连续相位调制(CPM)是一种具有较高频谱效率和功率利用率的恒包络有记忆调制技术。它的恒包络特性解决了诸如振幅键控(ASK)和正交幅度调制(QAM)等非恒包络调制对非线性放大器不适应的问题。这些优势有利于其在诸如卫星通信、深空通信和无人机通信等通信领域中应用。为了兼顾较高频谱效率和功率利用率的同时提高传输可靠性,选择合适的纠错码与CPM级联构成串行级联CPM(SCCPM)方案已经成为一种热门的研究方向。本论文主要考虑在卫星通信和无人机通信等无线通信领域中,基于有限的功率和频谱资源如何应对存在的大多普勒频移和低信噪比环境。虽然SCCPM方案可以在一定程度上缓解提到的这些问题,但涉及到的低复杂度解调算法设计、外码选取和系统建模以及抗突发错误和多普勒频移能力等关键问题仍然值得深入的研究。本论文将针对上述的一些关键问题开展工作,主要分为以下三个方面:1.基于给定的SCCPM系统模型,分别对作为外码的纠错码和作为内码的CPM这两方面进行了原理阐述。对于纠错码,详细介绍了低密度校验(LDPC)码和极化(Polar)码的编译码原理。对于CPM,具体介绍了单调制指数CPM(Single-h CPM)和多调制指数CPM(Multi-h CPM)的表达式、常用的Rimoldi分解和PAM分解以及相干解调和非相干解调算法。2.考虑基于Rimoldi分解的串行级联Single-h CPM系统,为了削弱其递归结构带来的差错传播影响,提出了一种非递归结构。该结构可以改善误码性能且容易实现。接着利用非相干解调对信道状态信息不敏感且不需要精确同步的优势,提出了一种导频辅助准相干解调算法(PA-QCDA),借助导频符号和滑窗思想,该解调算法的性能明显优于非相干解调的同时逼近于相干解调。再将提出的非递归结构和准相干解调算法应用到LDPC编码的GMSK系统和Polar编码的MSK系统中。还从功率谱和频谱效率两方面对非递归GMSK调制参数进行了优化选择。仿真结果表明,无论在突发噪声还是频相偏的干扰下这两个系统都可以达到较好的性能,适合应用于卫星通信等无线通信领域。3.针对串行级联Multi-h CPM系统,考虑常用的PAM分解和Rimoldi分解的弊端,设计了一种新的分解方式,并给出了详细的推导过程。基于提出的新分解方式,将准相干解调算法应用到Multi-h CPM信号的解调中。再从解调复杂度、解调性能和功率谱这三个方面比较了Multi-h CPM系统和Single-h CPM系统。虽然非递归Single-h CPM系统具有更低的实现复杂度,但其解调性能和功率谱性能都不如Multi-h CPM系统。最后考虑LDPC编码的Multi-h CPM系统,在抗频偏和相偏方面,该系统具有较优的性能,可成为卫星通信等无线通信领域中一个有潜力的传输方案。