高动态下SOQPSK信号处理：低复杂度解调与同步技术

"高动态下的多普勒频移与SOQPSK调制解调技术" 在高动态环境下的通信系统中，多普勒频移是一个关键的考虑因素。多普勒频移是由于通信双方相对运动导致的信号频率变化，公式（4-1）展示了这种现象的基本表达式。当通信设备之间的相对距离增加时，多普勒频移为正，接收频率增大；反之，当距离减小时，频移为负，接收频率减小。在高动态环境中，如快速移动的航天器通信，相对速度和加速度都非常高，这使得多普勒频移及其变化率变得显著，需要在信号模型中加以考虑。 根据公式（4-2），在高动态场景下，载波频率不仅包括固定的频偏(df)，还包含一个与时间相关的频偏变化率(k)，使得载频(c_f)随时间动态变化。在无频偏及变化率的情况下，本地载波是一个标准的正弦波，而当存在频偏一次变化率时，载波成为线性调频信号，如公式（4-5）所示。 SOQPSK调制是一种广泛应用在航天测控领域的调制方式，它具有优秀的频谱效率。然而，随着航天技术的快速发展，数据速率和动态需求的提高，对SOQPSK信号的低复杂度解调和同步技术的研究变得尤为重要。 论文深入研究了SOQPSK调制的理论基础，包括基于最大似然检测的最佳接收机设计。为了解决最佳接收机计算复杂度高的问题，论文提出了一系列低复杂度解调技术，如脉冲截短、Walsh空间分解和Laurent分解。通过SOQPSK-MIL和SOQPSK-TG的仿真，验证了这些低复杂度解调方法的性能。 在高动态环境下，SOQPSK信号的同步是个挑战，尤其是大频偏条件下直接进入环路跟踪困难。论文提出了一种预处理方法，使用希尔伯特变换复矢量FFT算法进行频偏估计，将频偏牵引到较小范围内，然后再进行定时和相位的联合环路跟踪。 对于SOQPSK-MIL信号，论文研究了基于最大似然的直接判决联合定时相位算法，而对于SOQPSK-TG信号，提出了基于Laurent分解的定时相位联合估计同步算法，降低了同步模块的复杂性。 通过这些研究，论文提供了一套适应高动态和高速率要求的SOQPSK接收解决方案，通过仿真证明了方案的有效性。这些研究成果对于优化航天通信系统的性能，提高数据传输的准确性和可靠性，具有重要的理论和实践意义。