连续相位调制概述总结.docx-资料库

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第1页.png

第1页 / 共6页

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第2页.png

第2页 / 共6页

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第3页.png

第3页 / 共6页

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第4页.png

第4页 / 共6页

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第5页.png

第5页 / 共6页

cfb462f9-34ed-40f2-8e15-83f6f8323abf.docx.pdf-第6页.png

第6页 / 共6页

信息新技术——CPM 信号综述 1、前言随着无线通信技术在通信领域中突飞猛进的发展，我国可利用的频谱资源面临着相当大的挑战。在无线通信系统中，恶劣的通信链路含有的路径损耗、信号衰落等因素将会造成信号功率损耗。另外，在军事领域中，一个低时延、高精度、高速率的通信设备在实际作战中的作用和地位也不容小觑。数字调制解调技术是通信技术的基础，其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。因此，为了获得高效、可靠的信息传输，必须考虑使用拥有更好的频带利用率和功率效率的调制方式。CMP 技术由老式数字相位调制技术改进而来，作为一种恒包络调制，且对非线性失真不敏感，可以采用更加高效且廉价的功率放大器，具有较高的频带利用率，是很多科研工作者研究的对象。 2、CPM 技术简介 2.1 性能介绍连续相位调制（Continuous phase modulation，CPM）作为一种高效上调制技术，其突出特点有相位连续、包络恒定、频带利用率高和带外功率辐射小等。由于信号包络恒定，对功放的非线性特性不敏感；在衰落信道条件下，一般信号经过无线信道会受到多种因素的影响，对信号会造成一定的幅度衰落，但是 CPM 信号恒包络特性较好地解决了这一问题。相位的连续性使得带外滚降快，带外辐射小，因此频谱利用率得到了有效的提高。所以，与其他传统线性调制方式相比，比如 MPSK、MQAM 等，CPM 信号具有更好的频谱利用率和功率利用率。由于其优良的特性，CPM 技术在各类无线通信系统中得到了广泛的应用。 2.2 CPM 信号的定义 CPM 信号的一般表达式为：  u t  ;   2 E s T 其复基带形式可表示为： cos[2     0 f t c    t ;  ]

 s t  ;   2 sE T e j 其中  [    0   t ; ]     i   h q t i 2    ; t n i   iT  , nT   t  n   1 T 表示承载信息的瞬时相位， sE 为传输信息符号所携带的能量，T 为码元周期。从其复基带形式可以看出，CPM 信号属于恒包络信号，任意时刻它的实部和虚部平方和都为 1。所有要传送的码元信息都体现在相位中。相位表达式：  h q t      i i /i 其中，调制指数 h 有 hN 个值，  k p    h 2    ; t i n iT  , nT   t  n   1 T ，i 为 i 对 hN 取模，定义为 mod h N 如果调制中只有一个调制指数，则称为单指数调制；如果采用两个及以上的调制指数，则称为多指数调制。  n   1, 3,...,    ，其中每个符号都等概率出现。为 M 进制符号集合，取值为   1M    i i 。  g t 为频率脉冲，在 0, LT 范围内不为零。  q t 为相位成形脉冲，是频率  脉冲  g t 的时域积分，定义为       q t t  0   g t d 0 t 0 t LT   otherwise L 为记忆长度，也称脉冲响应长度，如果 1L  则 CPM 为全响应信号，表示当前码元与前面序列无关联，故无记忆性。如果 1L  ，则称为部分响应 CPM 信号，说明当前码元调制与前面码元相关，具有记忆性。选择不同的调制参数，会产生不同的 CPM 信号。例如，当参数 1L  ， 0.5 h  时，CPM 调制信号为连续 4M  ，相位移频键控（ Continuous Phase FSK, CPFSK ）；当参数 3L  ， h  4 /16,5 /16 CPM 信号的频率脉冲  g t 是影响此类调制的一个重要参量，与信号性能紧密相关。常用的几种脉冲形式为矩形脉冲，升余弦脉冲和高斯脉冲，分别记为 LREC、LRC、GMSK，表达式和仿真图如下。时 CPM 调制信号为 ARTM Tier II。   1 矩形脉冲（LREC）   g t   q t         2 2 1 , 0 LT 0 t LT 0 , 0   t LT otherwise   t LT otherwise

矩形脉冲的频率脉冲  g t 表达式相对简单，当符号速率 1 10 bf  ，过采样倍数时，矩形脉冲  g t 及其相位脉冲  q t sN  ，记忆长度 3L  ，调制指数 0.25 波形如图 2.1 所示。 h  图 2.1 矩形成型脉冲和相位脉冲响应 2 升余弦脉冲（LRC）升余弦成形脉冲由于其频率脉冲  g t 滚降速度快，频带效率高，故应用最为广泛，美军 IRIG-106 标准中的 FQPSK-JR 与 ARTM CPM 信号都选择 LRC 作为其频率成形脉冲。选择调制参数，符号速率 1 sN  ，记忆长，升余弦成形脉冲的  g t 及其相位脉冲  q t 波形如度 3L  ，调制指数 0.25 图 2.2 所示。 bf  ，过采样倍数 h  10   g t   q t          1 LT 2    1 cos  t LT 2  0 1 4  0 sin    , 0 2 t  LT otherwise 2 t  LT , 0 otherwise   t LT   t LT 图 2.2 升余弦成型脉冲和相位脉冲响应 3 高斯最小相移键控成型脉冲（GMSK）

