数字微波中CPM接收机的设计与实现

论文摘要

现在人们对语音、视频等大量数据的无线传输的要求越来越高,由此出现了许多高速通信系统,其中大量数据的传输需要使用数字微波传输方式。而调制技术也是通信系统中的关键技术,通信系统的性能在很大程度上由其调制系统的调制方式所决定。因此连续相位调制(CPM)方式作为一种高频带利用率的调制方式十分适合应用在数字微波中设计的高速通信系统。但是在数字微波中的CPM接收机的复杂程度比较高,不利于实现与成本的降低。所以本文的主要的工作就是围绕着如何降低数字微波中的CPM接收机的复杂度。本文首先介绍了CPM的信号模型,以及CPM的调制分式和最优解调方式,分析了调制参数对信号带宽以及信号解调复杂度的影响。从分析中可以知道CPM的最优接收机随着调制参数的改变复杂度可能变得很高,为此文中介绍了CPM的几种简化接收机设计。虽然在数字微波中使用CPM接收机可以提高频带利用率,在有限的带宽内传输高速数据,但是CPM信号在数字微波中采用的是非相干解调方式,它要比相干解调方式复杂度高出好几倍,因此数字微波中的CPM接收机的设计成本会比较高。所以在性能损失不大的情况下,大量降低CPM接收机的复杂度就变得相当重要。本文提出一种使用差分软判决方式来降低CPM接收机复杂度的接收机方案,它是将该软判决方式融入到CPM非相干差分解调的设计中。通过具体参数设计出CPM接收机,并进行仿真测试,得出该接收机的误码性能曲线,仿真的结果表明,使用该接收机可以在不太多的性能损失下大量地降低接收机的复杂度。最后,本文在FPGA上实现了该接收机的设计,通过接收机的分模块设计与各模块间的连接实现完成该接收机。最后进行信号的波形仿真与数据的分析,可以知道该接收机性能与仿真性能一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 现有的CPM研究成果
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 连续相位调制（CPM）技术的研究
• 2.1 连续相位调制原理
• 2.1.1 连续相位调制信号模型
• 2.1.2 连续相位调制信号的状态
• 2.2 连续相位调制的调制
• 2.2.1 调制方式一
• 2.2.2 调制方式二
• 2.3 连续相位调制信号的解调
• 2.4 连续相位调制参数对带宽的影响
• 2.4.1 调制指数h的影响
• 2.4.2 进制数M的影响
• 2.4.3 关联长度L的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 连续相位调制的简化接收机的研究
• 3.1 Laurent分解
• 3.2 短脉冲近似
• 3.3 减少状态序列检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 数字微波中的CPM接收机设计
• 4.1 CPM信号的非相干检测
• 4.1.1 鉴频解调
• 4.1.2 非相干差分检测
• 4.1.3 非相干差分检测的性能与复杂度
• 4.2 CPM信号解调中的软判决算法
• 4.3 差分软判决CPM接收机的设计
• 4.3.1 差分软判决的分支度量计算
• 4.3.2 差分软判决的实例分析
• 4.3.3 差分软判决中的状态转换
• 4.4 接收机的Matlab仿真与结果
• 4.4.1 发送端仿真
• 4.4.2 接收机仿真
• 4.4.3 仿真结果与结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 接收机的FPGA实现
• 5.1 FPGA以及硬件描述语言介绍的介绍
• 5.2 接收机的模块介绍
• 5.3 差分模块实现设计
• 5.4 软判决与度量计算模块实现设计
• 5.5 维特比算法模块实现设计
• 5.6 功能仿真
• 5.7 本章小节
• 第六章 总结
• 攻读硕士学位期间的学术论文及参与项目
• 致谢
• 参考文献