【摘要】：連續(xù)相位調(diào)制(CPM)是一種高功率和帶寬利用率的先進調(diào)制方式,與網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)相類似,發(fā)射信號中引入的記憶效應(yīng)可以提高功率利用率,而不同符號之間的平滑效應(yīng)可以提高帶寬利用率。除此之外,CPM信號恒包絡(luò)的特點還可以進一步提高非線性功率放大器的效率。CPM信號的諸多優(yōu)良特性使得其非常適合發(fā)射功率和信道帶寬都受限的天基測控系統(tǒng)。隨著天基測控技術(shù)的快速發(fā)展,各種CPM信號不斷被引入各類標(biāo)準(zhǔn),然而解調(diào)復(fù)雜度高、同步獲取難等問題卻一直制約其得到廣泛應(yīng)用。本文對天基測控系統(tǒng)中CPM信號低復(fù)雜度的傳輸技術(shù)進行了深入研究,主要研究內(nèi)容包括分析不同場景下最佳CPM信號設(shè)計,低復(fù)雜度解調(diào)和同步技術(shù)三方面內(nèi)容。取得的主要研究成果如下:1.總結(jié)了CPM信號在各類測控標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)鏈中的應(yīng)用現(xiàn)狀;歸納了CPM信號低復(fù)雜度解調(diào)和同步技術(shù)的研究現(xiàn)狀,分析了各類算法的優(yōu)勢和缺陷,為后續(xù)分析打下了基礎(chǔ)。2.研究了CPM信號的常見數(shù)學(xué)表示方式,分析了不同參數(shù)對CPM信號帶寬和功率效率的影響;對比了CPM信號和常規(guī)線性調(diào)制信號在衛(wèi)星非線性信道的差異,得出了CPM信號在天基測控通信中具有突出的優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用潛力。3.通過分析和仿真得出了高速測控通信鏈路場景下最佳CPM信號體制;根據(jù)SOQPSK-A信號特點,在有無信道編碼的情況下分別提出、改進了幾種低復(fù)雜度解調(diào)算法,相比傳統(tǒng)算法在保證解調(diào)性能的同時顯著降低了實現(xiàn)復(fù)雜度。4.通過改進有記憶信道容量的計算方法,得出了多址測控通信場景下信道容量的計算方法;利用簡化因子圖的方法,提出了一種低復(fù)雜度的干擾抑制檢測算法,該算法在有限性能損失的情況下可以極大降低實現(xiàn)復(fù)雜度;通過非線性相位恢復(fù)的方法,利用單脈沖檢測器,設(shè)計了一種低復(fù)雜度的解調(diào)器,很好的規(guī)避了多址測控場景下臨道干擾的問題。5.針對高速測控和多址測控場景,分別提出了基于反饋環(huán)路的同步算法和基于導(dǎo)頻的同步方法,并分別給出了兩種同步方法的性能仿真結(jié)果。
[Abstract]:Continuous phase modulation (CPM) is an advanced modulation method with high power and bandwidth utilization, which is similar to trellis coded modulation (TCM). The memory effect introduced in the transmitted signal can improve the power utilization ratio. The smoothing effect between different symbols can improve the bandwidth utilization. In addition, the constant envelope of the CPM signal can further improve the efficiency of the nonlinear power amplifier. Many excellent characteristics of the CPM signal make it very suitable for space-based measurement and control system with limited transmission power and channel bandwidth. With the rapid development of space-based measurement and control technology, a variety of CPM signals have been introduced into various standards. However, the high complexity of demodulation and the difficulty of synchronous acquisition have always restricted its wide application. In this paper, the low complexity transmission technology of CPM signal in space-based measurement and control system is deeply studied. The main contents include analyzing the best design of CPM signal in different scenarios, low complexity demodulation and synchronization technology. The main results obtained are as follows: 1. This paper summarizes the application status of CPM signal in all kinds of measurement and control standards and data link, summarizes the research status of low complexity demodulation and synchronization technology of CPM signal, analyzes the advantages and disadvantages of various algorithms, and lays a foundation for the follow-up analysis. 2. The common mathematical representation of CPM signal is studied, and the influence of different parameters on the bandwidth and power efficiency of CPM signal is analyzed. The difference between CPM signal and conventional linear modulation signal in satellite nonlinear channel is compared. It is concluded that CPM signal has outstanding advantages and huge application potential in space-based TT & C communication. Based on the analysis and simulation, the optimal CPM signal system in the high-speed TT & C communication link scenario is obtained. According to the characteristics of SOQPSK-A signal, several low-complexity demodulation algorithms are proposed in the presence or absence of channel coding. Compared with the traditional algorithms, the implementation complexity is reduced significantly while ensuring the demodulation performance. 4. By improving the calculation method of the channel capacity with memory, the calculation method of the channel capacity in the multi-access measurement and control communication scenario is obtained. In this paper, a low complexity interference suppression detection algorithm is proposed by using the simplified factor graph method. The algorithm can greatly reduce the implementation complexity in the case of limited performance loss. By using the method of nonlinear phase recovery, a low complexity demodulator is designed by using monopulse detector, which avoids the problem of near channel interference in multiple access measurement and control scenario. 5. The synchronization algorithm based on feedback loop and the synchronization method based on pilot are proposed for high-speed measurement and control and multi-access measurement and control scenarios, and the performance simulation results of the two synchronization methods are given respectively.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.3

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