深空通信中基于Mengali线性分解理论的多进制多调制度连续相位信号非相干检测

在深空通信中，针对未来不断增长的功率高效率和带宽高效率的通信需求，包括NASA和众大学在内的机构正研究多进制(M-ary)多调制度(Multi-h)连续相位调制(CPM)信号，而这类信号的最优非相干检测目前尚无系统的理论和有效的解决方法。.申请人在美国从事七年研究的基础上，从目前仅有的二进制单调制度的特例出发，提出了更为一般条件下，即在多进制多调制度任意有限长度部分响应的条件下，CPM信号的最优非相干检测方法，可为深空通信提供一个较为完整的非相干检测理论。.本项目首先在最大似然准则基础上建立非相干检测模型，然后将基于Mengali线性分解理论的信号表示方法引入到非相干检测理论中，即将多进制多调制度任意有限长度部分响应条件下的CPM信号做线性分解，再将非线性信号的检测问题转化为线性信号的检测问题而得到求解，最后讨论对系统参数变化的敏感性并优化信号的多个参数值。

深空通信系统中，针对未来不断增加的功率高效率和带宽高效率的通信需求，多进制(M-ary)多调制度(Multi-h)连续相位调制(CPM)信号的功率和频谱的双重优势使之在深空通信领域存在巨大的吸引力，而这类信号的最优非相干检测目前尚无系统的理论和有效的解决方法。.自2012年1月份承担国家自然科学基金面上项目“深空通信中基于Mengali线性分解理论的多进制多调制度连续相位信号非相干检测（No. 61172078）”以来，课题组紧紧围绕任务书中制定的工作目标，根据掌握的Mengali分解理论，对深空通信中的多进制多调制度连续相位信号非相干检测技术，开展了深入的理论探索和试验研究。主要研究内容包括：建立了在最大似然准则基础上多进制多调制度任意有限长度部分响应条件下的连续相位调制非相干检测模型；提出了多进制多调制度任意有限长度部分响应条件下的CPM信号做线性分解的Mengali方法，将通常多进制扩展到三进制信号；同时提出了将非线性信号的检测问题转化为线性信号的检测问题而得到求解；比较了基于多符号观察窗口的接收机及其简化接收机来处理非相干检测的方法；研究讨论了对系统参数变化的敏感性并优化信号的多个参数值，并开展了硬件仿真试验和评估。.项目组提出了通常条件下，即在多进制多调制度任意有限长度部分响应的条件下，CPM信号的最优非相干检测理论，扩展了目前仅有的二进制单调制度的特例，可为深空通信提供一个较为完整的最优非相干检测理论基础，具有重要的理论意义和应用价值。重要结果包括多进制多调制度任意有限长度部分响应条件下的三进制CPM信号的分解方法和接收机；空间通信Turbo乘积码(TPC码)的低复杂度译码算法；空间中继环境下符号时钟误差的高精度低复杂度的估计方法；存在载波相位差的情况下，CPM信号非相干检测的数学模型和算法等一系列新结果。.在论文和论著方面：已发表SCI收录期刊论文9篇（其中IEEE期刊3篇，IEICE期刊1篇）；EI收录期刊论文6篇；EI/ISTP收录国际会议论文3篇，其中1篇获得IET ICT 2014最佳论文奖；申请国家发明专利5项（2项已授权），3项进入实质审查阶段。在人才培养方面：依托本项目培养了博士研究生2名，1名已毕业，硕士研究生8名，其中已毕业6名，在读2名。