深空通信中调制解调技术研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1300211006密级：深空通信中调制解调技术研究TheResearchofModulationandDemodulationTechniquesinDeepSpaceCommunications作者姓名：张晶晶指导教师：贺玉成教授合作教师：学科：信息与通信工程研究方向：无线通信所在学院：信息科学与工程学院论文提交日期：二〇一六年三月三十日摘要摘要由于深空通信环境的复杂性和目前频谱资源的短缺，采用高效的调制技术成为有效且易于实现的技术之一。FQPSK作为一种频带利用率高、抗干扰性能强的准恒包络调制技术，成为

2、深空通信的建议标准。为了进一步满足深空通信系统对误码率、频谱效率及数据传输速率等性能的要求，将高效的调制技术与信道编码、协作通信相结合是一种有效的方法，可以同时利用空间分集和编码增益来改善功率效率或者带宽效率。本文在此背景下首先针对准恒包络调制FQPSK基带波形的斜率不连续性及常规解调方案的局限性，研究适合深空信道传输的FQPSK基带波形和相应的解调方案。然后基于协作传输和编码调制技术，提出一种计算复杂度更低的次佳检测方案。主要工作与创新点总结如下：（1）针对原始FQPSK基带波形的斜率不连续问题设计一组在任意时间间隔内斜率连续的基带波形，研究基带

3、波形与频谱性能之间的关系，通过仿真验证，证明基带波形改进后能够改善调制信号的频谱性能。（2）利用具体的信道模型，研究适合FQPSK的解调方案。通过引入最大后验概率算法，推导了在两种不同信道模型下的软信息判决公式，并分别应用改进前后的基带波形，随后对这两种基带波形在三种解调方案下的性能进行仿真验证。仿真结果证明在不同的信道模型下，MAP解调算法都能够克服常规的解调方案没有充分利用FQPSK基带波形特殊性的缺点，具有更优的误码率性能，且证明了基带波形的改进可以调高MAP解调方案的性能。（3）提出一种计算复杂度更低的迭代维特比算法（IVA），使其能以直接

4、判决的方式运用在次佳最大似然（ML）非相干检测方案中。首先给出译码转发中继系统的ML非相干检测模型；其次对编码MPSK调制的检测技术进行研究，分别推导了目的节点最佳和次佳的ML检测算法公式；最后通过简化次佳ML非相干检测算法的检测指标，设计出计算复杂度低的IVA算法。通过采用QPSK调制方案对系统性能进行仿真，结果表明所提出的IVA算法逼近穷尽检测算法的误码率性能，而且验证了采用(7,4)编码QPSK调制方案，其IVA算法可以达到与相干检测相接近的误码率性能。I华侨大学硕士学位论文关键词：FQPSKMAP编码调制协作通信MPSKIIAbstract

5、AbstractDuetothecomplexityofdeepspacecommunicationenvironmentandtheshortageofspectrumresourcescurrently,oneofthemosteffectiveandeasilyimplementedtechnologiesistheefficientmodulationtechnology.Asaquasi-constantenvelopemodulationwithexcellentspectralandstronganti-interferenceper

6、formance,FeherQuadraturePhaseShiftKeying(FQPSK)becomestherecommendedstandardofdeepspacecommunications.Moreover,thecombinationofmodulationtechniques,channelcodingtechniquesandcooperativecommunicationsisaneffectivemethodtomeettherequirementofbiterrorrate(BER),spectralefficiencya

7、nddatatransmissionspeedindeepspacecommunications.Thepowerefficiencyand/orbandwidthefficiencycanbeimprovedbyexploitingspatialdiversityandcodinggainsatthesametime.TheresearchaboutFQPSKbasebandwaveformsuitablefordeepspacechannelandcorrespondingdemodulationschemesaimsatovercomingt

8、heslopediscontinuityofthequasi-constantenvelopemodulationFQPS