正交頻分復用技術(OFDM)是一種多載波調制(MCM)技術,，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,。該技術已在數(shù)字聲音廣播、無線局域網(wǎng)和高速無線多媒體等方面得到應用,。連續(xù)相位調制(CPM)中信息數(shù)據(jù)包含在瞬時載波相位上,，由于平滑相位轉移和恒定包絡的特點，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性放大器,。應用OFDM和CPM相結合的技術,，會得到高信道利用率、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(tǒng)中使用糾錯碼是必要的,，本系統(tǒng)引入了通信中常用的(2，1,，7)卷積碼,。

1 OFDM-CPM系統(tǒng)發(fā)射機設計
    OFDM-CPM信號結構如圖1，時間間隔為Tb的比特序列bi,，i=0，1,，2,，3，…,，轉換為Nbit一組的數(shù)據(jù)塊,，用αk,p表示。在這里,，k=1,，2，3,，…,，表示第k個數(shù)據(jù)塊；p=0,，1,，2，…,，N-1,，表示每個數(shù)據(jù)塊中第p個子載波,；N為子載波數(shù)。αk,p定義如下
   

    CPM映射器的定義如下
   
    h為調制指數(shù),，決定CPM映射器的類型,。參數(shù)φ表示初相位，為了簡化并不失一般性,，φ可賦值為O,。由上可知，(1)θk,p不僅與當前的數(shù)據(jù)相關而且與所有以前的數(shù)據(jù)相關,；(2)相位θ,p連續(xù)變化,；(3)無論θk,p為何值，最終的復數(shù)符號ck,p都處于一個單位圓上,。經(jīng)CPM映射器的數(shù)據(jù)送入IFFT處理器,，然后經(jīng)過加循環(huán)前綴、并串轉換,、數(shù)字上變頻,、DAC，最終經(jīng)天線發(fā)射出去,。該過程的數(shù)學表示如下
   
    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(shù)據(jù)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個符號的相位。改變h,、L的值可獲得不同子類的OFDM-CPM信號,。本文只討論全響應的特性。

2 OFDM-CPM系統(tǒng)接收機設計
    天線接收到OFDM-CPM調制信號進行ADC,、數(shù)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，觀測接收到的N個符號以得到第一個符號的最優(yōu)化估計,。但該算法的復雜度高,，不利于工程實現(xiàn)。OFDM-CPM信號的調制采用了,。IFFT,，IFFT及其逆運算FFT實現(xiàn)簡單且已成熟,，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(xù)具有記憶性,，最佳檢測可根據(jù)接收的連續(xù)信號觀測序列來判決,。Viterbi算法是一種順序網(wǎng)絡搜索算法，可用來執(zhí)行最大似然(ML)序列檢測,，本文用它來實現(xiàn)CPM信號的解調,。
    用于解調CPM信號的Viterbi算法計算每個時刻進入節(jié)點所有路徑狀態(tài)與該時刻接收信號的相異性(差的平方)，選擇進入同一個節(jié)點兩條路徑度量小的作為幸存路徑,，度量大的丟棄,。解調器收到一個新信號在籬笆圖上計算下一級所有節(jié)點的路徑度量，得到延伸到下一級幸存路徑,。依次延伸,，最終得到一條惟一的幸存路徑即為CPM信號的解調值。
    設調制指數(shù)h=l／v(l,、v互質正數(shù),，l    
    下邊是一個Viterbi算法解調h=1／2,、發(fā)送序列為“110101”CPM信號的例子,，為了計算簡單假設噪聲為0。收到的信號相位狀態(tài)為{0,，1／2π,，π，1／2π,，π,，1／2π，π},，利用Viterbi算法在籬笆圖中進行搜索，最終得到粗線所示的幸存路徑,，即解出的信號為110101,。理論分析表明,，Viterbi算法利用較低的計算復雜度可得到接近最大似然解調的性能，是CPM信號解調工程實現(xiàn)的一種優(yōu)秀方案。

3 OFDM-CPM系統(tǒng)的BER性能仿真
    由圖1發(fā)射接收系統(tǒng)可知接收到的信號為：r(t)=x(t)·h(t)+n(t)=s(t)+n(t)，其中,，h(t)為信道的沖激響應函數(shù),；n(t)為高斯白噪聲。在無線傳播環(huán)境中,，到達接收天線的信號是許多路徑反射波的合成,，由此引起多徑衰落,。本文仿真采用疊加高斯白噪聲的如下二徑衰落信道
   
    其中，α1,、α2為各徑的幅度因子,，α1、α2相互獨立并服從瑞利分布,，設定信道無增益,，即E()+E()=1；θ1,、θ2為各徑的相位因子,，θ1、θ2相互獨立并在(0,，2π)均勻分布,；τ為兩條路徑的時延因子。由于信道估計與均衡不是本文的研究重點,，本文僅對接收機的信道的估計與均衡做一定的假設：設定α1,、α2在研究的時間內恒定，θ1相位精確同步,。
    下邊通過仿真比較OFDM-CPM與OFDM-QPSK的誤碼率特性,。仿真參數(shù)如表1所示。

    仿真結果如圖3所示,。

    OFDM-CPM系統(tǒng)的誤碼率隨調制指數(shù)h變化,。當h接近1／2時，由于星座圖上點的距離較大,，誤碼率較低,；當h接近0或1時，誤碼率升高,。當h=1／7,、h=6／7，h=2／7,、h=5／7,，h=3／7、h=4／7(即關于1／2對稱)時,，誤碼率接近,。當h=1／7、h=6／7時,，OFDM-CPM的誤碼率比OFDM-QP SK高,，當h=2／7，h=5／7,，h=3／7,，h=4／7時,，OFDM-CPM的誤碼率比OFDM-QPSK明顯改善，例如當誤碼率為時,，OFDM-CPM(h=5／7)的信噪比(SNR)比OFDM-QPSK提高2 dB,，OFDM-CPM(h=4／7)的SNR比OFDM-QPSK提高4 dB。
    由于信道噪聲的影響,，在通信系統(tǒng)中引入糾錯碼是必要的,。在本系統(tǒng)中引入(2，1,，7)卷積編碼(生成多項式為G1=171OCT,，G2=133OCT)，采用Viterbi算法譯碼,，仿真結果如圖4所示,。

    可知，當信噪比較低時,，卷積碼對經(jīng)多徑信道的OFDM-CPM信號誤碼率無改善作用,。當信噪比較高時，卷積碼明顯降低了系統(tǒng)的誤碼率,。例如,，當誤碼率為10-4時，卷積碼提高了SNR約4．5 dB,。

4 結束語
    本文首先介紹了OFDM-CPM系統(tǒng)的特點,，然后設計了OFDM-CPM信號的調制解調算法，分析得知Viterbi是一種實用有效的OFDM-CPM解調算法,。最后通過多徑環(huán)境下仿真得到了OFDM-CPM與OFDM-QPSK信號的誤碼率關系,，調制指數(shù)對OFDM-CPM信號誤碼率的影響，卷積編碼對誤碼率的改善情況,。結果表明,，OFDM-CPM是一種優(yōu)秀的調制方案，在未來的無線通信中具有重要的實際應用價值,。