连续相位调制的研究及其解调算法的DSP实现

论文摘要

本文主要研究了近年来发展很快的一种高效的调制技术——连续相位调制(CPM)。与其它调制技术相比,它具有较高的带宽和功率利用率,这也令它在通信资源日益紧张的今天得到了越来越多的关注。CPM信号包含大量的信号形式,它们的共同特点是信号包络恒定、相位连续。本文首先分析了CPM信号的数学解析式和功率谱密度,在此基础上对CPM信号特性做了分析研究,CPM信号可以通过正交调制和数字频率合成法得到,本文采用正交调制结构产生CPM信号,并且给出了CPM信号波形的仿真图,另外对其功率谱密度进行了计算机仿真,分析得出了CPM信号各调制参数(调制指数、关联长度、进制数、脉冲波形)的取值对其谱特性的影响。其次分析了CPM的最佳解调原理——最大似然序列检测,维特比算法是一种顺序网格搜索的最优化算法,用来执行最大似然序列检测。针对最佳解调方法实现复杂、计算量大的缺点,重点研究了两种算法：Laurent算法和M算法,提出了一种将Laurent次优接收与M算法相结合的简化解调方法,将CPM信号分解成一系列PAM信号加权和的形式,进行相干接收,采用M算法替代维特比算法,减少网格搜索的数量,从匹配滤波器的个数和每符号的计算量两方面对解调器进行简化,通过仿真比较得出,此方法在误比特率性能没有损失或损失很小的情况下,大大减小了计算量,简化了硬件实现结构。为了CPM能够与LDPC码或Turbo码结合使用,研究了基于串行级联SCCPM模型,重点研究分析了CPM的SISO接收模块。最后使用DSP实现简化解调算法,对简化算法的具体实现流程进行了说明,然后针对DSP开发板各模块之间的工作关系,给出了使用DSP实现简化算法的设计思路,并设计了数据传输、数据保存及相关程序,为简化解调算法的工程实现提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的研究内容及结构安排
• 第2章 连续相位调制技术
• 2.1 连续相位调制原理
• 2.1.1 信号表达式
• 2.1.2 调制状态
• 2.1.3 状态转移
• 2.2 调制器的实现结构
• 2.2.1 正交调制
• 2.2.2 全数字调制
• 2.3 CPM信号的频谱特性
• 2.3.1 CPM信号功率谱密度的推导
• 2.3.2 CPM信号各参对数功率谱密度的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 连续相位调制解调技术研究
• 3.1 CPM基本解调原理
• 3.1.1 最大似然判决准则
• 3.1.2 维特比算法
• 3.1.3 CPM解调器实现结构及性能分析
• 3.2 基于Laurent分解的简化解调算法
• 3.2.1 Laurent分解
• 3.2.2 M算法
• 3.2.3 简化解调算法接收原理及其性能分析
• 3.3 串行级联系统
• 3.3.1 CPM的RIMOLDI分解模型
• 3.3.2 串行级联系统
• 3.4 本章小结
• 第4章 解调算法的DSP实现
• 4.1 CPM的调制解调方案
• 4.2 DSP器件及实验板简介
• 4.3 简化解调算法的仿真及DSP的实现
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