 2 /2 x e d t   Q t    g t   t  1 2 T 1 2      Q   2   B t    T 2    /  ln 2 1/2      Q    2   B t    T 2    /  ln 2 1/2        根据时间-带宽乘积 BT 的范围，可以有一组不同的 GMSK 脉冲。例如，欧 BT  的 GMSK，即第二代移动通信技术，称为 bB T  ，过采洲数字蜂窝通信系统中采用了 GSM。图 2.3 中，调制阶数为 2，调制指数 0.5 样 h  ，归一化带宽 0.3 0.3 sN  。 10 图 2.3GMSK 成型脉冲和相位脉冲响应综上所述，CPM 信号的参数主要有：进制数 M 、调制指数 h 、脉冲函数  g t 、记忆长度 L 。这几个参数加上码元周期T 共同决定了 CMP 信号的带宽、星座图、调制解调复杂度等。 3 CPM 信号与编码技术的结合 CPM 优良的频谱特性及恒包络的特性非常适合军用通信。在军用通信中通信距离是一个非常重要的指标，而单纯的 CPM 技术灵敏度有限，为了能够更远更可靠地通信，需要把 CPM 与编码技术结合使用。下面主要介绍 CPM 与编码技术结合使用的几种方法： 3.1 CPM 与卷积编码的结合 CPM 与卷积码结合使用，也可以看成 CPM 结合 TCM 技术，这种应用方法能够有效地提高系统的灵敏度。将卷积编码与 PCM 调制嘉禾使用，通过软判决和 terbi 算法能够取得最大的性能增益。根据传输速率及应用的需要，可以采用多种结合方式。如 1RC 的 4CPM Vi

与[13,4]的卷积编码结合，保证低信噪比下的通话和中低速数传；1RC 的 8CMP 与[13,4]的卷积编码结合，保证一般信噪比下的中高速数传等。这种方法的缺点主要是运算量较大。一位美国专家曾发表一篇论文，通过在卷积编码和 CPM 结合时加入差分预编码，并使用单采样点解调，能够在保证系统具有较高性能增益的同时有效地减少系统的运算量，克服了卷积编码CPM 技术运算量大的缺点。但他的缺点是对CPM 系统的系数具有一定的要求，不够灵活。 3.2 多 h-CPM 技术多 h-CPM 信号与一般 CPM 信号相比，主要差异体现在需要注意每个码元时刻对应某一确定的调制指数。因为对于单调制指数而言，在整个调制过程中调制指数是没有变化的，任意时刻码元都对应同样的调制指数。而多 h-CPM 在进行调制时，每个时刻码元对应的调制指数都会发生变化，需要实时地判断奇偶时刻，以选择正确的调制指数。美军 UHF 卫星通信中采用的调制解调方式便是双调制指数，其显著优点是频谱效率高、解调门限低。与卷积编码 CMP 技术相比，他的灵敏度性能稍差，应用不够灵活，但是运算量低。 3.3 Turbo 编码与 CMP 结合 Turbo 编码技术自问世以来，便成为研究和应用的热点，其优异的误码率性能使其在民用和军用都得到了较大的发展。将 Turbo 编码与 CPM 技术结合使用能够取得非常好的误码率性能，同时调制信号具有 CPM 优良的波形特性和传输特性。这种方法的优点是灵敏度非常高，缺点是运算浪较大、解调延时较大、应用不够灵活。 4、总结与个人体会本文对 CPM 信号进行了简单的介绍，并没有深入仔细地阐述其具体的算法与实现，目的仅仅是让读者对 CPM 信号有一个初步的概念，了解这种信号的原理、优势以及应用场景，对这方面感兴趣的同学可以进行深入的研究。这学期学了信息新技术，对通信有了初步的认识。大体可以分为做硬件和理论算法两个方向，涉及到网络、天线、雷达、人工智能、基带处理等各个方面，本文选用的 CPM 信号属于基带信号处理部分。由于硬件底层的运行速度远远大于在顶层使用软件方法实现，故越来越多的科研工作者会选择将算法在硬件上实现。之所以选这个方向，主要是因为我毕业设计将会做一个 CPM 信号发射机，

想借此机会提前对这方面有一个初步的认识。该论文是我借鉴了很多文献，在其基础之上，形成的一篇文章。我深刻的意识到，要完成一个设计，需要参考大量的资料，取其精华，加上自己的理解，在其理论基础之上，通过仿真之后，才能在硬件中将其实现。这是一个长期的工程，一个科研工作者必须要有耐心，有恒心，才能完成该工作。

资料库

连续相位调制概述总结.docx

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料