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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

卫星导航信号设计中调制方式的新选择

针对在拥挤的L频段设计更高性能卫星导航信号体制的问题,提出该频段部分信号采用最小频移键控(minimum shift keying, MSK)调制。首先建立最小频移键控-二进制偏移载波（minimum shift keying binary offset carrier, MSK-BOC）调制的通用数学模型,然后以典型的GPS L1-CA、GPS L1-P(Y)和GPS L1-M信号为例,仿真并对比讨论了这3种信号分别采用MSK调制和二相移相键控（binary phase shift keying, BPSK)调制时的码跟踪误差、多径误差包络、自相关函数和功率谱密度。分析结果表明,当卫星导航信号满足一定条件时,采用MSK调制能够获得比BPSK调制更好的性能,论证了在卫星导航系统L频段采用MSK调制的可能性。     

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.     

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....     

降低多载波信号峰值平均功率比的新相位方案

针对等幅且各子载波等频率间隔的多载波信号,从瞬时包络功率出发,采用代数方法推导了一种降低峰值平均功率比(PAPR)的新相位方案。通过数值计算对峰值平均功率比的减小作用进行了验证,并给出了采用Newman相位方法计算的结果以便比较。数值结果表明,采用这种新的相位方案得到的PAPR不大于3 01dB,且随着子载波数的增大而接近2 65dB,克服了信号的非线性失真。     

多元LDPC-CPM系统中动态迭代停止算法

针对正反馈存在于短帧多元低密度奇偶校验码(low density parity check,LDPC)与高阶连续相位调制(continuous phase modulation,CPM)迭代系统中的问题,提出一种在低信噪比采用加权联合平均外信息交换、在中高信噪比采用加权外信息交换的外信息处理方式。该方式对解调器与译码器之间传递的外信息进行相应处理,可以有效控制波动过大的位概率。同时将交叉熵(cross entropy,CE)和辅助硬判决(hard decision aided,HDA)两种迭代停止准则与加权外信息处理方式结合进行动态迭代译码。理论分析和仿真结果表明,对外信息交换进行加权操作并联合动态迭代停止算法能够在有效减少正反馈的同时使迭代的收敛性得到优化,同时迭代停止算法可减少平均迭代次数,提高系统的实时性。     

一种高谱效海上甚高频通信技术及其仿真研究

为解决海上通信无法沿用陆上5G、6G高速通信中开发高频资源与高谱效调制技术的发展路线,导致其速率与频谱效率性能较差,提升缓慢的问题。提出了一种基于多载波延时重叠调制的高频谱效率海上甚高频通信技术,将符号内的各个子载波在时域上进行依次延时并直接叠加,使频率子信道摆脱正交性束缚,从底层信息调制角度进一步提升频谱利用率。仿真结果表明：该技术可在仅占据海上甚高频频谱资源1/5的情况下实现当下海上数据传输峰值为307.2 kbps的速率,对于海上通信的发展具有重要意义。