SOQPSK调制同步技术：低复杂度解调与高精度估计

"本文主要探讨了SOQPSK调制技术及其在航天测控领域的应用。通过对SOQPSK调制原理的分析，以及基于最大似然检测理论的最佳接收机设计，文章阐述了该调制方式的优势。面对高速率、高动态环境的需求，研究了降低复杂度的解调技术，包括脉冲截短、Walsh空间分解和Laurent分解，并通过SOQPSK-MIL和SOQPSK-TG的实例分析了这些技术的误码性能。此外，为了解决大频偏下的同步问题，论文提出了一种先用希尔伯特变换复矢量FFT算法进行频偏估计，然后进行定时和相位环路跟踪的同步方案。具体来说，对于SOQPSK-MIL，采用基于ML的直接判决联合定时相位算法，而对于SOQPSK-TG，则研究了基于Laurent分解的联合定时相位估计同步算法，有效降低了同步模块的复杂度。通过仿真验证，这些方案能够满足高动态和高速率的要求。" 在SOQPSK调制技术中，信号的抗误码特性是一个关键指标。图4.18显示了SOQPSK-MIL和经过LD分解的SOQPSK-TG信号在不同时延和相偏条件下的误码率曲线。结果显示，未经同步的SOQPSK信号误码率较高，而加入同步后，误码性能显著提高。SOQPSK-TG的误码率相较于SOQPSK-MIL稍高，这主要是因为SOQPSK-TG的频谱较窄，Laurent分解后仅使用前两个PAM脉冲，导致信号能量损失，从而影响其抗误码性能。 同步精度是衡量调制系统性能的另一个重要因素。图4.19展示了SOQPSK-MIL信号的定时和相位估计的归一化方差，表明相位估计通常比定时估计更为精确。当噪声功率为0dB时，定时估计方差在210^-3到10^-3之间，而相位估计方差可以达到510^-6的数量级。 为了应对高速率和高动态环境，论文提出了低复杂度解调技术和同步策略。首先，通过脉冲截短和Walsh空间分解等方法降低了解调的计算复杂度。其次，利用Laurent分解的联合定时相位估计算法简化了同步过程，这对于SOQPSK-TG信号尤其重要，因为它减少了同步模块的复杂性。 此外，针对±1MHz的大频偏问题，论文提出了一种分步同步方案，即先用希尔伯特变换复矢量FFT算法进行粗略的频偏估计，将频偏限制在±200Hz范围内，然后进行精确的定时和相位同步。这种方法有效地解决了大频偏环境下同步的挑战。 本文深入研究了SOQPSK调制技术的各个方面，包括调制原理、低复杂度解调算法、同步策略，并通过仿真验证了这些方法的有效性和适应性，为高速率、高动态的航天通信提供了有价值的解决方案。