面向航空通信的SCCPM系统设计与仿真

摘要

近年来，随着通信技术与航空事业的快速发展，后舱通信也越来越受到人们的关注，特别是空中WIFI上网这个概念。实现旅客空中接入的诉求要求未来航空通信系统具备宽带传输能力和更广泛地互联互通能力。另一方面，航空公司的航线、航班日益增加导致航空通信系统间的互干扰日益严重。SCCPM（Serially Concatenated Continuous Phase Modulation，串行级联连续性相位调制）方案具有较高的带宽利用率、频谱利用率且输出波形包络恒定，能满足未来航空通信所需的高带宽利用率的需求，同时能有效降低同距离通信所需的发射功率来降低干扰。因此，本文在SCCPM的基础之上设计一种适用于航空通信平台的串行级联连续性相位调制方案。本文主要的创新点有：
　　(1)本文首先详细地介绍了CPM分解模型，引出SCCPM方案。针对级联方案迭代译码需要噪声方差作为先验知识来产生软信息的诉求，提出了一种基于有限多阶差分算子组的噪声估计方法。该方法先通过多阶差分算子滤除原始信息，再联合类四分位间距法与中值滤波原理估计通信信道的噪声方差。在加性高斯信道和瑞利平坦衰落信道下，与 ML、M2M4算法对比证明了本文提出的方法有良好的估计性能。特别是在大信噪比与较高调制阶数的情况下，该算法有更小的均方误差。最后从级联仿真的角度，在高斯信道下验证了提出方法在信噪比大于3dB的情况下能准确估计信道噪声。
　　(2)接着介绍了模p整数环的多进制卷积编码。基于此理论，引入基于环的CPM方法，提出了一种基于环的串行级联CPM方案。紧接着通过理论与仿真联合的方式，分别分析了编码性能敏感因素和调制性能敏感因素对基于环的SCCPM系统的性能影响。最后比较了基于环的SCCPM系统与二进制卷积编码SCCPM系统的性能，并从最小距离和错误概率事件的角度分析了两者之间的性能差异。仿真结果表明较同参数二进制SCCPM系统，该方案有1.25-1.75dB的信噪比增益,也即到达相同既定通信距离时系统的发射功率约降低了1/5。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 串行级联连续相位调制技术的发展现状

1.3 本文主要研究工作及内容安排

第二章 串行级联连续性相位调制

2.1 CPM综述

2.2 CPM分解模型

2.3 SCCPM系统模型

2.4 SCCPM译码算法

2.5 本章小结

第三章 SCCPM系统信道噪声估计方法研究

3.1 无线信道模型

3.2 基于有限多阶差分算子组的噪声估计法

3.3 性能分析

3.4 本章小结

第四章 基于环的SCCPM系统实现与仿真

4.1 基于环的卷积编码

4.2 基于环的卷积编码SCCPM系统

4.3 基于环的SCCPM系统性能敏感因素分析

4.4 性能比较与分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间的研究成果