OFDM-CPM通信系统的设计与分析

正交频分复用技术(OFDM)是一种多载波调制(MCM)技术，它一方面具有较高的信道利用率，另一方面可以降低符号间(ISI)干扰，具有较好的抗多径衰落能力。该技术已在数字声音广播、无线局域网和高速无线多媒体等方面得到应用。连续相位调制(CPM)中信息数据包含在瞬时载波相位上，由于平滑相位转移和恒定包络的特点，该信号不仅具有很好的频谱特性和较低的带外功率,也允许在信道中使用非线性放大器。应用OFDM和CPM相结合的技术，会得到高信道利用率、抗多径、较低带外功率和误码率等多方面的优良性能。另外，为对抗信道噪声，在通信系统中使用纠错码是必要的，本系统引入了通信中常用的(2，1，7)卷积码。

1 OFDM-CPM系统发射机设计
OFDM-CPM信号结构如图1，时间间隔为Tb的比特序列bi，i=0，1，2，3，…，转换为Nbit一组的数据块，用αk,p表示。在这里，k=1，2，3，…，表示第k个数据块；p=0，1，2，…，N-1，表示每个数据块中第p个子载波；N为子载波数。αk,p定义如下

CPM映射器的定义如下

h为调制指数，决定CPM映射器的类型。参数φ表示初相位，为了简化并不失一般性，φ可赋值为O。由上可知，(1)θk,p不仅与当前的数据相关而且与所有以前的数据相关；(2)相位θ,p连续变化；(3)无论θk,p为何值，最终的复数符号ck,p都处于一个单位圆上。经CPM映射器的数据送入IFFT处理器，然后经过加循环前缀、并串转换、数字上变频、DAC，最终经天线发射出去。该过程的数学表示如下

T=NTb是OFDM符号间隔；TK是保护间隔。当L=1序列是全响应，当(L>1)序列是部分响应。全响应中，输入数据流仅影响当前符号间隔内的相位。部分响应中，还将影响随后L个符号的相位。改变h、L的值可获得不同子类的OFDM-CPM信号。本文只讨论全响应的特性。

2 OFDM-CPM系统接收机设计
天线接收到OFDM-CPM调制信号进行ADC、数字下变频、串并转换、去循环前缀处理，此处假设OFDM-CPM信号理想同步。文献中给出了OF-DM-CPM信号的最优化接收机，观测接收到的N个符号以得到第一个符号的最优化估计。但该算法的复杂度高，不利于工程实现。OFDM-CPM信号的调制采用了。IFFT，IFFT及其逆运算FFT实现简单且已成熟，所以本方案接收机采用“FFT+CPM解映射”结构。CPM信号符号间相位连续具有记忆性，最佳检测可根据接收的连续信号观测序列来判决。Viterbi算法是一种顺序网络搜索算法，可用来执行最大似然(ML)序列检测，本文用它来实现CPM信号的解调。