低信噪比条件下的失真脉冲编码调制／调频信号软解调研究.pdf

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1、第14卷第8期2014年3月科学技术与工程V0l_14No．8Mar．2014l671—1815(2014)08—0274—04ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．航空航天低信噪比条件下的失真脉冲编码调制／调频信号软解调研究付刚朱东旭陈凯(中国卫星海上测控部，江阴214431)摘要再入遥测信道是遥测过程中的一种特殊信道情况，当飞行器通过再入遥测信道时，黑障和多径效应会造成脉冲编码调制／调频(pulsecodemodulation／fro

2、quencemodulation，PCM／FM)遥测信号信噪比降低和频率选择性衰落，甚至突破传统解调方法的解调门限，导致误码率大大增加。针对该问题，研究一种滑动长度为1的多符号检测(muhi-symboldetection，MSD)解调算法：对连续观测到的Ⅳ个码元信号与本地信号进行联合检测，但每次MSD判决较前一次MSD判决有N一1个码元的重合。理论上该算法可以将信道增益提高3dB左右，仿真和测试结果验证了该算法的有效性。关键词PCM／FM多符号检测(MSD)软解调中图法分类号V556．4；文献标志码

3、A再人遥测信道是遥测信道的重要组成部分，由1信道模型于再入遥测信道时变参信道，存在着不同深度和速率的衰落以及黑障等因素的干扰，因此再人遥测信通过分析Rayleigh衰落模型而得出的结果对再号解调一直以来都是遥测领域的研究重点¨J。入遥测系统设计具有十分重要的意义。可以看出同在再人遥测信道中，黑障效应会把飞行器发射样的遥测系统工作在再人状态下的衰落信道和工作信号的能量大部分屏蔽回来，造成信噪比大大降低，在平稳信道时系统性能具有很大差别。乃至于突破传统解调方法的解调门限。而由多径效根据ITU—RM．112

4、5标准，离散多径衰落信道模应引起的频率选择性衰落会导致信号时域和频域的型为]Ⅳ(c)严重失真，应用传统解调方法已经不能满足解调条R(t)=∑(t)sFM(t一下)(1)件，大大增加了误码率。因此，在再人遥测过程中，单纯靠增加发射天线的发射功率已经不能满足于地式(1)中，s(t)为发送的PCM／FM信号，(t)为面设备的解调条件。所以要研究一种适用于低信噪复路径衰落，服从Rayleigh分布，0在0～2盯内服从比条件下的解调方法，来克服再入过程中的恶劣均匀分布，丁是多径时延。环境。根据多径衰落信道数学模

5、型式(1)和多径延时本文将研究一种滑动长度为1的MSD方法：根参数r，可以得到多径信道的仿真框图，如图1据PCM／FM信号记忆性即相位连续性的特点，利用所示。最大似然的思想，每次对连续多个码元同时进行检测，但相邻两次检测判决有N一1个码元的重合，从而达到对每个码元的多次判决，进一步降低误码率。因而可以有效解决恶劣的信道环境给PCM／FM信号带来干扰的这一问题，提高信道的传输能力。2013年9月16日收到图1多径信道仿真框图第一作者简介：付刚(1987一)．硕士研究生。研究方向：数字信号多径干扰可使接收

6、信号的幅度、相位和到达时处理。Email；348237．548@qq．ICOm。问剧烈变化，在时域表现为使遥测信号的波形严重8期付刚，等：低信噪比条件下的失真脉冲编码调制／调频信号软解调研究失真，使突发错误率大大提高，在频域则表现为在收端的一个可能的判决序列。而多符号检测方法，PCM／FM信号的频谱中产生凹陷，即频率选择性衰即通过寻找一个最佳的判决序列，使得条件概率落，如图2所示。P(z／r(t))最大，也就是在确定接收信号r(t)的情况下，序列具有最大的出现概率。根据贝叶斯定理：，=篇㈩如果不同的z

7、出现的概率p(z)相等，那么最大后验概率可以简化为最大似然概率，即判决出一种可能性最大的，让似然函数P(r(t)／z)最大。为了方便推导，采用对数表示法ln[p(r(t)／z)]，噪声为高斯白噪声，令r()均值为s(t；z)，方差即为高斯白噪声n(t)的方差。令为码元宽度，当n(t)为广义平稳随机过程时，ln[p(r(t)／z)]最大即等价于使一I[r()一(t；z)]dt最大，也就是等价于使j[r()一s(t；z)]dt最小，即欧氏距离最小，表示如式(4)。频率／Hzmax{ln[p(r(／z)]N

8、=>minr(f(f．i)Id)(4)多径衰落后频谱在Ⅳ个码元内，定义s(t；z)与r(t)的最小欧氏图2PCM／FM信号经过Rayleigh信道前后频谱对比距离为：航天遥测中，受多径干扰的影响，引起接收端的信号畸变，导致遥测系统性能下降。由于MSD解调rmin=min{J．[r()一s(；；)]dt)=方法是基于相位连续性的思想，联合多个码元同时检测，可更好地克服信号畸变带来的影响，大大提高min{r2()d+』s(；；)d一信道增益，因此，在各种抗再