串行Turbo編碼連續(xù)相位調(diào)制

摘要 為了降低連續(xù)相位調(diào)制(CPM)系統(tǒng)的解調(diào)門限，減少復雜編碼給系統(tǒng)帶來的運算開銷，保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單高效，提出一種適用于CPM調(diào)制方式的串行Turbo碼方案。該方案利用CPM調(diào)制本身的累加結(jié)構(gòu)作為串行Turbo碼的內(nèi)碼，利用卷積碼作為外碼。仿真表明，該方案的誤碼率優(yōu)于并行Turbo編碼CPM約3 dB。
關(guān)鍵詞 連續(xù)相位調(diào)制；Turbo編碼；串行級聯(lián)卷積

連續(xù)相位調(diào)制(CPM，Cost Per Mille)是一種恒包絡(luò)調(diào)制，其通過累加相位的操作使調(diào)制信號的波形連續(xù)，從而使頻譜具有較小的旁瓣和較集中的能量，這種特性使CPM技術(shù)在非線性信道中得到了較好地應(yīng)用。但是，單純CPM的誤碼率不夠理想，通常要使用糾錯編碼來提高CPM系統(tǒng)的誤碼率。
將糾錯編碼與CPM調(diào)制結(jié)合的方法有多調(diào)制指數(shù)CPM，卷積編碼CPM和Turbo編碼CPM等。其中，前兩種方案由于多調(diào)制指數(shù)和卷積編碼本身的性能限制，對系統(tǒng)誤碼率提升有限。Turbo編碼是較接近香農(nóng)極限的一種編碼，將Turbo編碼與CPM調(diào)制結(jié)合使用能夠取得較大的編碼增益和較好的誤碼率。將并行Turbo碼與CPM調(diào)制結(jié)合，在個別參數(shù)下能夠較精確的提取比特軟信息，并取得與Turbo編碼PSK相似的編碼增益，但在大多數(shù)方案中受CPM累加結(jié)構(gòu)的影響，難以用相干的方式提取比特軟信息，需用差分方式，導致噪聲影響加倍。另外，受并行Turbo碼的限制，系統(tǒng)解調(diào)存在錯誤平層現(xiàn)象。文中針對這一問題，將串行Turbo編碼(SCCC)應(yīng)用于CPM調(diào)制，把CPM調(diào)制的累加結(jié)構(gòu)同時作為串行Turbo碼的內(nèi)碼，系統(tǒng)既能取得Turbo碼的編碼增益又能較容易的提取比特軟信息，解調(diào)運算量小，且不存在錯誤平層。

1 系統(tǒng)描述
串行Turbo編碼CPM系統(tǒng)包括串行Turbo編碼和CPM調(diào)制兩部分。其中，CPM的相位累加結(jié)構(gòu)既作為CPM調(diào)制的一部分，又作為串行Turbo碼的內(nèi)碼。因此，本系統(tǒng)中串行Turbo碼的內(nèi)碼是碼率為1的遞歸系統(tǒng)卷積碼，外碼選用碼率為1／2的系統(tǒng)卷積碼，交織器選用偽隨機交織方式。 CPM選用調(diào)制指數(shù)h為0．5的全響應(yīng)二進制CPM調(diào)制。
1．1 發(fā)送部分
CPM調(diào)制信號的模型如下

其中，Es為傳輸符號能量；T為符號持續(xù)時間；fc為載波頻率；θ為初始相位；φ(t，a)為載波相位，且具有如下定義

其中，αi是M進制符號信息，可能的取值為{±1，±3，±(M-1)}；h為調(diào)制指數(shù)；q(t)是相位響應(yīng)函數(shù)，通常有矩形脈沖函數(shù)、升余弦函數(shù)和高斯最小頻移鍵控函數(shù)等。