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由于深空通信信道的特点和通信量的日益增大，空间数据系统咨询委员会和美国航天局等权威组织推荐在深空通信中采用连续相位调制(Continuous Phase Modulation)方式。CPM信号的检测可以分为相干和非相干检测两类，相干检测需要进行复杂的相位同步，且在某些通信环境恶劣的情况下，锁相环常常会出现失锁、相位模糊等问题，影响检测的性能。非相干检测对相偏有很好的鲁棒性，不需要进行相位同步，降低了系统实现的复杂度。对有记忆调制方式，多符号检测的性能优于逐符号检测的，CPM是一种典型的有记忆调制。论文主要研究CPM信号的非相干多符号检测算法，研究重点放在提高算法的检测性能和降低接收机复杂度上，为深空通信系统提供可靠性高且实现简单的检测方法。论文首先研究了经典的非相干多符号检测算法，经典算法的检测性能明显优于逐符号检测的性能，但接收机的复杂度比较高。针对经典算法存在的问题，介绍了一种具有简化接收机结构的全响应CPM信号的最大似然块检测算法，并对算法进行改进，改进算法保持了复杂度低的优点，且提高了检测性能。然后将算法推广到部分响应的情况，分析算法对部分响应CPM信号的适用性。针对最大似然块检测对部分响应长度较长的CPM信号检测效果不佳的问题，介绍了一种独立重叠非相干最大似然序列检测(Independent Overlapped Noncoherent Maximum LikelihoodSequence Detection)算法，采用重叠观察窗口的方式提高了检测性能。并将CPM信号的线性分解模型引入，提出一种简化IO-NMLSD算法，简化算法有效地降低了接收机复杂度，同时检测的性能并没有损失。论文最后研究了CPM信号的最大似然块检测FPGA实现。采用自顶而下的设计方法，将系统分解多个子模块，完成每个子模块的设计，并通过各种硬件仿真验证了设计方案的正确性。