恒包络调制解调技术研究与实现

论文摘要

恒包络调制所产生的信号具有恒定包络,能够工作在高功率放大器的非线性放大区,充分利用卫星转发器的资源,因此,恒包络调制已在卫星通信领域得到广泛的应用。首先,论文从目前常见的恒包络调制方式入手,在观察其相位变化规律的基础上,将恒包络调制技术分成相位不连续和相位连续的两大类,分析其频谱效率,并将他们置于具有带限和非线性特性的卫星信道中进行对比,在得出CPM具有更高的频谱效率,更适合工作在接近放大器饱和区的结论后,确定了以CPM作为主要的研究对象。然后,进一步分析了CPM技术的解调办法。针对CPM的记忆性所带来的解调比较复杂的问题,引入Laurent分解对连续相位信号进行变换,并设计出最佳、次最佳接收机,其中,次最佳接收机可以显著的降低CPM解调的复杂度。接着,考虑到提高调制阶数更有利于高速数据传输,而当前CPM技术的调制阶数又普遍不够高的情况,设计了一种具有连续相位的8PSK调制方式—CP8PSK-1REC,并设计了基于Laurent分解的CP8PSK-1REC的接收机,随后分析和对比了CP8PSK-1REC与8PSK在非线性信道下的误符号率。最后,通过FPGA设计实现了CP8PSK-1REC的调制信号。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文内容和结构
• 第二章 恒定包络调制技术
• 2.1 引言
• 2.2 相位不连续的恒包络调制技术
• 2.2.1 频移键控FSK （Frequency Shift-Keying）
• 2.2.2 相移键控PSK （Phase Shift-Keying）
• 2.2.3 交错正交相移键控OQPSK（Offset Quadrature PSK）
• 2.3 相位连续的恒包络调制技术CPM（Continuous Phase Modulation）
• 2.3.1 连续相位频移键控CPFSK（Continuous Phase FSK）
• 2.3.2 最小频移键控MSK（Minimum Shift Keying）
• 2.3.3 高斯最小频移键控GMSK（Gaussian filtered MSK）
• 2.3.4 整形交错正交相移键控SOQPSK（Shaped OQPSK）
• 2.4 恒包络调制技术在非线性信道中的运用
• 2.4.1 卫星信道模型
• 2.4.2 非线性信道对恒包络信号的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 CPM 信号的接收机
• 3.1 最大似然接收机
• 3.1.1 CPM 信号的网格描述
• 3.1.2 最大似然判决准则
• 3.1.3 Viberti 算法
• 3.2 CPM 信号的Laurent 分解
• 3.2.1 CPM 信号的Laurent 分解
• 3.2.2 SOQPSK-MIL 的Laurent 分解
• 3.3 基于Laurent 分解的最佳接收机
• 3.3.1 最佳接收机的结构
• 3.3.2 仿真实验
• 3.3.3 基于Laurent 分解的次最佳接收机
• 3.4 本章小结
• 第四章 具有连续相位的8PSK 信号设计
• 4.1 8PSK 信号的CPM 表示
• 4.1.1 连续相位8PSK
• 4.1.2 CP8PSK-1REC 信号的频谱特性
• 4.2 基于Laurent 分解的CP8PSK 的接收
• 4.2.1 全响应CP8PSK 的Laurent 分解
• 4.2.2 基于Laurent 分解的CP8PSK 信号的最佳接收机
• 4.2.3 基于Laurent 分解的CP8PSK 信号的次最佳接收机
• 4.3 本章小结
• 第五章 具有连续相位的8PSK 信号的实现
• 5.1 设计方法介绍及器件选择
• 5.1.1 ISE 软件简介
• 5.1.2 高速FPGA 器件选择
• 5.2 CP8PSK-1REC 调制模块的实现
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果