连续相位编码调制系统:设计与性能分析

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本文介绍了连续相位调制fCPM在通信系统中的应用。作为一类高谱效、高能效的编码调整方案,CPM调制在无线通信系统中得到了广泛应用。最近,学术界关于CPM的讨论扩展至多用户理论并取得了丰富的成果。与传统的基于线性调制的多用户系统相比,多用户CPM能够提供更高的谱效率但其检测复杂度较高。因此本文的主要关注点是多用户CPM的性能分析,设计与低复杂度检测算法。  本文的主要贡献包括三部分。第一部分主要集中于单用户CPM系统性能分析与设计准则。在已有成果的基础上,本文提出了简化的CPM欧氏距离的计算方法并给出了多用户功率谱密度和谱效率分析方法。利用提出的方法,我们分析了不同调制参数对连续相位调制系统的性能影响,并给出了设计高谱效、高能效CPM方案的准则。  第二部分着重于连续相位调制的非相干检测。本文提出了一类低复杂度非相干检测算法。该算法利用指数窗和PSP准则简化非相干检测算法的分支度量。我们将该算法推广至串行级联CPM系统中。实验结果表明本文提出的方法能够以较低的复杂度逼近相干检测的性能。尤其在高阶调制中,相对于现有算法复杂度更低鲁棒性更好。  在前述两部分的基础上我们将讨论扩展至第三部分,即多用户CPM的系统的设计与与性能分析。本文首先给出了多用户CPM系统中的两个主要分析工具:最小可达欧氏距离和谱效率。通过推导CPM多用户干扰,发现CPM多用户系统可以看做一类特殊的码分多址fCDMA),即每个用户可以通过唯一的调制参数与其他用户区分开来。我们着重分析了调制参数对多用户CPM的错误性能和谱效率的影响并给出了调制参数的选取原则。在此基础上,我们提出了CPM多用户的设计原理和方法并给出了基于CPM的正交和非正交多用户系统。由于非正交系统能够达到了更高的频谱效率,但检测复杂度较高。因此本文着重讨论了设计非正交CPM多用户系统的方法并提出了低复杂度的的最大似然检测算法。接着本文讨论了在接收端采用单用户接收机时,多用户CPM的设计方法。另一方面,通过分析多用户CPM系统中的多用户干扰,本文提出了正交多用户CPM的设计方法。并根据该方法给出了若干例子。分析发现,相对于线性调制系统,CPM系统可以有效的提高谱效率。与现有方案相比,本文提出的方法可以提高谱效率降低检测复杂度。本文提出的研究方法可以推广至远近效应,多用户多天线系统以及其他需要白干扰抵消的场景
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