物理层网络编码中连续相位调制信号的非相干多符号检测

基于连续相位调制(CPM)的物理层网络编码(PNC)由于其高效的吞吐率和频谱利用率特性引起了越来越多的关注。现有关于CPM-PNC检测的研究大多建立在到达中继端的两节点信号载波相位完全同步或相位差已知的基础上。实际应用中,这一载波相位差不可避免,也很难准确估计。针对这一问题,该文提出一种中继端存在未知载波相位差条件下的CPM-PNC非相干多符号检测算法。该算法根据最大似然检测原理,通过观察多个码元来实现中间码元的检测,充分利用了CPM信号的相位记忆特性。仿真结果表明,该文所提出的CPM-PNC非相干多符号检测算法性能优越。而且随着观察窗口长度的增大,其性能显著提高并逐渐趋近最优相干检测性能。在误码率(BER)为10-4 时,相比于非相干单符号检测,观察窗口长度为5个码元时的CPM-PNC非相干多符号检测有6.7 dB的性能增益。     

一种低复杂度的CPM信号最大似然块检测算法

为了降低连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号多符号非相干检测的运算复杂度,提出了一种低复杂度的最大似然块检测算法。该算法充分利用已判决输出的符号对检测过程中的符号向量取值进行约束,有效减少判决统计量计算时的运算量,进而降低算法复杂度。另外,该算法引入判决长度变量,通过调整单次检测时判决符号数使算法能够在检测性能与运算量之间灵活折中。仿真结果表明,提出的低复杂度检测算法能够适用于全响应和部分响应CPM信号,相比原最大似然块检测算法能够在不损失检测性能的前提下降低算法运算量至少50〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗,并且能够通过选择不同的判决长度提高算法应用的灵活性。     

一种高效的串行级联非递归GMSK系统设计

在诸如卫星通信、深空通信和无人机通信等领域中,收发端通常工作在低信噪比、功率和频谱双重受限的条件下。因此,串行级联CPM(包括GMSK调制)方案得到了广泛的关注和应用。针对串行级联CPM中非相干解调算法存在的较大性能损失,提出了一种导频辅助的准相干解调算法。该算法的基本原理是将编码后的序列分成若干组,在每组数据块中分插导频符号后送入调制器,解调时在相邻导频块之间采用状态初始化后的BCJR算法。仿真结果表明:非联合迭代方案下,利用少量导频辅助的准相干解调串行级联CPM系统可以获得接近于相干解调的性能;联合迭代方案下,仅利用2个导频的准相干软输入软输出串行级联CPM系统能够得到将近2 dB的性能增益。此外,设计的串行级联CPM系统还具有一定的抗突发错误能力。     

基于数据辅助的CPM信号调制参数估计

针对非合作条件下实现CPM信号相干解调,首先要准确估计CPM信号调制参数这一关键问题,该文提出了一种基于数据辅助的CPM信号调制指数与成型脉冲联合估计的新方法,使用符号间的相位差分消除CPM信号相位的记忆特性,采用最小二乘法获得调制指数和成型脉冲的联合估计。理论分析与数值仿真表明该方法是无偏的,当数据观测长度为N 时,其估计误差以1/N的速率收敛到0。算法适用于全响应和部分响应CPM信号,具有良好的抗噪声性能。     

MSK信号的最大似然非相干检测算法研究

针对最小频移键控(MSK)信号,本文研究了一种性能优异的低复杂度最大似然非相干检测(MLNCD)接收模型,通过利用有限的几个符号构成的观测序列检测中间符号解调信息。本文给出了MLNCD模型的判决表达式,并推导了基于MLNCD算法的MSK信号软解调简化表达式,降低了实现复杂度。本文还仿真分析了采用MLNCD算法的无编码MSK系统和有编码MSK系统的误码率(BER)性能,结果表明MLNCD算法比传统MSK非相干解调算法具有显著的BER性能优势,与MSK相干解调性能接近,而且软信息的简化几乎没有造成系统性能损失。      

一种非相干编码调制系统性能研究

研究了一种同时采用串行级联卷积码和独立观察时间非相干最大似然序列估计的算法的非相干编码调制系统的性能,给出了不同参数下的性能曲线,仿真结果表明,选择适当的观察间隔和观察长度可以在复杂度增加不大的条件下,达到接近于相干编码调制的性能。     

大动态PCM/FM遥测信号的非相干解调

针对大动态低码率PCM/FM遥测信号的可靠接收问题展开研究,给出了一种基于连续相位调制（CPM）信号原理的载波频偏矫正及差分序列检测的非相干接收方案。针对限幅鉴频、多符号检测及差分序列检测等3种非相干解调算法,介绍了各自应用于PCM/FM信号的算法原理,并比较了3种算法的解调性能及对大动态环境的适应能力。计算机仿真表明,在无残留频偏情况下,2符号相位差分序列检测性能最好;但在0.05倍码速率的残留频偏下,1符号相位差分序列检测的性能更好,优于2符号相位差分序列检测、限幅鉴频检测和多符号非相干检测。对PCM/FM信号的讨论包含了几种典型的非相干解调,对大动态环境下的PCM/FM接收有重要的参考价值。     

