SOQPSK-TG遥测信号的可靠接收技术研究与实现

作     者：廖红姣 

作者单位：国防科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张炜;王世练

授予年度：2022年

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：SOQPSK-TG 低复杂度解调 多径信道 自适应均衡 FPGA 

摘      要：成形偏移正交相移键控(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying,SOQPSK)调制是近年来兴起一种的调制技术,它具有恒包络、频谱利用率高、易于与非线性功率放大器结合等特点。SOQPSK信号的诸多优良特性使其在带宽和功率都受限的航天遥测系统中得到了广泛的应用。本文围绕遥测版成形偏移正交相移键控(SOQPSK,Telemetry Group Version,SOQPSK-TG)的可靠接收技术展开研究,主要研究成果如下:梳理了SOQPSK信号调制的基本原理,研究了SOQPSK-TG信号和军用标准版成形偏移正交相移键控(SOQPSK,Military-Standard Version,SOQPSK-MIL)信号的频谱性能;研究了SQOPSK信号基于Viterbi算法的最大似然序列检测(Maximum Likelihood Sequence Detector,MLSD),分析了SOQPSK-TG信号和SOQPSK-MIL信号MLSD检测的理论误码率性能。针对Viterbi解调算法实现复杂度高的问题,研究了基于互相关网格编码正交调制(Cross-correlated Trellis-coded Qquadrature Modulation,XTCQM)的低复杂度解调算法,分析了XTCQM近似替代SOQPSK-TG信号的基理。为了更近一步降低接收机的复杂度,以一定的性能损失为代价,研究了基于积分判决滤波器(Intergrate and Dump Filter,I&DF)的逐符号解调算法,并提出了一种基于XTCQM的逐符号解调算法。在“低仰角遥测场景中,针对多径干扰对接收性能影响的问题,分析了遥测系统的多径信道模型,研究了自适应均衡技术,并仿真分析了三种自适应均衡算法:最小均方(Least Mean Squares,LMS)算法、最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法、恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)的误码率性能。通过对比三种算法的误码率性能、复杂度、频带利用率,最终选择CMA均衡算法作为接收机的均衡算法。设计了SOQPSK-TG中频接收机的硬件实现结构,并对其中的CMA均衡器模块进行了FPGA实现,功能仿真和硬件测试结果表明所设计的CMA均衡器方案正确可行。