连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)是一种包络恒定、相位连续的调制方式,具有很高的带宽和功率利用率,在现代移动通信、卫星通信和军事战术通信中获得了广泛的应用,是近几年通信侦察中颇受重视的一种调制方式。CPM具有非线性调制特性,针对线性调制信号的常规处理方法不能直接应用于该类信号,因此CPM信号的接收处理一直是信号处理领域的难点。现代无线通信技术高速、低功率的发展趋势以及无线信道的复杂性给CPM信号的接收提出了新的挑战,特别是多径衰落信道的影响,使接收信号发生畸变,给电磁频谱监测、信号侦察和电子对抗等非合作场合中的信号处理增加了难度。因此对无线衰落信道下CPM信号接收中关键技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以无线衰落信道下的CPM信号为研究对象,以现代无线通信为课题背景,以实现低信噪比条件下CPM信号的高效接收为目标任务。论文通过对CPM信号的均衡、同步和迭代译码等方面进行分析,针对不同的任务需求及存在的问题建立相应的接收方案,对CPM信号的Turbo频域均衡、恒参ISI信道下CPM信号盲均衡、时变频率选择性衰落信道下CPM信号自适应盲均衡、低信噪比下CPM信号定时同步、存在时变相位噪声的CPM信号载波同步以及编码CPM信号联合迭代解调译码等进行深入研究。本文的主要工作以及取得的创新性成果可以概括为以下六个方面:1、在信道响应已知条件下CPM信号均衡方面,深入研究了基于Rimoldi分解的连续相位调制信号Turbo频域均衡方法。针对高阶部分响应CPM信号均衡中存在的复杂度高和性能较差等问题,从Rimoldi分解的角度出发,分析了倾斜相位CPM信号发射帧结构的特点,并在此基础上结合单载波频域均衡(FDE)和Turbo均衡的思想,提出了一种适用于高阶CPM信号的Turbo频域均衡算法。该算法通过将信号均衡转化到频域进行处理,避免了时域均衡算法在计算均衡器系数时存在的大矩阵求逆问题,同时使用Turbo均衡的软信息迭代处理来改善系统的性能。理论分析和仿真结果表明,在存在严重符号间干扰的多径衰落信道条件下,该算法在保持较低复杂度的同时,具有良好的性能增益。2、在信道响应未知的恒参信道条件下CPM信号盲均衡方面,深入研究了基于隐马尔科夫模型的CPM信号盲Turbo均衡算法。针对高阶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。3、为了解决时变频率选择性衰落信道条件下高阶CPM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PSP思想和Kalman滤波,提出了一种适用于高阶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。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。4、针对高阶部分响应CPM信号盲定时同步中存在定时精度较低以及容易出现假锁等问题,从脉冲幅度调制(PAM)分解的角度出发,设计了一种新的适用于高阶部分响应CPM信号的定时同步器结构,并在此基础上结合基于马尔科夫链模型的定时假锁检测方法,提出了一种适用于高阶部分响应CPM信号的盲定时同步算法。该算法通过对CPM信号的PAM脉冲进行优化处理,有效减少了匹配滤波器以及网格状态的数目,同时使用辅助定时误差检测器和假锁检测器来实时监测假锁现象。理论分析和仿真结果表明,在低信噪比并存在较大初始定时误差条件下,该算法也能够实现精确快速的定时同步。5、为了改善高阶部分响应CPM信号时变载波相位同步的性能以及降低算法复杂度,该文从PAM分解的角度出发,设计了一种新的适用于高阶部分响应CPM信号的相位同步器结构,并在此基础上结合因子图模型和EM-SPA算法,提出了一种适用于高阶部分响应CPM信号的相位同步算法。该算法通过使用CPM信号PAM分解得到的主劳伦特脉冲,有效减少了匹配滤波器以及网格状态的数目,同时使用基于因子图模型的EM-SPA算法来进一步降低复杂度。理论分析和仿真结果表明,在低信噪比并存在强相位噪声的条件下,该算法也能够实现精确快速的相位同步。6、针对串行级联CPM信号迭代检测中存在的系统复杂度高、收敛性较差等问题,从匹配滤波器组和迭代译码两方面对系统进行改进,提出了一种低复杂度的联合迭代解调译码算法。该算法利用修正高斯小波函数的快速收敛特性以及延迟反馈控制法,有效抑制了迭代译码中正反馈对系统性能的影响,改善了系统的收敛性,同时结合硬判决辅助迭代停止准则,进一步减少了平均迭代次数。为了解决计算迭代译码中的码字先验信息需要大量匹配滤波器的问题,通过计算有效匹配滤波器协方差矩阵的条件数,可得有效匹配滤波器具有很强的相关性,提出使用截断小特征值法来减弱这种相关性,从而对匹配滤波器组进行化简。理论分析和仿真结果表明,该算法可以有效的降低系统复杂度,同时具有良好的迭代收敛性。