摘 要

随着科技的进一步发展，通信领域中将连续相位调制和直接序列扩频相结合，以满足日益紧张的频带利用现状。其中CPM信号拥有许多优点，如频谱利用率高，功率谱旁瓣衰减比较快等。PCM/FM信号是CPM的一种信号格式，在遥测领域有着广泛的应用前景。

本篇论文，首先阐述CPM信号的格式以及它的调制与解调原理，并对研究所涉及到的部分内容进行一定的补充说明，尤其是介绍MLSD检测和Viterbi译码的解调算法，列出公式，方便理解。并以PCM/FM信号作为主要的研究对象，对其进行三种不同的扩频调制，即扩频码CPM，信息扩频CPM以及双相扩频CPM，并以传统的BPSK作为对比进行分析，尤其是三种方法各自的优缺点，根据频谱以及相位图的特点做出相应的结论。并选择信息扩频CPM进行处理，经过解调与解扩，计算最后的误码率，进行分析，整个过程是依托于香农信道公式上进行，即扩展带宽，降低系统的信噪比，来得到相近的误码率.在分析中也对CPM信号的部分性质进行了验证。

关键词：扩频通信，CPM，直接序列扩频，PCM/FM

Abstract

With the further development of science and technology, the field of communication will be continuous phase modulation and direct sequence spread spectrum combined to meet the increasingly tense frequency band utilization status. Which CPM signal has many advantages, such as high spectral efficiency, power spectrum side lobe attenuation is faster and so on. PCM / FM signal is a signal format of CPM, in the field of telemetry has a wide range of applications.

This paper first elaborates the format of CPM signal and its modulation and demodulation principle, and explains some of the contents involved in the study, especially the demodulation algorithm of MLSD detection and Viterbi decoding, Formula, easy to understand. And the PCM / FM signal as the main research object, its three different spread spectrum modulation, that is, spread code CPM, information spread CPM and biphasic spread CPM, and the traditional BPSK as a contrast analysis, Especially the advantages and disadvantages of the three methods, according to the spectrum and the characteristics of the phase diagram to make the appropriate conclusions. And select the information spread spectrum CPM for processing, demodulation and despreading, calculate the final bit error rate, the analysis, the whole process is based on the Shannon channel formula, that is, expand the bandwidth, reduce the system's signal to noise ratio, to get Similar bit error rate.The partial nature of the CPM signal is also validated in the analysis.

Key words: spread spectrum communication, CPM, direct sequence spread spectrum, PCM / FM

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3论文的组织结构 3

第2章 扩频通信相关原理 4

2.1直接序列扩频原理 4

2.2连续相位调制原理 6

2.2.1 PCM/FM调制 10

2.2.2 MSK调制 11

2.3 MLSD检测和Viterbi译码 12

2.4 本章小结 15

第3章 扩频CPM方法研究 16

3.1扩频码CPM 16

3.2双相扩频CPM 17

3.3信息扩频CPM 18

3.4本章小结 19

第4章 仿真设计 21

4.1三种CPM扩频方案设计 21

4.2 PCM/FM调制与解调程序设计 22

4.3 CPM扩频调制与解调解扩程序设计 23

4.4 本章小结 24

第5章 仿真结果分析 25

5.1三种扩频调制频谱对比分析 25

5.2 PCM/FM信号调制解调分析 29

5.2.1 PCM/FM信号误码率分析 29

5.2.2 PCM/FM信号扩频调制解调后误码率分析 30

5.3 本章小结 31

第6章 总结 32

参考文献 33

致 谢 34

第1章 绪论

1.1研究的背景与意义

当今社会是一个信息化的社会，在为我们的生活提供了便利的同时，也因为无线通信技术的快速发展使得频谱资源与日益增长的通信业务需求之间的矛盾逐渐明显。而高效的调制技术和高级编码技术的不断出现无疑是在为解决这一问题提供新的思路，就如连续相位调制技术（CPM）。CPM信号拥有众多很好的特性，首先是在单位带宽所传输的比特率高，这说明了它频谱利用率高的特点。其次是功率谱在主瓣以外衰减比较快，带外功率比较小，对相邻信道的干扰比较小。而且其已调信号所拥有的恒包络特性可以使其在非线性特性的信道中传输，并且可以通过使用非线性功率放大器，达到降低了设计复杂度的效果。其四是CPM信号拥有一定的编码增益，这是因为CPM信号的基带调制器在功能上类似于卷积编码器。这些特性使之能够有效地克服频谱资源日益紧缺，而这一突出问题也同样使得带宽高效的调制方式得到广泛关注。

连续相位调制技术是以PSK技术为基础发展起来的。经历了从MPSK到CPM的技术提升，再到对多调制指数CPM（Multi-h CPM）的研究，如今CPM信号能够有效的克服PSK技术在符号间不连续相位所造成的频谱泄露这一缺点，调制产生的信号功率谱更加集中，提高了频谱利用率，这些都对于频谱的管理和高效的应用很有帮助。并且调制信号的隐蔽性更好，功率谱更加集中，旁瓣衰减更快，带宽效率显著提高，在宽带受限信道中更具优势，CPM信号具有相位连续和递归特性，通过与高效编码技术级联，可以获得额外的编码增益，CPM或Multi-h CPM信号的解调需要预先处理诸多参数，这也增加了信号的隐蔽性，降低了破获信息的可能性，而扩频通信技术具有低截获率，抗窄带干扰，信息隐蔽和多址通信等特点，目前已从军事领域向民用迅速发展，扩频通信技术中应用最为广泛的是直接序列扩频，它利用高速伪随机扩频码与信息波形相乘后调制载波，从而扩展了传输带宽，降低了功率谱密度，可将信号淹没于噪声中。CPM信号是由一个最大似然序列检测器以及相关器组成了最佳接收机，使用此检测器是采用计算在状态网格图中最小欧氏距离的路径的方法，对多种路径进行筛选和保留。为了恢复CPM信号传输的信息序列不光可以采用最大似然序列检测器，采用逐个符号检测的方法也能够达到同样的效果。根据上述的众多特点，近年来各国研究员深层次地研究了CPM调制技术，使其在各个领域都得到了广泛应用，如遥测，卫星通信等。