cpm在rayleigh衰落信道下的容量分析

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1、CPM在Rayleigh衰落信道下的容量分析摘要：文中首先对CPM的基础概念和系统模型进行了简要介绍，然后根据现有的A的容量计算方法。通过假设输入独立均匀分布，并采用MonteCarlo方法对提出的算法进行了仿真计算，最后给出了Rayleigh衰落信道下CPM容量的分析结果。　　关键词：连续相位调制；容量；有限状态模型；Rayleigh衰落信道　　中图分类号：TN911文献标识码：A：2095-1302（2016）05-00-03　　0引言　　连续相位调制（ContinuousPhaseModulation，CP

2、M）是一类包络恒定、相位连续变化的调制方式[1]。由于包络恒定，CPM对信号幅度变化不敏感，所以尤其适用于采用高效非线性放大器的通信系统。同时，它具有平滑的相位变化，从而降低了信号的旁瓣功率，所以具有较高的功率效率和频谱利用率。正是由于这些优异的特性，CPM适合于功率和带宽均受限的无线通信系统，如移动通信、卫星通信、深空通信等，在未来无线通信中具有广阔的应用前景和研究价值。Rimoldi在文献[2]中指出，CPM可以分解成CPE（ContinuousPhaseEncoder，CPM）和MM（MemorylessM

3、odulator，MM）的级联。由于CPE的编码特性，串行级联CPM（SCCPM）对系统性能有明显的提升，为了使得SCCPM可达通信基本限，因此很有必要研究CPM的容量。定义Shannon容量为发送符号和接收符号的可达互信息的最大值，其中最大需要通过遍历所有可能的输入分布。然而在实际SCCPM中，通过交织进入CPM调制器的输入符号通常是独立均匀分布的，因此研究CPM容量时，我们假设输入独立且均匀分布。　　近期，CPM通过A调制器看作一个有限状态机，这是一个马尔科夫过程，和Aarkov信道（Finite-State

4、MarkovChannel，FSMC）。通过AG的容量数值结果已经得到，然而，通过衰落信道，CPM的容量分析很少有人讨论。　　本文提出了对于计算CPM经过Rayleigh衰落信道的容量算法，这是对A调制器的输入符号是独立均匀分布的，接收机已知信道状态信息（ChannelSideInformation，CSI）和未知信道状态信息均被考虑，然后容量结果通过蒙特卡洛仿真得到。　　1系统模型　　CPM在时间间隔nT　　式中，‖yi-aivi‖2是在时刻i接收值采样yi和aivi之间的平方欧式距离。但是，如果si-1&ra

5、rr;si不是有效的状态转移，则p（si

6、si-1）和γi（si-1，si）为零。　　我们采用MonteCarlo仿真计算Rayleigh衰落信道条件下的信道容量。一帧N长（N为大数）数据符号输入CPM调制器，调制信号通过Rayleigh衰落信道，接收端用上述算法计算接收信号和发送信号之间的互信息。　　3CPM信息容量的仿真结果　　本节中给出了Rayleigh衰落信道下几种CPM方案信息容量的仿真结果。　　在已知CSI条件下，我们仿真不同参数下的CPM方案，计算其在Rayleigh平慢衰落信道下的容量

7、。仿真参数为：　　（1）CPM调制器的输入序列分布为i.u.d.；　　（2）每符号间隔采样10个点；　　（3）建立Rayleigh平慢衰落信道仿真模型时，采用有限个升余弦叠加产生的克拉克模型[7]；　　（4）我们仿真了Rayleigh平慢衰落信道，路径数为16，衰落系数fdT=0.01，其中fd为多普勒频移（DopplerShift），T为码元周期。　　图2给出了CPM方案在Rayleigh平慢衰落信道下的容量仿真图，通过比较我们发现，频率脉冲、记忆长度L和字母表大小M相同时，在区间h∈（0，0.5）中

8、，随着调制指数h的减小，CPM达到无误传输所需的信噪比提高。　　图2Rayleigh平慢衰落信道下1REC的容量　　4结语　　本文提出了一种计算CPM通过Rayleigh衰落信道容量的算法，并给出一些CPM容量的仿真结果，通过比较文献[3]中算法的结果，可以得出CPM在Aodulation[M].NePress，1986.　　[2]B.E.Rimoldi.AdepositionapproachtoCPM[J].IEEETrans.Inf.Theory，1988（34）：260-270.　　[3]S.Cheng，M

9、.C.Valenti，D.Torrieri.Coherentandmulti-symbolnoncoherentCPFSK：Capacityandcodedesign[J].IEEEMilitarymun.Conf.，MIL2007，2007（10）：1-7.　　[4]K.Padmanabhan，S.Ranganathan，S.P.Sundaravaradhan，etal