随着新型任务载荷如大视场高分辨率数字航空相机、高精航空成像光谱仪、合成孔径雷达等在无人机上的应用,侦查过程中将产生大量的实时彩色、热图像、视频等信息,致使回传信息量呈几何级数增长,现有数据链通信容量低成为制约无人机系统发展的主要瓶颈之一。目前,无人机与地面管控中心主要使用单天线进行通信,其信道容量严重制约最大传输速率,导致发信时间过长,增加了无人机被击落的风险。多输入多输出(MIMO)技术可在不增加功率和不牺牲带宽的前提下,减小多径衰落的影响,充分利用无线通信系统的信道容量,可有效克服无人机通信容量不足和传输速率不高的问题。因此,在无人机数据链中引入MIMO技术提升其信道通容量是一种新思路和有效手段。联合编码调制技术是实现带宽效率的重要途径,其研究的目的是最大限度利用现有的传输资源,选择最优的传输方案,以逼近香农限。低密度奇偶校验(LDPC)码与连续相位调制(CPM)所构成的传输方案(LDPC-CPM)是联合编码调制技术的一个特例,在保持CPM恒包络和频谱效率高的同时提高了功率利用率。为了进一步提高信息传输速率,论文将MIMO技术和联合编码调制技术相结合,即MIMO-LDPC-CPM传输技术,该技术能大幅度提高信道容量和传输效率,同时可以获得编码增益和分集增益,而且还可以保持CPM调制的恒包络等诸多优点,这是MIMO线性调制系统(如MIMO-OFDM、MIMO-QPSK/QAM)无法做到的。因此,研究MIMO-LDPC-CPM传输技术在无人机链路中的应用具有重要的理论价值和推广应用前景。论文旨在提升无人机反向链路的信道容量,探索MIMO、LDPC码、CPM调制的结合方式,根据视距和非视距两种典型应用场景性能指标的不同要求,设计两种基于MIMO的LDPC-CPM传输方案,具体研究内容如下:(1)针对视距应用场景,设计了基于分层空时码(Layered Space-Time Code,LSTC)的LDPC-CPM传输方案,即LSTC-LDPC-CPM方案。根据Rimoldi分解模型,将CPM分解为连续相位编码器(CPE)和无记忆调制器的组合,视CPE为码率为1的卷积码,结合外部的LDPC码、随机交织器以及串并转换器,建立基于分层空时码的LSTC-LDPC-CPM系统;利用CPM解调器和LDPC译码器均可输出软信息的特点,将Turbo检测原理应用到该系统中,设计一种基于软输入软输出(SISO)算法的迭代检测接收机,对天线数目、LDPC码长和码率、CPM关联长度等主要参数进行仿真,权衡其对误码率性能和实现复杂度的影响,确定LSTC-LDPC-CPM方案的实现参数。(2)针对视距应用场景,设计了基于空时分组码(Space-Time Block Code,STBC)的LDPC-CPM传输方案,即STBC-LDPC-CPM方案。根据Laurent分解原理,将CPM分解为若干幅度脉冲信号加权和的形式,结合差分预编码和空时分组编码,构建STBC-LDPC-CPM系统;将MIMO-CPM联合信号进行分离和解调输出软信息,与LDPC译码结合,设计一种基于最小均方误差(MMSE)算法的迭代检测接收机。以LDPC码长和码率、CPM关联长度为参数进行仿真,权衡其对误码率性能和实现复杂度的影响,确定STBC-LDPC-CPM方案的实现参数。(3)针对STBC-LDPC-CPM方案迭代接收机中存在的正反馈现象,提出了一种加权联合平均的外信息交换方式来,同时,将辅助硬判决迭代停止准则与加权联合平均外信息处理方式结合进行动态迭代译码。改进后的外信息处理方式可以有效提高系统的迭代收敛性,结合迭代停止准则可减少平均迭代次数,提高了系统的实时性。(4)评估上述两种传输方案的性能。以相同速率的单天线方案为对比样本,评估所设计方案在可靠性、传输速率以及接收机复杂度等方面的性能,分析LSTC-LDPC-CPM和STBC-LDPC-CPM方案在视距和非视距场景中的适用性,为MIMO-LDPC-CPM传输技术在新一代无人机反向链路中应用提供参考依据和可行性论证。