检测算法。该算法采用两个近似处理过程来有效减少解调中所使用的匹配滤波器的个数以及维特比译码器中所使用的网格状态数,并结合基于判决反馈的减少状态序列检测(RSSD)算法进一步减少后端处理中使用的网格状态。为了估计本文提出的接收机的性能,把该算法应用到一个实际中使用的多指数调制方案。仿真结果给出了与传统的最大似然序列检测(MLSD)相比,该调制方案中译码器的网格状态数从32个减少到4个,匹配滤波器的数目从8个减少到2个,然而仅仅带来0.9dB的性能损失。表明该算法能有效的降低多指数CPM接收机的复杂度,适合于实际应用。

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。

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。

SCCPM中基于平均外信息交换的迭代停止算法

针对串行级联连续相位调制系统(SCCPM)存在正反馈的问题,提出了一种基于平均外信息交换的迭代停止译码算法.该算法采用平均外信息交换方法,将历次迭代外信息的平均值作为下次迭代的先验信息,并结合符号改变率(SCR)和辅助硬判决(HDA)两种迭代停止准则进行迭代译码.仿真结果表明,平均外信息交换与动态迭代停止算法相结合可以有效抑制正反馈,提高SCCPM系统性能,并且能够减少译码时延.

基于FABA-SISO的时变频率选择性衰落信道CPM信号盲均衡

该文针对时变频率选择性衰落信道下高阶连续相位调制(CPM)信号盲均衡中存在的均衡性能较差、复杂度较高以及收敛速度慢等问题,从双向自适应信道均衡的角度出发,将线性调制信号均衡中使用的前后向自适应软输入软输出(FABA-SISO)算法推广,建立一种新的基于FABA-SISO的信道盲均衡方法,并结合逐幸存处理(PSP)思想和Kalman滤波,提出一种适用于高阶CPM信号的自适应盲均衡算法。该算法通过使用FABA-SISO算法,同时利用过去、现在和将来的观察数据进行Kalman滤波信道估计,有效改善了信道估计的精度,同时使用PSP算法来降低系统的复杂度,使得算法具有较好的工程应用性。仿真结果表明所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。

基于隐马尔科夫模型的CPM信号盲Turbo均衡算法

针对高阶连续相位调制信号(CPM)盲均衡中存在的均衡性能较差以及不容易收敛等问题,从隐马尔科夫模型(HMM)的角度出发,建立一种新的EM-SOVA信道盲均衡方法,并结合Turbo均衡思想,提出了一种适用于高阶CPM信号的盲Turbo均衡算法。该算法通过将SOVA内嵌到EM算法的迭代过程中,有效改善了信道均衡效果,同时使用Turbo均衡的软信息迭代处理来进一步提高低信噪比条件下系统性能。理论分析和仿真结果表明,所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。

基于Turbo迭代算法的LDPCC-CPM系统接收机设计

基于连续相位编码(continuous phase encoder,CPE)的记忆与递归特性,结合LDPC码及随机交织器,构建LDPCC-CPM系统模型.针对传统接收机中解调器与译码器之间缺少信息共享的弊端,引入Turbo迭代检测机制,提出一种基于软输入软输出(soft-input soft-output,SISO)算法的迭代检测方法,探讨主要参数对系统性能的影响,为实际应用中系统参数的选择提供依据.加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道下的仿真结果表明,在低信噪比条件下,与传统串行接收机相比,所设计的迭代接收机能有效改善系统的收敛性,降低地板效应出现的概率,提高系统检测误比特率的性能.

FMCW SAR相位梯度自聚焦算法研究

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。在SAR成像中,相位误差是成像质量下降的主要原因。针对FMCW SAR的特点,分析了二阶相位误差对成像质量的影响,然后以二阶相位误差为例建立了存在相位误差的FMCW SAR信号模型,研究了适合于FMCW SAR的相位梯度自聚焦算法,仿真结果表明该算法能够校正相位误差的影响,提高了成像精度。

新型Turbo-CPM系统接收机的设计

根据连续相位调制(CPM)的分解模型,CPM可分解为连续相位编码(CPE)和无记忆调制(MM)的组合,基于CPE的记忆与递归特性,结合外部的Turbo码及随机交织器,构建串行级联Turbo-CPM系统模型。利用系统中解调器与译码器均可输出软信息的特点,将迭代检测原理引入到该系统中,设计了基于软输入软输出(SISO)算法的迭代检测接收机,并研究了其主要参数对系统性能的影响。理论分析和仿真结果表明:在低信噪比条件下,与传统的解调译码级联式接收机相比,所设计的接收机能够有效改善系统的收敛性,降低地板效应出现的概率,提高系统的误比特率性能。

基于维特比算法解调GMSK信号分析

文中介绍了二进制GMSK信号带宽占用率、数据预编码方案和利用维特比算法相干解调二进制GMSK信号的调制解调方法，给出了不同BT乘积情况下解析功率谱密度和模拟误码率结果，定量分析了邻信道干扰结果。结果说明，利用维特比算法解调4GMSK信号可以在满足接收机性能的基础上简化设计。

