低复杂度SOQPSK解调算法误码性能比较与同步策略

本文主要探讨了低复杂度解调算法在高速率、高动态需求的SOQPSK（整形偏置四相相移键控）信号处理中的应用，特别是在航天测控领域的实际意义。SOQPSK由于其良好的频谱特性，成为航天器通信中的重要调制方式。 论文首先介绍了SOQPSK的基本调制原理和基于最大似然检测（MLD）的最佳接收机设计。然而，这种最佳接收机的复杂度较高，为降低解调算法的复杂性，研究者们探索了三种减复杂度技术：脉冲截短（PT）、Walsh空间分解和Laurent分解。 以SOQPSK-MIL和SOQPSK-TG为例，作者详细分析了这些低复杂度解调技术在误码性能上的表现。具体来说，SOQPSK-MIL的接收机通过减少匹配滤波器数量和保持网格状态不变，采用了基于Walsh空间分解和Laurent分解的接收机。尽管TG-PT和TG-PAM解调器减少了匹配滤波器和网格状态，但通过脉冲截短方法牺牲了部分信号能量以降低复杂度。 图3.7展示了SOQPSK-MIL信号在不同减复杂度算法下的误码性能曲线，表明MIL-PAM和MIL-Walsh算法虽然降低了复杂度，但误码率有所增加，而MIL-MLSD虽然复杂度较高，但误码性能较好。 论文还针对高动态环境中的SOQPSK信号同步问题进行了研究。在大频偏情况下，传统的环路跟踪无法立即开始，因此提出了先使用希尔伯特变换复矢量FFT算法估计频偏，将频偏控制在±200Hz范围内，然后进行定时和相位跟踪。以SOQPSK-MIL信号为例，研究了基于ML的直接判决联合定时相位同步算法，而对于SOQPSK-TG信号，针对其最佳接收机复杂度高的问题，设计了基于Laurent分解的定时相位联合估计同步算法，有效降低了同步模块的复杂度。 总结来说，本文提供了一种适用于高速率、高动态SOQPSK信号的低复杂度解调和同步解决方案，通过优化算法和策略，实现了在保证性能的同时降低了系统复杂度，这对于航天器通信的实际应用具有重要意义。关键词包括：整形偏置四相相移键控、低复杂度解调算法、同步算法。