【摘要】：連續(xù)相位調(diào)制(CPM)具有恒包絡和高頻譜效率的優(yōu)良特性,具有廣闊的應用前景,尤其是在幅度衰落信道中實現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率,但是在衰落信道下,接收端均衡器的設計非常困難,時域均衡的復雜度非常高。而單載波頻域均衡(SC-FDE)技術(shù)是消除碼間干擾的一種有效方法,結(jié)合CPM和頻域均衡技術(shù),不僅具有SC-FDE技術(shù)復雜度低的優(yōu)點,而且保持了CPM恒包絡與頻譜效率高的優(yōu)勢,充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢,本文研究并實現(xiàn)了基于CPM的SC-FDE技術(shù)。本文的內(nèi)容概述如下：首先,對無線通信的發(fā)展歷程進行了回顧,總結(jié)了CPM技術(shù)與SC-FDE技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的趨勢。其次,研究了CPM以及SC-FDE的基本原理。研究了CPM的調(diào)制原理和解調(diào)原理,介紹了基于Viterbi算法(VA)的最大似然序列檢測(MLSD)方法,并對CPM信號各種變量與系統(tǒng)誤比特率(BER)之間的關(guān)系做了仿真。研究了正交頻分復用(OFDM)和SC-FDE的基本理論并從理論上對SC-FDE以及OFDM技術(shù)做了對比。同時研究了單載波系統(tǒng)在頻域進行線性均衡的基本算法,對這兩種算法進行了推導和證明。SC-FDE相比OFDM具有峰均比(PAPR)較小,且對載波頻率偏移不敏感的特性,是通信系統(tǒng)中的對抗多徑干擾的一種有效方法。在此基礎(chǔ)上,把CPM和SC-FDE技術(shù)相結(jié)合,對其存在的主要問題做了深入分析。通過相位歸零法對幀格式重新設計保證了插入循環(huán)前綴(CP)后相位的連續(xù)性；通過對CPM信號進行離散線性分解,使CPM信號可以變換到頻域從而在頻域完成均衡。深入研究了兩種分解方式及如何將SC-FDE應用于CPM技術(shù)中,之后對均衡的性能在COST-207信道模型下進行了仿真分析。這之后研究了一種適用于特定調(diào)制指數(shù)的預編碼CPM系統(tǒng)的SC-FDE算法,在數(shù)據(jù)進行CPM調(diào)制前先進行差分預編碼,該算法在不增加復雜度的情況下,使系統(tǒng)的誤比特率降低了將近一半。最后,將FDE的算法用Verilog HDL來描述,進行了FPGA的設計,并利用Xilinx ISE以及Modelsim軟件對算法做了模擬,通過與Matlab仿真數(shù)據(jù)的對比,可以看出此硬件設計是可行的且具有不錯的性能。
[Abstract]:Continuous phase modulation (CPM) (CPM) has the characteristics of constant envelope and high spectral efficiency. It has broad application prospects, especially in amplitude fading channels to achieve high data transmission rate, but in fading channels, it has a wide range of applications. The design of receiver equalizer is very difficult, and the complexity of time domain equalization is very high. Single carrier frequency domain equalization (SC-FDE) is an effective method to eliminate inter-symbol interference (ISI). Combining CPM and frequency domain equalization, it not only has the advantages of low complexity of SC-FDE technology, but also keeps the advantages of CPM constant envelope and high spectral efficiency. After giving full play to the advantages of both, this paper studies and implements the SC-FDE technology based on CPM. The contents of this paper are summarized as follows: firstly, the development process of wireless communication is reviewed, and the development status and future trend of CPM and SC-FDE technology are summarized. Secondly, the basic principles of CPM and SC-FDE are studied. The modulation principle and demodulation principle of CPM are studied. The maximum likelihood sequence detection (MLSD) method based on Viterbi algorithm (VA) is introduced. The relationship between the variables of CPM signal and the bit error rate (BER) of the system is simulated. The basic theories of orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and SC-FDE (orthogonal Frequency Division Multiplexing) are studied and the SC-FDE and OFDM technologies are compared theoretically. At the same time, the basic algorithm of linear equalization in frequency domain for single carrier system is studied, and the two algorithms are deduced and proved. Compared with OFDM, SC-FDE has a smaller peak-to-average ratio than (PAPR) and is not sensitive to carrier frequency offset. It is an effective method to resist multipath interference in communication system. On this basis, the combination of CPM and SC-FDE technology, the main problems of its in-depth analysis. The frame format is redesigned by the phase return-to-zero method to ensure the continuity of the phase after inserting the cyclic prefix (CP), and the discrete linear decomposition of the CPM signal enables the CPM signal to be transformed into the frequency domain to achieve equalization in the frequency domain. In this paper, two kinds of decomposition methods and how to apply SC-FDE to CPM technology are deeply studied. Then the performance of equalization is simulated and analyzed under the COST-207 channel model. After that, a SC-FDE algorithm for a precoded CPM system with specific modulation index is studied. The differential precoding is performed before the data is modulated by CPM. The algorithm does not increase the complexity of the algorithm. It reduces the bit error rate of the system by nearly half. Finally, the algorithm of FDE is described by Verilog HDL, and the design of FPGA is carried out. The algorithm is simulated by Xilinx ISE and Modelsim software. Compared with the simulation data of Matlab, the hardware design is feasible and has good performance.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.3

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本文編號：2470988