基于改进PSO的连续相位调制训练序列优化

用于连续相位调制信号同步的最优训练序列具有自相关函数旁瓣较高的特点,增加了序列起始位置的误检概率。针对该问题,提出基于多约束条件的粒子群算法,搜索旁瓣较低且同步参数估计性能仍然保持最优的训练序列。通过在粒子群算法中引入基因突变,使其尽可能收敛于全局最优,搜索到的训练序列其自相关函数旁瓣得到有效降低,且该搜索方法可以扩展到任意训练序列长度。仿真结果表明,和传统最优训练序列相比,该训练序列能够降低帧起始位置的误检,同时同步参数的估计性能不下降。误码率性能测试表明,该序列的解调性能优于传统最优训练序列约2 dB。

连续相位调制信号参数的联合估计方法研究

连续相位调制(CPM)信号由于具有很好的频谱特性,在卫星通信和地面移动通信中得到了越来越广泛的应用。在通信侦察中,要对截获到的CPM信号进行解调,必须事先对已知信号的调制指数、频率、码速率等进行调制侦察处理。对这些调制参数估计是通信侦察信号处理的一项重要内容。文中提出了一种CPM信号的多参数联合估计算法,首先对CMP信号进行非线性变换并计算功率谱,然后通过搜索峰值位置来估计出信号参数。仿真结果表明,调制指数的估计误差小于0.05,频率和码速率的估计误差小于0.1%,能够满足CPM信号解调精度要求。

连续相位调制解调器的FPGA实现

针对连续相位调制解调硬件实现复杂度高的问题,提出一种基于FPGA的低复杂度硬件实现方案。该方案中,调制器采用查表法,解调器采用Max-Log-MAP算法。该方案具有复杂度低、速度快、易于生成IP核等优点。利用Xilinx公司的Virtex-2Pro系列开发板,对调制解调器进行测试,验证了该系统方案的正确性。该设计可作为连续相位调制解调专用集成芯片开发的参考。

一种降低连续相位调制检测复杂度的方法

连续相位调制的最佳检测方法为最大似然序列检测,传统的实现方法复杂度随着h的减小、L和M的增大而大幅度增加.该文给出了一种降低连续相位调制检测复杂度的方法,将Laurent次优检测与M算法相结合,从匹配滤波器的个数和状态网格图的状态数两方面简化系统,计算机仿真结果表明,在误比特率性能十分接近传统方法的情况下,CPM的检测复杂度得到了明显的降低.

连续相位调制解调技术研究

连续相位调制(CPM)是一种相位连续的恒包络调制方式,以其较高的功率有效性和带宽利用率,在未来军用遥测系统中具有广阔的应用前景。研究适用于多进制部分响应CPM信号的相干解调技术,阐述了如何在信号状态网格图的基础上应用维特比算法对信号进行解调,并给出了最大似然序列检测(MLSD)接收机的结构。在高斯白噪声信道下对该算法进行性能仿真,结果表明,在载波恢复准确的情况下,该算法能够得到最佳的解调性能。

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。

LFMCW雷达高精度测距相位差改进算法

介绍了基于相位差法的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距算法的原理,针对其计算量大和信噪比门限高的问题,提出一种改进相位差测距算法。该算法在快速傅里叶变换(FFT)的基础上先使用线性调频Z变换(CZT)对峰值附近的窄带进行细化,避免误差可能导致的谱线之间的相位差模糊,提高抗噪声性能,再应用相位差算法作距离估计。与经典算法进行仿真对比,结果表明,该方法的测距精度比改进Fitz算法高一个数量级,信噪比门限比补零相位差算法低7 dB,且运算量有一倍以上的减少,适用于低信噪比环境下对检测精度要求较高的实时场景,有利于现阶段工程实现和推广。

连续相位调制信号的检测

本文主要介绍了CPM信号的解调方法,研究了基于最大似然接收原理的网格搜索最优算法—维特比(viterbi)算法,并且通过Matlab计算机仿真,给出了一定信噪比条件下影响CPM调制体系误码率性能的因素。

FMCW体制毫米波SAR实时信号处理方法研究

与脉冲体制合成孔径雷达(SAR)相比,调频连续波(FMCW)体制SAR具有体积小、重量轻、分辨率高、功耗低和低截获等一系列优点,目前小型或微小型SAR普遍采用FMCW工作体制。FMCW SAR在整个脉冲重复周期内都发射信号,其信号占空比达到了100%,为了减小数字接收机采样带宽,降低数据率,FMCW体制毫米波SAR一般采取解线频调接收的方式,但其数据量依然很大,而且机载平台受到气流的影响,运动误差很大,需要迭代估计与补偿,给实时处理模块带来了很大压力。为了提高整个机载FMCW SAR系统的信号实时处理性能,需要在算法层面进行改进。提出了一种两次子孔径误差估计和全孔径误差拼接补偿的FMCW SAR实时成像算法,使用相位梯度自聚焦(PGA)算法和图像偏置(MD)算法级联提取子孔径误差;然后进行子孔径误差拼接成全孔径误差补偿原数据,两维脉冲压缩后完成图像聚焦,提高了FMCW体制毫米波SAR成像算法的效率;最后使用机载Ka波段FMCW SAR实测数据,验证了该算法的有效性。