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。     

基于近似熵的Multi-h CPM调制识别算法

Multi-h连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)信号与其调制指数均值相等的Single-h CPM信号的特征具有极大相似性,难以区分。针对该问题,提出了一种基于近似熵的Multi-h CPM调制识别算法。该算法将信号按照相同调制指数为一组的方式拆分为多个子序列,通过舍弃符号间拼接产生的多余模式向量对近似熵进行修正,然后利用Multi-h CPM信号各子序列近似熵的差异性,完成Multi-h CPM信号和Single-h CPM信号的类间识别,最后利用概率神经网络完成类内识别。实验结果表明,该算法在信噪比低至11 dB时,仍可以达到90%的识别率。     

多载波PSWFs-CPM联合调制信号设计与分析

连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)信号具有恒包络、较高功率效率等优势, 基于椭圆球面波函数(prolate spheroidal wave functions, PSWFs)信号多载波调制解调系统具有较高频带利用率。结合CPM技术和基于PSWFs信号的多载波调制方法, 提出一种基于PSWFs信号的多载波调制与CPM联合调制信号(multi-carriers modulation based on PSWFs with CPM，MCM-PSWFs-CPM)模型, 对该信号的功率谱特性、峰均功率比、误码率性能等进行了分析。仿真结果表明, 相比现有基于PSWFs的多载波调制解调系统, 该模型所得信号功率谱带外衰减可以相对较快, 当载波数为64、互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function, CCDF)为10^-3时, 可有效降低峰均功率比值约2.70 dB, 采用多符号周期检测方法, 可以获得较好的解调增益, 且符号数越大, 检测性能越好, 但是检测复杂度也会相应增加。     

多指数连续相位调制定时相位联合估计

多指数连续相位调制(Multi-h CPM)是一种有效的恒包络调制技术,由于其相位连续的特性,信号带宽较小.利用ML方法在Walsh信号空间中进行Multi-h CPM符号定时和载波同步的联合估计,为了有效地界定该方法,还推导了Multi-h CPM的修正的CROB边界.仿真表明,该方法具有良好的性能.     

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.     

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。     

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。     

基于零阶椭圆球面波信号的连续相位调制及性能分析

连续相位调制技术在卫星通信、深空探测、遥感遥测等航空航天领域具有重要应用, 连续相位调制信号的性能通常取决于其基带调频脉冲信号。零阶椭圆球面波信号是时频域高能量聚集性信号, 且该信号的时间带宽积可以灵活控制。结合连续相位调制原理, 探索性地将零阶椭圆球面波信号应用于连续相位调制, 与现有主要连续相位调制信号性能进行了对比分析。结果表明, 与基于矩形脉冲、升余弦脉冲的连续相位调制最小频移键控信号、正弦频移键控信号相比, 该方法所得调制信号的功率谱带外衰减和高频滚降可以更快, 在含99.9%信号功率带宽条件下, 系统频带利用率可分别提升13%和16%, 且在全响应条件下系统的误比特率性能较好。     

基于PTS级联抵消的峰均比抑制性能仿真

提出了PTS级联抵消算法,实现对地面数字多媒体广播系统中时域同步正交频分复用信号的峰均功率比的抑制.通过研究地面数字多媒体广播系统传输协议,分析了采用时域同步正交频分复用多载波调制方式对系统射频前端信号时域性能的影响.针对信号峰均功率比高的缺陷,提出一种新颖的峰值功率比抑制算法.该算法对峰均功率比的抑制能力强于传统PTS算法,引起的带外辐射和互调失真小于传统限幅技术.当子载波数较大时,仍可实现对系统峰均功率比的有效控制.通过仿真,与传统限幅技术相比,算法可以使地面数字多媒体广播系统的峰均功率比控制在4-5dB,比传统PTS算法峰均功率比减小约3-4dB,且仅有少量的误码率性能损失.     

