Coded continuous phase modulation for tactical communications

Abstract

Taktik alıcı-vericilerin çeşitli gerekliliklerini yerine getirmek askeri haberleşmenin en yaygın sorunlarından biridir. Farklı modülasyon, kodlama ve geniş spektrum teknikleri bu ihtiyaçları karşılamalıdır.FSK, askeri telsiz ve taktiksel dalga formları için en yaygın olarak kullanılan modülasyon tekniği olsada, devamlı faz modülasyonu (CPM) spektral verimlilik özelliğinden dolayı bu geleneksel teknikten çok daha üstündür. Bu modülasyon tekniğini taktiksel dalga formları için çekici kılan özellik yüksek spektral verimlilik ve sabit kılıf tanımlarıdır. CPM ve düşük yoğunluk parite kontrol kodlarının seri bağlanması, kodlama verimliliğinden ötürü üstün bir performans sağlar. LDPC ve CPM uygun bir şekilde seçilmesi; spektral verimlilik, güç verimliliği ve kompleks alıcı gereklilikleri açısından büyük bir önem taşır.Bu tez, LDPC kodlu CPM sisteminde optimal gönderme parametrelerini seçerek, farklı bozucu sinyal durumları altında performans araştırması yapmak üzerine yazılmıştır. Parametreler kompleks demodülatör sınırlarına bağlı olarak verilen spektral verimliliğe uyumlu olarak seçilmiştir. Özellikle, modülasyon içeriği, alfabe boyutu, titreşim şekli süresi ve kod oranı iletim parametreleri olarak kullanılmıştır. Sistematik arama prosedürü kullanılarak hedeflenen spektral verimlilik ve hata oranı elde edilmek üzere uygun iletim parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen şemalar farklı frekans bozucu saldırılar altında test edilmiştir.

Satisfying the various demands of tactical transceivers is one the common challengesin military communications. Different modulation, coding and spread spectrum techniquesare needed to meet these requirements. Although FSK is the most popularmodulation technique used for tactical waveforms and frequently employed in militarywalkie-talkies, Continuous Phase Modulation (CPM) is superior to this conventionalmethod due to its spectral efficiency feature. High spectral efficiency and constantenvelope are the specifications that make this modulation technique attractive for tacticalwaveforms. Serial concatenation of CPM with Low Density Parity Check Codes(LDPCs) provides a superior performance due to coding gains of this powerful codefamily. The choice of proper combination of LDPC and CPM is crucial to satisfy thetargeted tactical waveform requirements of spectral efficiency, power efficiency andreceiver complexity. In this thesis we address the problem of selecting the optimaltransmission parameters in an LDPC-coded CPM system and investigating the performancesunder different jamming scenarios. The parameters are chosen to satisfya given spectral efficiency subject to a constraint on the demodulator complexity.Specically, we consider modulation index, alphabet size, pulse shape duration andcode rate as transmission parameters. Utilizing a systematic search procedure, weidentify the proper transmission parameters to achieve a targeted spectral efficiencyand error rate. Thereafter, the selected schemes are tested under attack of differentfrequency jamming signals.