CPM编码调制系统的基本性能限.docxVIP

CPM编码调制系统的基本性能限黎昞1，魏帆1，白宝明1，马啸2(1.西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710071；2.中山大学信息科学与技术学院，广东广州510275)摘要：针对CPM系统的信道容量研究结果进行了综述，并推导计算了Rayleigh衰落信道下CPM的容量分析方法与计算结果。首先回顾了CPM系统的基本概念及其有限状态马尔可夫模型，并对AWGN信道下CPM的可达信息速率计算方法进行了讨论；然后将其推广到Rayleigh衰落信道，推导出在该信道下计算CPM容量的算法。考虑了接收端已知信道状态信息及未知信道状态信息2种情况。在导出容量计算的算法后，通过MonteCarlo仿真给出了在AWGN及Rayleigh衰落信道下几种典型CPM方案的容量曲线。关键词：连续相位调制；信道容量；Rayleigh衰落信道；Monte-Carlo仿真；综述中图分类号：TN911.22文献标识码：A文章编号：1000-436X(2014)03-0183-10FundamentalperformancelimitsofCPMcodedmodulationsystemLIBing1,WEIFan1,BAIBao-ming1,MAXiao2(1.SchoolofTelecommunicationsEngineering,XidianUniversity,Xi’an710071,China;2.SchoolofInformationScienceandTechnology,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510275,China)Abstract:ThestudyofthecapacityofCPMsystemswasconcernedwith.ThedefinitionaswellastheFi-nite-State-Machine(FSM)modelofCPMwasintroduced.ThedevelopmentofcalculatingthecapacityofCPMoverAWGNchannelswasfirstreviewed.ThenthismethodologywasgeneralizedtodealwithRayleighfadingchannels.TheMonte-CarlobasedalgorithmswerederivedtocalculatethecapacityofCPMoverRayleighfadingchannelswithandwithoutknowingchannel-state-information(CSI).TheproposedalgorithmswerejustifiedbysomenumericalresultsofsometypicalCPMschemes.Keywords:continuousphasemodulation;channelcapacity;Rayleighfadingchannel;Monte-Carlosimulation;review应用。随着通信技术的发展，CPM的应用越来越广泛并成为无线传输协议的标准[7]和国内外的研究热点[8~18]。自从Shannon奠基性的论文[19]发表以来，信道容量便成为评价编码调制方案的理论依据之一。与传统无记忆调制方式不同，CPM是一种有记忆非线性调制方式，这使CPM调制系统的信道容量的计算非常困难[1]。目前绝大部分研究集中于CPM编码调制方案的误码率分析和系统仿真，然而对于CPM信道容量尤其是在衰落信道下的研究成果较少。本文主要侧重于CPM基本性能限即信道容量1引言连续相位调制(CPM,continuousphasemodula-tion)是一类具有较好功率与带宽效率的有记忆编码调制方式[1]。CPM信号的包络恒定，适于采用高效的非线性C类放大器。而其相位平滑变化的特点使CPM信号的旁瓣功率低、谱密度集中，从而有效地节省了带宽。因此从20世纪80年代开始[1]，CPM得到了广泛的关注与深入的研究。目前在第二代移动通信系统GSM[2]、蓝牙[3]、卫星通信[4]、遥感[5]、测距[6]等诸多领域都有非常广泛的收稿日期：2013-04-14；修回日期：2013-11-08基金项目：国家重点基础研究发展计划(“973”计划)基金资助项目(2012CB316100)；国家自然科学基金资助项目61201140)；通信网信息传输与分发技术重点实验室开放课题基金资助项目(ITD-U12006)FoundationItems:TheNationalKeyBasicResearchProgramofChina(973Program)(2012CB316100);TheNationalNaturalSc