基于LDPC频域编码MIMO-OFDM系统自适应调制算法研究

提出了一种基于发射功率、发送比特和误码率均受限时规则和非规则LDPC频域编码MIMO-OFDM系统自适应调制算法.仿真比较了规则、非规则LDPC编码及未编码自适应调制MIMO-OFDM系统性能,比较了LDPC-SISO-OFDM、LDPC-MIMO-OFDM系统子载波数变化对系统BER性能的影响,比较了收发天线数变化对LDPC-MIMO-OFDM系统BER性能的影响.仿真表明自适应调制MIMO-OFDM系统比非自适应调制系统性能有所提高,规则、非规则LDPC编码自适应调制MIMO-OFDM系统比未编码系统性能有很大提高,非规则LDPC编码自适应调制MIMO-OFDM系统比规则码自适应调制系统性能有提高,但在高信噪比时有错误平层.结果证明,适当设计非规则LDPC频域编码自适应调制算法,可以大大改善MIMO-OFDM系统性能.     

北斗系统C波段导航信号调制方式及性能评估

针对C波段卫星导航信号严格的兼容性约束要求, 探索性地将基于椭圆球面波函数的连续相位调制(continuous phase modulation based on prolate spheroidal wave functions, CPM-PSWF)应用于C波段导航。在分析了关键参数对CPM-PSWF信号功率谱特性影响后, 初步筛选出4个CPM-PSWF子族作为C波段候选导航信号, 并对其导航性能指标进行评估。在权衡C波段信号频谱兼容性和各导航性能指标基础上, 提出将“QM2PSWF(10) C=6”且h=0.5的CPM-PSWF信号用作北斗系统C波段的导航信号。研究表明, 所提出的CPM-PSWF信号频谱泄露少, 带外衰减快, 同时在码跟踪精度与抗多径性能方面, 较当前C波段非CPM-PSWF候选导航信号更具竞争力。     

基于信息熵和GA-ELM的调制识别算法

针对当前通信信号调制识别算法在低信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）下识别率低、训练速度慢、识别调制类型少的问题，提出了基于信息熵特征和遗传算法-超限学习机（genetic algorithm-extreme learning machine，GA-ELM）的调制识别算法。首先，提取信号的4种熵特征：奇异谱香农熵、奇异谱指数熵、功率谱香农熵和功率谱指数熵作为调制识别的特征参数；其次，采用GA-ELM作为分类器。仿真实验表明，对11种模拟、数字调制信号进行分类识别，在SNR大于4 dB时算法的总体识别率均超过98%，同时该算法训练速度快，识别系统设计简单，具有较大的应用价值。     

基于BICM-ID系统的单通道混合信号盲恢复算法

针对非协作通信中单通道同频线性调制混合信号盲恢复问题，基于比特交织编码调制迭代译码（bit interleaved code modulation iterative decoder， BICM-ID）算法思想，建立单通道混合基带接收系统模型，提出一种联合解调和译码实现单通道混合信号中源信息盲恢复算法。通过分析和推导，给出一种混合信号解映射的方法。该算法不需要对混合信号分离，而可以直接从混合信号中估计出各路源信号，且复杂度低。理论分析和仿真结果表明，对于无码间干扰和有码间干扰的加性高斯白噪声(additive white Gaussin noise, AWGN)，算法都能得到较低的误比特率(bit error rate, BER)，而且算法对等功率混合信号和不等功率混合信号同样适用。     

利用联合特征参数的卫星单混信号调制识别

针对卫星通信中常见的单-混二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)、正交相移键控(quadrature phase shift keying, QPSK)、8进制相移键控(8 phase shift keying, 8PSK)、16进制正交幅度调制(16 quadrature amplitude modulation, 16QAM)信号调制识别问题，本文基于不同信号的累积量差异和方谱特性，充分利用累积量和谱线特征并构造合理的特征参数，最终构建决策树分类器，实现了这些信号的调制识别，并有效实现了混合QPSK和混合8PSK信号的识别。实验表明，该算法能够实现高斯白噪声条件下的单-混BPSK、QPSK、8PSK、16QAM信号的分类。当信噪比大于6 dB时，除混合QPSK和混合8PSK信号外，其他信号的调制识别率能达到98%,当信噪比大于10 dB时，混合QPSK和混合8PSK信号的调制识别率能达到92%。与现有算法相比，识别率更高，由此证明所提算法的有效性。