SOQPSK信号同步与解调算法研究

发布时间：2020-03-13 09:41

【摘要】：无线通信就是通过无线电信号在空间中的传输来传递信息,随着无线终端数量的增长,可用频率资源的有限性越加突出,为了充分利用频率资源,已经对高频谱利用率的信号展开了大量研究,因为整形的偏移四进制相位调制(SOQPSK)信号的高频谱利用率特性,使其成为了研究热点,本文对SOQPSK信号的模型、同步算法和解调算法展开了详细的研究。首先对SOQPSK信号的模型展开研究。从模型定义出发,对MIL-SOQPSK、SOQPSK-A和SOQPSK-B信号的相位脉冲和相位树进行了分析；在对相位分析的基础上,研究了SOQPSK信号的编码特性和调制特性,给出了SOQPSK-A和SOQPSK-B信号调制函数的表达式；最后分析比较了SOQPSK信号、OQPSK信号和MSK信号的频谱特性。其次对SOQPSK信号的同步算法展开了研究。根据信号的相位轨迹特性,首先提出了基于非线性四次方的码元定时估计方法,并进一步在此基础上提出了码元定时与载波相位联合估计算法,并推导了性能估计的下界。然后分析了连续相位调制信号(CPM)载波频率估计算法,并在此基础上提出SOQPSK信号的载波频率估计算法。综合考虑到码元定时、载波相位和载波频率这三个参数在估计过程中相互干扰的因素,提出了码元定时、载波相位和载波频率的联合估计算法,该算法首先估计载波频率,再估计载波相位和码元定时,仿真结果表明该算法的载波频率估计和码元定时估计均方误差性能均接近了修正的克拉美罗界(MCRB)。最后对SOQPSK信号的解调算法进行了分析研究。通过对MIL-SOQPSK信号解调算法和简化解调算法分析,提出了SOQPSK-A和SOQPSK-B信号匹配波形的简化算法,计算出了这两个信号的近似匹配滤波器,这种基于简化匹配滤波器的解调算法大幅度降低了解调的复杂度。同时,论文还分析了一种基于波形线性分解的简化解调算法,仿真结果表明基于简化匹配滤波器算法的误码率性能更好。本文详细分析SOQPSK信号的相位轨迹,并基于相位特点提出了同步和解调相关算法,同步算法改善了参数估计的均方误差性能,解调算法降低了复杂度。
【图文】：

逦０６逦Ｌ２逡逑ＭＩｋＳＯＱＰＳＫ、ＳＯＱＰＳＫ－Ａ邋和ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ频率脉冲如图２－１所示。逡逑１．２，，逦１逦１逦１逦１邋：邋逦Ｉ－１逡逑Ｉ逦ｊ逦ｉ逦Ｉ邋逦ＭＩＬ－ＳＣＸ）ＰＳＫ邋Ｉ逡逑幫逦ｉ逦！逦－＊－■邋ＳＯＱＰＳＫ－Ａ逡逑１邋逦逦ｊ逦ｊ逦］￣ｐＴ逦邋逦ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ邋［＇逡逑０邋－巧—■■争■■■Ｉ———邋■■■？■逦．■■■■■逡逑Ｉ逦ｊ逦ｊ逦Ｉ逡逑Ｗ邋０．６邋－逦ｉ－逦－ｉ－逦／？Ｖ－逦ｉ－逦ｉ—－逦逡逑巧逦ｔ邋＼逦＼逡逑女逦：邋ｙ邋；邋‘Ｉ邋！逦：逡逑ｉ－………Ｉ—［……ｍ…ｉｉ－逡逑０．２逦ｉ逦［１Ｌ邋Ａｉ逦Ｉ逦逡逑＼逦—Ｈ．／逦Ｉ逦ｉ逡逑？０．２逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦逡逑－３－２－１０１２３逡逑归一化时间（ｔ／２ｉｙ逡逑－逦困２－１归一化的Ｍ化－ＳＯＱＰＳＫ、ＳＯＱＰＳＫ－Ａ和ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ信号的巧率脉冲逡逑从图２－１中可Ｗ看出，Ｍ化－ＳＯＱＰＳＫ信号的频率脉冲是一个矩形，其横坐标占据ｉ逡逑２逡逑个７；周期或者说是一个７；周期，在０点左右各N个周期，其幅度定义为１，而ＳＯＱＰＳＫ－Ａ逡逑４逡逑和ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ分别占据２个７；和４个７；周期，这里定义的无论是比特码元周期或者符号逡逑码元周期都不能改变一个相位脉冲引起的相位变化为一，即其频率脉冲积分为１。逡逑２邋２逡逑从围２－２中可看出Ｍ比－Ｓ０ＱＰＳＫ、Ｓ０ＱＰＳＫ－Ａ和ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ相位脉冲从０相位开始最逡逑后稳定在只是相位轨迹路径有差别

华中科技大学博壬学位论文逡逑交联较多，相位变化更为平滑，相位轨迹树分别如困２－５和图２－６。其中横坐标代表逡逑比特周期，纵坐标代表相应的相位变化值，从相位轨迹树图我们可Ｗ看到ＳＯＱＰＳＫ－Ａ逡逑和ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ与ｍＬ－ＳＯＱＰＳＫ的相位差别。围２－３、２－４、２－５和围２－６图形是在控制逡逑码Ｚ从奇数开始并且初始化值＝１，Ｍ０邋＝１开始的。逡逑９／４逦１逦－ｊ逦逦ｊ逦逡逑７／４逦逦—；逦逦逦逦逦三－－■＾Ｙｊｆ＾ｌｉ＾Ｔ＾＾＾＾＾＾＾＾￣＾＾｜邋Ｉ．逡逑６／４逦逦！逦逦邋■■■■■逡逑ｗ—………逡逑逦Ｉ逦逡逑－７／４邋－逦ｆ逦ｉ——逦＼逦逡逑－９／４邋－逦－ｊ－逦ｉ逦－－－ｊ逦＼逦逡逑逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦Ｉ逦逡逑０逦１逦２逦３逦４逦５逡逑向一化时间（ｔｎｙ逡逑困２－６邋ＳＯＱＰＳＫ－Ｂ的相位轨迹衙逡逑从国２－４、图２－日和围２－６相位变化轨迹来看保持了相位变化的一致性，但是，逡逑由于Ｓ０ＱＰＳＫ－Ａ和Ｓ０ＱＰＳＫ－Ｂ信号是部分响应信号，在一个比特码元周期内相位变化逡逑不等于ｆ。逡逑２．邋２．３邋Ｓ０ＱＰＳＫ信号与ＣＰＭ的关系逡逑Ｓ０ＱＰＳＫ信号除了可１＾＞１看成＾进制调制信号虹外，还可＾看作部分响应的二进制逡逑调制信号。这巧要对信号模型公式（２－１）中的相位模型（２－４）进行变形推导，推逡逑导过程如下，逡逑户Ｗ邋＝邋２巧片邋｜ｊａ
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.3

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本文编号：2586730