串行Turbo編碼連續相位調制

摘要 為了降低連續相位調制(CPM)系統的解調門限，減少復雜編碼給系統帶來的運算開銷，保證系統結構簡單高效，提出一種適用于CPM調制方式的串行Turbo碼方案。該方案利用CPM調制本身的累加結構作為串行Turbo碼的內碼，利用卷積碼作為外碼。仿真表明，該方案的誤碼率優于并行Turbo編碼CPM約3 dB。
關鍵詞 連續相位調制；Turbo編碼；串行級聯卷積

連續相位調制(CPM，Cost Per Mille)是一種恒包絡調制，其通過累加相位的操作使調制信號的波形連續，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技術在非線性信道中得到了較好地應用。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系統的誤碼率。
將糾錯編碼與CPM調制結合的方法有多調制指數CPM，卷積編碼CPM和Turbo編碼CPM等。其中，前兩種方案由于多調制指數和卷積編碼本身的性能限制，對系統誤碼率提升有限。Turbo編碼是較接近香農極限的一種編碼，將Turbo編碼與CPM調制結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調制結合，在個別參數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，但在大多數方案中受CPM累加結構的影響，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，系統解調存在錯誤平層現象。文中針對這一問題，將串行Turbo編碼(SCCC)應用于CPM調制，把CPM調制的累加結構同時作為串行Turbo碼的內碼，系統既能取得Turbo碼的編碼增益又能較容易的提取比特軟信息，解調運算量小，且不存在錯誤平層。

1 系統描述
串行Turbo編碼CPM系統包括串行Turbo編碼和CPM調制兩部分。其中，CPM的相位累加結構既作為CPM調制的一部分，又作為串行Turbo碼的內碼。因此，本系統中串行Turbo碼的內碼是碼率為1的遞歸系統卷積碼，外碼選用碼率為1／2的系統卷積碼，交織器選用偽隨機交織方式。 CPM選用調制指數h為0．5的全響應二進制CPM調制。
1．1 發送部分
CPM調制信號的模型如下

其中，Es為傳輸符號能量；T為符號持續時間；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為調制指數；q(t)是相位響應函數，通常有矩形脈沖函數、升余弦函數和高斯最小頻移鍵控函數等。