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随着我国航天事业的发展,频谱带宽资源越来越紧张,且各种型号任务对卫星数据传输能力的要求越来越高,将信号的传输向高阶调制方向发展是必然趋势。卫星信道是典型的非线性信道,而传统的正交幅度调制(M-QAM)包络不恒定,其功率效率较低。M-APSK因其星座分布呈圆形,调制后的信号幅度起伏较小,且频谱效率高,所以更加适合卫星信道的数据传输。文章立足于深空探测和卫星高速数传为应用背景,以CCSDS推荐131.2蓝皮书为指导,展开对M-APSK调制解调关键技术的研究。文章的主要研究内容如下:M-APSK的优势比较。以卫星非线性信道为背景,推导出M-APSK的误符号率上界表达式,并且通过仿真验证表达式。给出了在非线性信道中的,不同输入功率下,M-APSK的误码特性解析表达式。从误码性能和对非线性信道的敏感程度等两方面对比了M-APSK和M-QAM调制体制,说明了M-APSK调制体制更加适合卫星通信。M-APSK星座优化设计。分别介绍了以符号互信息函数为目标函数、以最大化最小欧氏距离为目标函数和以比特互信息函数为目标函数的星座优化设计思路。从工程实现出发,结合新的低复杂度解映射算法,提出一种与之结合的M-APSK星座优化设计方法。详细分析了该种方法的目标函数,从解映射门限和星座参数等两方面对理论误码性能进行优化设计,并且通过仿真说明了优化设计的有效性。M-APSK调制信号识别。简要分析了基于似然比和特征提取的两大类调制识别技术,在结合M-APSK的星座特点提出一种基于模板匹配的M-APSK调制识别算法。详细分析算法中的核心部分:相干累积、星座幅度分布估计以及基于Kullback-Leibler散度的判决分类。最后通过仿真详细的分析了信噪比、使用符号数目和定时估计误差对识别性能的影响。