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无线通信领域对数据实时传输速率和系统可靠性的要求越来越高。为了实现高效可靠的通信,需要采用效率更高的调制技术来满足要求。与传统的数字调制技术相比,整形偏移四相相移键控(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying,SOQPSK)信号因其具备优良的频谱和功率特性而被广泛应用。另外,由于通信双方的高速相对移动,使接收信号产生较大的多普勒频移。因而,对SOQPSK信号以低复杂度进行解调,且在较低信噪比、大多普勒频移的情况下,完成精确的载波同步,具有重要的研究意义。为了解决上述问题,本文首先研究了SOQPSK信号的调制算法,通过优化原有SOQPSK-MIL信号的频率脉冲函数,得到一种改进后的调制信号,其频谱更加集中。SOQPSK的非线性调制导致解调非常复杂,接下来利用脉冲截断(Pulse Truncation,PT)技术,将部分响应信号视为全响应信号,采用基于软输出维特比算法(Soft Output Viterbi Algorithm,SOVA)的最大似然序列检测法进行解调,仿真结果表明,改进后的SOVA算法的解调性能有所改善。然后针对SOQPSK信号的大频偏问题,介绍了一种由FFT和平均旋转周期图(Rotational Periodogram Averaging,RPA)辅助COSTAS环的载波同步技术,用FFT或RPA算法粗略估算多普勒频偏,将频率偏移值控制在较小的范围内,再利用改进的COSTAS环追踪载波小频偏及相位。仿真结果表明,该算法不仅能够跟踪大多普勒频偏,且在小多普勒频偏时性能也优于传统方法1~2dB。若信噪比较低时,选用FFT算法进行频偏粗略估计,信噪比较高时,选用RPA算法粗估计。最后,本文使用Verilog HDL语言,结合Quartus II13.0与Modelsim,基于FPGA仿真实现了SOQPSK系统中的调制解调以及载波同步算法,并对综合编译报告及时序分析报告进行分析,同时将调制部分代码下载到Xilinx FPGA zynq7010开发板中,结合Chipscope和610Zi示波器观察信号波形和频谱图,验证了本设计是正确的。