软件无线电(Software Definition Radio，SDR)可以说是通信领域从模拟到数字，从固定到移动，从硬件到软件的第三次通信领域革命。软件无线电是一套复杂的信号处理系统，它极大地扩展了数字信号处理的应用领域，SDR是当前数字信号处理领域的研究热点，在理论上已经取得了很多成果，但将其广泛运用还有一定的距离。　　 今天的通信环境越来越复杂，各种电磁噪声越来越多，导致到达无线接收终端信号的信噪比严重降低，一些传统的解调方法已经不再适用。当今非线性(Non-Linear, NL)科学迅猛发展，其中较为成熟的是非线性动力学中的两种重要的动力学模型:混沌振子、随机共振，它们非常适合于微弱信号的检测。　　 首先，本文在研究软件无线电理论的相关基础上，进行了QPSK、MSK调制端的软件无线电实现尝试，然后对用非线性系统解调微弱通信信号做了一些研究。论文的主要工作有以下几点:　　 (1)搭建软件无线电硬件平台与QPSK、MSK调制端软件设计。　　 硬件平台采用当今最为流行的数字信号处理芯片FPGA作为主处理器，DSP作为协处理器，同时配以AD，DA及相关的存储器;该平台处理速度高，通用性强，只要改变硬件平台上的软件部分，就可实现不同的数字信号处理功能。根据硬件平台的设计布局和QPSK、MSK信号的调制理论，我们采用VHDL语言分别设计两种信号调制端的各个模块，如信道编码、组帧、调制、上变频等，最后将各模块的比特文件下载到FPGA上即可实现QPSK、MSK信号的中频调制;此外我们还采用示波器、频谱仪、矢量信号分析仪等仪器对所设计调制端产生的中频信号进行测量，测试结果表明，我们所设计的调制端，信号的参数符合工程要求。　　 (2)针对微弱MFSK信号传统解调方法误码率高的问题，提出了一种基于随机共振的解调方法。该方法根据大噪声环境下信号能借助噪声能量发生随机共振这一理论，先将微弱MFSK信号通过双稳态随机共振系统以提高其信噪比，对随机共振系统的输出信号用FFT来区分每段信号的载波频率，最后依据判决准则解调MFSK信号。MATLAB仿真结果表明，该方法可以成功解调微弱MFSK信号。　　 (3)针对微弱QPSK信号传统解调方法误码率高且其存在相位模糊的缺点，提出了一种基于并联Duffing振子的解调方法。该方法利用混沌振子对待测信号相位的敏感性，先将微弱QPSK信号通过并联Duffing振子系统，系统的输出信号处在交替出现的周期状态与混沌状态（与此时发送的二进制数据码元有关），再计算输出信号的功率谱密度的熵加以区别，进而判决解调QPSK信号。MATLAB仿真结果表明，该方法可以成功解调微弱QPSK信号。　　 (4)针对传统解调方法不能解调微弱π/4-DQPSK信号的问题，提出了一种基于Duffing振子阵列的解调方法。π/4-DQPSK的8种相位与其星座图中的8个点相对应，该方法先将星座点划分成有重叠的4个区域，每个区域都包含3种相位，然后将π/4-DQPSK作为待测信号加到Duffing振子阵列之中，根据阵列输出信号的状态就可知道当前信号可能处在那些区域之中，再通过一套组合判决赋值规则恢复出I,Q支路信号，最后通过差分译码和并/串变换，解调π/4-DQPSK信号。MATLAB仿真结果表明，该方法可以成功解调微弱π/4-DQPSK信号。　　 (5)针对传统的解调方法不能解调微弱MSK信号的问题，提出了一种随机共振与Duffing振子的联合解调算法。首先将微弱MSK信号进行频率压缩使其变为低频信号，再将其通过随机共振系统提高其信噪比，然后采用短时傅里叶变换(STFT)来检测每一码元所对应信号的频率，最后，判决器根据检测所得的频率信息恢复二进制数据，在这一过程之中，STFT计算的起始点位置由本文所提出的“码元分界点搜寻器”所提供。MATLAB仿真结果表明，该方法可以成功解调微弱MSK信号。　　 实际测量结果表明，本文所搭建的软件无线电平台可以产生质量良好的QPSK和MSK信号;仿真实验表明本文所构建的非线性解调方法在低信噪比的情况下，其误码率要低于传统的解调方法。