OFDM-CPM通信系統的設計與分析

正交頻分復用技術(shù)(OFDM)是一種多載波調制(MCM)技術(shù)，它一方面具有較高的信道利用率，另一方面可以降低符號間(ISI)干擾，具有較好的抗多徑衰落能力。該技術(shù)已在數字聲音廣播、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和高速無(wú)線(xiàn)多媒體等方面得到應用。連續相位調制(CPM)中信息數據包含在瞬時(shí)載波相位上，由于平滑相位轉移和恒定包絡(luò )的特點(diǎn)，該信號不僅具有很好的頻譜特性和較低的帶外功率,也允許在信道中使用非線(xiàn)性放大器。應用OFDM和CPM相結合的技術(shù)，會(huì )得到高信道利用率、抗多徑、較低帶外功率和誤碼率等多方面的優(yōu)良性能。另外，為對抗信道噪聲，在通信系統中使用糾錯碼是必要的，本系統引入了通信中常用的(2，1，7)卷積碼。

1 OFDM-CPM系統發(fā)射機設計
OFDM-CPM信號結構如圖1，時(shí)間間隔為T(mén)b的比特序列bi，i=0，1，2，3，…，轉換為Nbit一組的數據塊，用αk,p表示。在這里，k=1，2，3，…，表示第k個(gè)數據塊；p=0，1，2，…，N-1，表示每個(gè)數據塊中第p個(gè)子載波；N為子載波數。αk,p定義如下

CPM映射器的定義如下

h為調制指數，決定CPM映射器的類(lèi)型。參數φ表示初相位，為了簡(jiǎn)化并不失一般性，φ可賦值為O。由上可知，(1)θk,p不僅與當前的數據相關(guān)而且與所有以前的數據相關(guān)；(2)相位θ,p連續變化；(3)無(wú)論θk,p為何值，最終的復數符號ck,p都處于一個(gè)單位圓上。經(jīng)CPM映射器的數據送入IFFT處理器，然后經(jīng)過(guò)加循環(huán)前綴、并串轉換、數字上變頻、DAC，最終經(jīng)天線(xiàn)發(fā)射出去。該過(guò)程的數學(xué)表示如下

T=NTb是OFDM符號間隔；TK是保護間隔。當L=1序列是全響應，當(L>1)序列是部分響應。全響應中，輸入數據流僅影響當前符號間隔內的相位。部分響應中，還將影響隨后L個(gè)符號的相位。改變h、L的值可獲得不同子類(lèi)的OFDM-CPM信號。本文只討論全響應的特性。

2 OFDM-CPM系統接收機設計
天線(xiàn)接收到OFDM-CPM調制信號進(jìn)行ADC、數字下變頻、串并轉換、去循環(huán)前綴處理，此處假設OFDM-CPM信號理想同步。文獻中給出了OF-DM-CPM信號的最優(yōu)化接收機，觀(guān)測接收到的N個(gè)符號以得到第一個(gè)符號的最優(yōu)化估計。但該算法的復雜度高，不利于工程實(shí)現。OFDM-CPM信號的調制采用了。IFFT，IFFT及其逆運算FFT實(shí)現簡(jiǎn)單且已成熟，所以本方案接收機采用“FFT+CPM解映射”結構。CPM信號符號間相位連續具有記憶性，最佳檢測可根據接收的連續信號觀(guān)測序列來(lái)判決。Viterbi算法是一種順序網(wǎng)絡(luò )搜索算法，可用來(lái)執行最大似然(ML)序列檢測，本文用它來(lái)實(shí)現CPM信號的解調。