论文部分内容阅读
“天地一体化信息网络”是面向国家战略需求,最早启动的国家科技创新2030重大项目之一。在天地一体化信息网络场景下,雷达和卫星需要大功率输出,其功率放大器通常工作在饱和点附近。连续相位调制（Continuous Phase Modulation,CPM）具有对功率放大器的非线性不敏感,频谱利用率高等优点,在雷达和卫星通信中具有明显优势。由于CPM信号状态数目随着进制数和记忆长度增加而快速增加,导致CPM信号解调运算量大,接收机结构复杂,解调复杂度高,本文针对此问题,从降低CPM信号状态数目的角度出发,基于Laurent分解提出次优化检测算法,解决了CPM解调复杂度高的问题。首先,本文介绍了CPM信号模型、网格状态、调制方法和传统的解调方法最大似然序列检测（Maximum Likelihood Sequence Detection,MLSD）,基于CPM信号模型做了误码率性能分析以及MLSD解调算法下的仿真。MLSD是CPM的最佳解调,但是其复杂度和计算量会随着CPM信号的进制数和记忆长度的增加而大幅增加,最终会使得CPM系统的实现难度变大,影响CPM在工程实现上的应用和发展。然后,针对MLSD算法复杂度高,运算量大的问题,将Laurent分解引入到MLSD之中来降低解调复杂度,MLSD算法和Laurent分解是相辅相成的关系。Laurent分解可以将CPM信号分解表示成有限数目的脉冲幅度调制信号（Pulse Amplitude Modulated,PAM）的线性叠加和。将Laurent分解和MLSD结合时,根据选取PAM信号数目的不同,可以分为最优化检测和次优化检测。最优化检测是Laurent分解结果的所有PAM信号都参与解调,次优化检测则是将能量占比低的PAM信号舍弃,只保留几个占绝大部分能量的PAM信号并用其近似替代CPM信号参与解调。通过对比两种方案的接收端复杂度、运算量大小和误码率性能选取了次优化检测作为本文的解调方案,仿真结果说明次优化检测可以在误码率性能牺牲极小的情况下,运算量降为原计算量的1/ML1-,匹配滤波器数目由2ML个降低为M-1个。最后,为了验证次优化检测在工程实现中的效果,本文在通用软件无线电外设（Universal Software Radio Periphera Reconfigurable I/O,USRP RIO）平台上搭建了CPM信号解调系统,并实现了MLSD和次优化检测两种算法。对两种算法进行了测试和对比,测试结果说明次优化检测具备上述优势并且是切实可行的。本文基于MLSD算法和Laurent分解,提出了CPM解调的次优化检测,完成了其理论仿真并在USRP RIO平台上进行了实现,解决了CPM信号解调复杂度高的问题,对CPM的工程实现发展做出了贡献。