一种低复杂度的卷积编码CPM的非相干序列检测算法

连续相位调制(CPM)与卷积编码相结合可以进一步提高系统的功率利用率,这使得它在无线通信领域中得到广泛应用.给出了卷积编码CPM的一种低复杂度的非相干序列检测算法,通过正交化处理有效地减少了匹配滤波器个数;在序列检测阶段通过状态融合减少维特比译码的状态数,然后结合判决反馈进行检测.     

连续相位调制的非相干减少状态差分序列检测算法

该文提出了连续相位调制的一种非相干减少状态的差分序列检测(RSDSD)算法.该算法基于减少状态序列检测(RSSD)的思想,利用简化状态格状图进行一码元差分Viterbi检测.分析了全响应连续相位调制(CPM)信号和部分响应CPM信号简化状态格状图的最小平方欧氏距离.在AWGN信道下以八进制h=1/8的2RC信号为例给出RSSD和RSDSD算法的性能.对不同的简化方案以及存在多普勒频移时相干RSSD和非相干RSDSD的性能进行了比较.仿真结果表明:所提出的算法比相干最大似然序列检测在10-3误比特率时信噪比损失约为2dB,但它对于载波恢复困难的情形更为合适和稳健.     

Multi-h CPM信号的减少状态多符号差分非相干检测

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)载波恢复困难且实现复杂度高的难题,提出了一种适用于Multi-h CPM信号的减少状态多符号差分非相干检测算法。该算法利用多符号差分信息进行分支度量计算的同时引入参考相位信号,实现了具有残留载波频偏校正的非相干序列检测,并且结合逐幸存处理技术,利用幸存路径上的假设判决信息减少了网格状态数。通过计算和搜索接收信号所有可能调制指数序列所对应的分支度量信息实现了调制指数的估计与同步。计算机仿真结果表明,与相干最大似然序列检测相比,该算法能够以较小的性能损失获得其实现复杂度的降低,而且当存在残留载波频偏时,该算法的检测性能也较为稳健。     

基于PAM分解的高阶部分响应CPM信号盲定时同步算法

针对高阶部分响应连续相位调制(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,该文从脉冲幅度调制(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,对于四阶部分响应CPM信号,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.     

一种CPM信号参数盲估计方法

针对非协作通信下CPM信号参数盲估计问题,提出了一种系统的有序的盲估计方法,实现了对CPM信号的载频、符号速率、调制指数和调制阶数等参数的精确估计。利用CPM信号的循环平稳特性,采用了基于周期谱的符号速率估计方法,构建了代价函数,采用联合估计法对调制指数和频偏实现了三维的精确搜索,最后实现了基于循环平稳性的CPM信号调制阶数的准确识别。理论分析与试验仿真表明,新方法具有较高的正确估计概率,且在低信噪比下也能达到较好的效果。     

基于隐马尔科夫模型的CPM信号盲Turbo均衡算法

针对高阶连续相位调制信号(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。     

广义空间调制系统的低复杂度检测算法

针对广义空间调制( GSM)系统接收端最大似然( ML)检测算法计算复杂度极高的缺点,提出了一种基于压缩感知( CS)信号重构理论的低复杂度信号检测算法。首先,在多输入多输出( MI-MO)信道模型下,通过改进正交匹配追踪( OMP)算法,得到一个激活天线索引备选集;然后,利用ML算法在该备选集中进行遍历搜索,检测出激活天线索引和星座调制符号。仿真结果表明所提算法的检测性能接近于ML算法,且复杂度约为ML算法的2%。因此,所提算法在保证检测性能的同时也大大降低了计算复杂度,实现了检测性能与复杂度之间的平衡。     

一种应用CPM扩频调制的Turbo CDMA系统

本文首先介绍了连续相位调制CPM (Continuous Phase Modulation) 的分解模型^[1],得到CPM调制可以分解为一个线性连续相位编码CPE (Continuous Phase Encoder)和无记忆调制的组合;接着基于CPM的错误事件和递归特性,推出了采用CPM扩频调制的Turbo CDMA系统模型,这里CPM扩频调制作为递归内码,与外编码器及交织器级连构成Turbo迭代系统,该系统有明显的交织增益.利用系统的迭代解调解扩和解码的特点,设计了软输入输出的接收机,接收机中解调器采用MAP(Maximum A Posterior)和SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)算法,解码器采用MAP算法.仿真结果表明CPM调制器作为内码形成级连迭代系统交织增益非常明显.